摩擦定律,胡克定律与地震事件【免费文档】
胡克定律实验报告Word版
胡克定律及其拓展（传统实验）实验目的1.探究弹性限度内引起弹簧形变的外力F与弹簧的形变量x之间是否成正比，即验证F∝x是否成立；2.探究弹性限度内弹簧的劲度系数与其匝数之间是否成反比，即验证k∝1N是否成立。
3.用作图标记法直接获取F-X的图像实验原理胡克定律的表达式为F=-k·x或△F=-k·Δx，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。
在国际单位制中，F的单位是牛，x的单位是米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛/米。
劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。
弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是力学最重要基本定律之一。
胡克的弹性定律指出：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F和弹簧的伸长量（或压缩量）x成正比，即F= -k·x 。
k是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）的方向相反。
1.用弹簧挂钩上加一定质量的钩码，使得弹簧发生形变，其形变量（伸长量）为x，通过计算验证F∝x；2.控制弹簧的匝数N，然后通过计算求出弹簧的劲度系数k并验证k∝1N。
3.用作图标记法画出F-X图像实验器材刻度尺、铁架台（带铁夹）四个弹簧白板卷尺钩码实验步骤课题一：1.固定弹簧，用刻度尺测出弹簧长度l；2.在其弹性限度内用钩码在弹簧挂钩上加一个力F1，用刻度尺测出弹簧此时长度l1；3.仿照步骤2，得到F2，F3，F4，F5，F6和l2，l3，l4，l5，l6；4.换用另一根弹簧，重复1-3步；5.整理器材。
课题二：1.固定弹簧，用刻度尺测出弹簧长度l；2.使弹簧匝数为N1，在其弹性限度内用钩码在弹簧挂钩上加一个力F1，用刻度尺测出弹簧此时长度l1；3.仿照步骤2，得到N2，N3，N4，N5，N6，F2，F3，F4，F5，F6和l2，l3，l4，l5，l6；4.换用另一根弹簧，再重复1-3步5次；5.整理器材。
图一图二图三课题三：1.将四个弹簧悬挂在铁架台上，用毫米刻度尺量出弹簧的长度。
胡克定律
、胡克定律： F = Kx (x为伸长量或压缩量,K为倔强系数，只与弹簧的原长、粗细和材料有关)2、重力：G = mg (g随高度、纬度而变化)力矩：M=FL (L为力臂，是转动轴到力的作用线的垂直距离）5、摩擦力的公式：(1 ) 滑动摩擦力：f=μN说明：a、N为接触面间的弹力，可以大于G；也可以等于G;也可以小于G 为滑动摩擦系数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面μb、积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关.(2 ) 静摩擦力：由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关.fm (fm为最大静摩擦力，与正压力有关)≤ f静≤大小范围：O说明：a 、摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，还可以与运动方向成一定夹角。
b、摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。
c、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。
d、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。
Vg (注意单位）ρ6、浮力：F=7、万有引力：F=GmM/r²(1)．适用条件(2) ．G为万有引力恒量(3) ．在天体上的应用：（M一天体质量R一天体半径g一天体表面重力加速度）a 、万有引力=向心力Gb、在地球表面附近，重力=万有引力mg=GmM/r²c、第一宇宙速度mg = m V=8、库仑力：F=K (适用条件)9、电场力：F=qE (F 与电场强度的方向可以相同，也可以相反)10、磁场力：（1）洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力。
