弹力

全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册 Wangyun 第 1 页 第三节 弹力

教学目标 一、知识目标 1．知道什么是弹力以及弹力产生的条件。 2．知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的图示（力的示意图）中正确画出他们的方向。 3．知道形变越大，弹力越大，知道弹簧的弹力跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比。 二、能力目标 通过在实际问题中确定弹力的方向，培养学生的观察能力和分析能力。 三、德育目标 从任何事物都能发生形变入手，培养学生实事求是的世界观。 重点：弹力产生条件及方向的判定。 难点 1．两物体接触时是否有弹力的判定方法。 2．弹力方向的确定。 解决办法：用大量实验及事实说明任何物体都能发生形变，深刻认识弹力产生的条件，对弹力有无的判断启发学生从物体状态入手，通过受力分析，找出力之间的关系来帮助判断。 教法建议 一、关于讲解弹力的产生原因的教法建议 1．介绍弹力时，一定要把物体在外力作用时发生形状改变的事实演示好，可以演示椭圆形状玻璃瓶在用力握紧时的形状变化，也可以演示其它明全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册 Wangyun 第 2 页 显的形变实验，如矿泉水瓶的形变，握力器的形变，钢尺的形变，也可以借

助媒体资料演示一些研究观察物体微小形变的方法。通过演示，介绍我们在做科学研究时，通常将微小变化“放大”以利于观察。 二、关于弹力方向讲解的教法建议 1．弹力的方向判断是本节的重点，可以将接触面的关系具体为“点——面（平面、曲面）”接触和“面——面”接触。举一些例子，将问题简单化。往往弹力的方向的判断以“面”或“面上接触点的切面”为准。 如所示的简单图示：

2．注意在分析两物体之间弹力的作用时，可以分别对一个物体进行受力分析，确切说明，是哪一个物体的形变对其产生弹力的作用。配合教材讲解绳子的拉力时，可以用具体的例子，画出示意图加以分析。 教学方法：讲授法、实验演示法、讨论法。 教学用具：投影仪、投影片、弹簧，细竹棍，小车，砝码，塑料薄板，海绵，平面镜，激光器，瓶塞上插有细管的大玻璃瓶，玩具弹簧枪，橡皮筋。 课时安排：2课时 教学过程 一、导入新课 在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆，都是利用他们弹性形变时的弹力，同学们还可以举出许多利用弹力得例子，谁来说？学生回答：拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板…… 那弹力是怎样产生的呢？ 二、新课教学 全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册 Wangyun 第 3 页 （一）弹力产生的条件

1．形变的分类 先来看几个小实验。 【演示实验】①用一根弹簧，下挂一个钩码，弹簧被拉伸；②取一根细竹，把它压弯后可以把跟它接触的物体弹出去；③取一长的薄钢板尺，支住它的两端，在其中间放一重物；④在海绵上放一重物，海绵的被压缩。 〖提问〗在上面的演示实验中，弹簧、细竹、薄钢板、海绵在各自的物理现象中有什么共同特点？（它们的形状都发生了变化） 形变：物体的形状或体积的改变叫做形变。形变的原因是物体受到了外力。 形变按形式分为：拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变。 【演示实验】分别拉伸一弹簧，使它们一个能恢复原状，一个不能恢复原状。 形变按效果分为：弹性形变、泛性形变。（发生形变的物体，有的能恢复原状，有的不能恢复原状，能恢复原状的形变叫弹性形变，不能恢复原状的形变叫非弹性形变（泛性形变））。 2．任何物体都会发生形变 【演示实验P6图1—10】桌面上放激光器、两个平面镜，激光通过两个平面镜反射后照到墙上。入射光的位置不变，光线经M、N两平面镜两次反射，射到一个刻度尺上，形成一光亮点。用力压桌面，同学会看到什么现象？ 学生：光点在刻度尺上移动？ 学生分析：桌面有了形变，使M、N平面镜的位置发生了微小的变化。 全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册 Wangyun 第 4 页 【演示实验P7图1—15】按压装满水的玻璃瓶，当用手按压玻璃瓶时，

瓶子发生形变体积变小，观察到水顺细管上升；除去压力之后，形变恢复，水又流回瓶中。 说明：不是因为手的温度而使液体热膨胀。可以采用扁平的瓶子，分别从不同的侧面压，可以看到液柱有时上有时下。 在上面所举的两个例子中，我们不能看到物体明显的形变，但可以利用实验来演示微小的形变，这是一种放大的思想。 总结：我们通常用眼看到一些物体发生形变，还有一些物体眼睛根本观察不到它的形变，比如一些比较坚硬的物体，但是这些物体都有形变，只不过形变很微小。所以，一切物体都在力的作用下会发生形变。 3．弹力产生过程 拉满弓把箭射出去、压弯的撑竿把运动员弹出去、跳水运动员被压弯的跳板弹起。以上三个情景说明了发生形变的物体对跟它接触的物体有力的作用。发生形变的物体为什么会对跟它接触的物体施加力的作用呢？因为它要恢复原状。引导学生观察P6图1-7甲、乙，图1-8所示的演示实验。 由以上实验可以看出：发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体（小车、圆木）会产生力的作用——弹力。 弹力产生过程：力→形变→要恢复原状→对接触物体产生力的作用。 举例：一本书放在桌面上，书由于产生微小形变，书要恢复原状时对桌面产生垂直于桌面的向下的弹力，这就是书对桌面的压力。同时桌面由于产生微小的形变，桌子恢复原状时对书产生垂直于书面向上的弹力F’，这就是桌面对书的支持力。 4．弹力产生的条件 全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册 Wangyun 第 5 页 （1）发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触并使之发生形变

的另一物体会产生力的作用，这个力叫做弹力。 演示：木块压在泡沫塑料上，泡沫塑料形变后对