V) 方向一左手定⊥公式：f=BqV (B（2）安培力：磁场对电流的作用力。
I）方向一左手定则⊥公式：F= BIL （BFy = m ay∑Fx = m ax ∑11、牛顿第二定律：F合= ma 或者理解：（1）矢量性（2）瞬时性（3）独立性（4）同一性12、匀变速直线运动：基本规律：Vt = V0 + a t S = vo t + a t2几个重要推论：(1) Vt2 －V02 = 2as （匀加速直线运动：a为正值匀减速直线运动：a为正值）(2) A B段中间时刻的即时速度:Vt/ 2 = = A S a t B(3) AB段位移中点的即时速度:Vs/2 =匀速：Vt/2 =Vs/2 ; 匀加速或匀减速直线运动：Vt/2 <Vs/2(4) 初速为零的匀加速直线运动,在1s 、2s、3s¬……ns内的位移之比为12：22:32……n2；在第1s 内、第2s内、第3s内……第ns内的位移之比为1：3：5…… (2n-1); 在第1米内、第2米内、第3米内……第n米内的时间之比为1：：……((5) 初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的时间间隔内的位s = aT2 (a一匀变速直线运动的加速度T一每个时间间隔的时间)∆移之差为一常数：13、竖直上抛运动：上升过程是匀减速直线运动，下落过程是匀加速直线运动。
胡克定律：F=kx是弹簧的劲度系数，是弹簧的形变量）
力I[知识要点]1、 力是物体间的相互作用2、 力的作用效果：使物体发生形变、使物体的运动状态发生变化3、 力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用点4、 按力的性质分类：重力、弹力、摩擦力（1）重力产生的原因：地球对物体的吸引①重力的大小： G=mg②重力的方向： 竖直向下③重力的作用点：物体的重心（2）弹力（拉力、压力、推力等）产生的条件：1、物体相互接触 2、物体之间由于相互作用而发生弹性形变①弹力的大小：一般情况下，我们可以直接计算的是弹簧所产生的弹力。
胡克定律：F=kx （k 是弹簧的劲度系数，x 是弹簧的形变量）②弹力的方向：垂直于物体表面：主要是两物体接触并产生弹性形变时所产生的垂直于物体表面的弹力沿着绳子或弹簧的方向：主要是由绳子或弹簧对物体施加弹力时，对物体所产生的力。
③弹力的作用点：在接触面上（3）摩擦力（可分为静摩擦力和滑动摩擦力）滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面作相对运动，在物体接触面上产生的阻碍物体相对运动的力①滑动摩擦力的大小：N f μ=(μ物体间的摩擦系数：与物体间的材料和粗糙程度有关，N 是物体之间的正压力,0<μ<1)②滑动摩擦力的方向：滑动摩擦力的方向与物体间的相对运动方向相反，但不一定物体运动方向相反。
③滑动摩擦力的作用点：两物体的接触面（但在进行受力分析时，我们也将摩擦力的作用点画在受力物体的重心上）斜面B 对物体A 的弹力的方向是垂直于斜面B 向上 对物体的受力进行分析时，我们一般将力的作用点画在重心上小球受到的弹力是沿着绳子向上 对物体的受力进行分析时，我们一般将力的作用点画在重心上静摩擦力：一个物体相对于另一个物体有相对运动的趋势而又保持相对静止，在物体接触面上产生的阻碍物体相对运动的力。
①静摩擦力的大小：物体所受到的静摩擦力通常会随受力情况的变化而变化，不存在像滑动摩擦力那样的直接计算方法。
但是物体所能受到的静摩擦力是有一定限度的，物体所能受到静摩擦力最大值，我们叫做最大静摩擦力。
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• 历史上的大地震 • 地理上的学说 • 物理解释 • 一些地方地震周期性的解释
相关地理学说
• 全球地震分布表明, 绝大多数地震分布 在板块的边界上, 最显著的是环太平 洋带和地中海带,石破裂前或断层 活动前能量聚集的大小,这种能量的聚集 可由摩擦定率和胡克定率来解释。岩石 断裂的瞬间释放的是弹性应变能。在弹 性限度内,由胡克定律:
•
U=0.5kx*x,
• 式中U为弹性应变能,k为弹性系数,x为应 变。断裂前应变量越大积累的应变能越 大。
许多地震是沿先存在的断层滑动引起的,沿老断层 的活动,从静态到动态需克服断面的静摩擦阻力。 由摩擦定律,断面的摩擦阻力与垂直作用于断层面 的正应力成正比:
T=u*N,
T是沿断层面摩擦阻力,u 是静摩擦因数,N是垂直 作用于断层的正应力。该式表明,作用在断层面上 的垂直正应力越大,需要更大的剪切应力克服摩擦 阻力,即滑动前需要积累更大的应变能。
一些地方地震周期性的解释
地震是岩石断裂变形发出的弹性波,由于地 震时间的间歇性并显示一定的周期性,广泛 接受的地震成因解释是“弹性反跳”: 断层面的 摩擦力阻碍断层两边的相对运动导致岩石的弹 性变形;弹性应变能的积累最终克服断层的摩 擦阻力而导致断层的突然活动,发出弹性波引 起地震;地震释放或部分释放了应变能,岩石 圈显得相对稳定而进入震后的相对平静期。沿 断层的应变能因板块的缓慢运动又重新聚集起 来。
初中物理趣味故事22胡克与弹性力定律素材新人教版
22 胡克与弹性力定律古代，人们从建筑劳动中，获得了大量有关材料强度方面的知识，不少科学家做过这方面的实验。
像意大利著名的科学家达·芬奇，曾经用铁丝吊起一只篮子，然后慢慢向篮中加沙子，当铁丝断裂的时候，记下沙子的重量；伽利略也做过类似的实验，还测量过悬臂梁加上重物以后的弯曲程度。
他们用这些实验，来研究材料的强度。
通过总结前人成果，第一个发现弹性力定律的是英国物理学家胡克。
胡克研制天文仪器时，接触到了弹簧。
为了研究弹簧的性能，胡克做了许多实验。
他把弹簧的一端悬挂起来，在另一端加重量，观察弹簧长度的变化。
当他把多次实验数据列在一起的时候，他发现，弹簧上所加重量的大小与弹簧的伸长量成正比。
这一发现，使胡克十分兴奋。
弹簧的这种性质是不是对所有的弹性体都适用呢？胡克知道，必须用实验来证实自己的推理。
他把表的游丝固定在黄铜的轮子上，加上外力使轮子转动，游丝便收缩或放松。
改变外力的大小，游丝收缩或放松的程度也会改变。
实验结果表明，外力与游丝收缩或放松的程度成正比。
他又用6～12米长的金属线实验，发现金属线上受到的外力也是与金属线的伸长量成正比的。
金属物质有这种性质，其他物质有没有呢？他找来一根干燥的木杆，将木杆水平放置，一端固定，另一端挂上重物，结果也是一样：所加重量的大小与木杆弯曲的程度也成正比。
他还用丝、毛发、玻璃、土块等做实验。
从实验中他得出：任何有弹性的物体，弹性力都与它伸长的距离成正比。
1678年，胡克写了一篇《弹簧》论文，向人们介绍了对弹性物体实验的结果，为材料力学和弹性力学的发展奠定了基础。
后来，不少科学家为进一步发展胡克的思想，做了大量工作。
19世纪初，英国科学家托马斯·杨的成绩最为卓著。
他总结了胡克等人的研究成果，指出：如果弹性体的伸长量超过一定限度，材料就会断裂，弹性力定律就不再适用了，明确地指出弹性力定律的适用范围。
他还指出，弹性体的其他的形状改变，也符合弹性力定律。
胡克定律的应用范围
胡克定律的应用范围
胡克定律是力学基本定律之一，其表达式为 F=-kx，其中 F 为弹簧的弹力，k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量。
该定律的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面：
1. 弹簧的设计和制造：胡克定律是弹簧设计和制造的基础。
根据胡克定律，可以计算出弹簧的劲度系数和形变量，从而设计出符合要求的弹簧。
2. 机械振动：胡克定律可以用来描述机械振动中的弹簧振子的运动。
根据胡克定律，可以计算出弹簧振子的振动频率和振幅，从而研究机械振动的规律。
3. 弹性材料的研究：胡克定律可以用来研究弹性材料的力学性质。
通过测量弹性材料的形变量和所受的力，可以计算出材料的弹性模量和泊松比等参数。
4. 工程设计：胡克定律可以用来设计各种机械结构，如弹簧、减震器、悬挂系统等。
根据胡克定律，可以计算出这些结构的弹性变形和所受的力，从而保证设计的合理性和安全性。
5. 地质力学：胡克定律可以用来研究地质力学中的问题，如地壳运动、地震等。
根据胡克定律，可以计算出地壳的弹性变形和所受的力，从而研究地质力学的规律。
总之，胡克定律是力学中非常重要的基本定律之一，其应用范围非常广泛，涉及到机械、材料、工程、地质等多个领域。
第四节 胡克定律
b
b
b1
b
b1
3）横向变形量（应变）---或伸长或缩短
横向变形量： d d1 d
d d1 d 横向应变： d d
/
b
d
b
b1
d1 d1
b
b1
4）符号： 受拉为正，受压为负
二、胡克定律：
1、胡克定律
在弹性限度内，应变与应力成正比，即：
解：
例2阶梯状直杆受力如图所示。已知AD段横截面面积AAD=1000mm2， DB段横截面面积ADB=500mm2，材料的弹性模量E=200GPa。求该 杆的总变形量ΔlAB。
解:由截面法可以计算出AC，CB段轴力FNAC=-50kN（压），FNCB=30kN
（拉）。
例3：圆截面阶梯状杆件如图所示，受到F=150kN的轴向拉力作用。 已知中间部分的直径d1=30mm，两端部分直径为d2=50mm，整个杆
E
E 弹性模量
2、胡克定律变形：
E
l l
N A
Nl l EA
3、泊松比： 在弹性限度内，轴向应变与横向应变之比是定值，成 为泊松比
/
三、习题：
例1 圆截面钢杆长l=3m，直径d=25mm，两端受到F=100kN的轴向 拉力作用时伸长Δl=2.5mm。试计算钢杆横截面上的正应力σ和纵向 线应变ε。
习题
P127:
8-5 8-6
1胡克定律eanl在弹性限度内轴向应变与横向应变之比是定值成为泊松比圆截面钢杆长l3m直径d25mm两端受到f100kn的轴向拉力作用时伸长l25mm
第一节 材料力学的基本概念
一、拉杆变形：
胡克定律的应用-课件
确定物体的位移，再由运动学公式和动力学公式求相关量。．
EXIT
例4. 如图所示，劲度系数为k1的轻弹簧两端分别与质量为m1、m2 的物块1、2拴接，劲度系数为k2的轻弹簧上端与物块2拴接，下端 压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将物块1 缓缦地坚直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过
是压缩产生的，通常有两个解．
3.利用胡克定律的推论确定弹簧的长度变化和物体位移的关系
如果涉及弹簧由拉伸（压缩）形变到压缩（拉伸）形变的转化，运用胡 克定律的推论ΔF＝kΔx可直接求出弹簧长度的改变量Δx的大小，从而
确定物体的位移，再由运动学公式和动力学公式求相关量。．
EXIT
例1．（07年广东省惠阳市模拟卷）如图所示，四个完全相同
力为2mg/3,其伸长量为2mg/3k2,物体处于平衡状态，弹
簧1对物体的拉力为5mg/3，故弹簧1伸长了5mg/3k1，
所以A竖直向上提高的距离为mg／k2+2mg/3k2＋
5mg/3k1=5mg/3(1/k1+1/k2)
EXIT
解2:（1）末状态弹簧2处于压缩状态
从初状态到末状态，弹簧2始终处于压缩状态，弹力从mg减小 到2mg/3，根据胡克定律推论ΔF=Δx得弹簧2的长度的增加量
x'2
5m g 3k2
从初状态到末状态，弹簧1从原长到伸长状态，弹力从0变 为到5mg/3，根据胡克定律得弹簧1的长度的增加量
x
5mg1 1
弹簧的A端竖直向上提起的高度
x'1x'2
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• 地球浅层由8大进 行着缓慢运动的板 块构成,地震是相 邻板块沿着断层相 对运动的产物。地 震分两类,一类是 因板块相对运动, 另一类为板块作相 离运动。
许多地震是沿先存在的断层滑动引起的,沿老断层 的活动,从静态到动态需克服断面的静摩擦阻力。 由摩擦定律,断面的摩擦阻力与垂直作用于断层面 的正应力成正比:
摩擦定律,胡克定律与地震事件
• 历史上的大地震 • 地理上的学说 • 物理解释 • 一些地方地震周期性的解释
历史上的一些大地震
• 2004年12月印尼近海 发生九级大地震,是 半个世纪来最严重的 一次,所引发的海啸 造成20多万人伤亡和 财产损失(如有右下 图)。
• 左上图为洛杉矶大地 震
相关地理学说
T=u*N,
T是沿断层面摩擦阻力,u 是静摩擦因数,N是垂直 作用于断层的正应力。该式表明,作用在断层面上 的垂直正应力越大,需要更大的剪切应力克服摩擦 阻力,即滑动前需要积累更大的应变能。
波,由于地 震时间的间歇性并显示一定的周期性,广泛 接受的地震成因解释是“弹性反跳”: 断层面的 摩擦力阻碍断层两边的相对运动导致岩石的弹 性变形;弹性应变能的积累最终克服断层的摩 擦阻力而导致断层的突然活动,发出弹性波引 起地震;地震释放或部分释放了应变能,岩石 圈显得相对稳定而进入震后的相对平静期。沿 断层的应变能因板块的缓慢运动又重新聚集起 来。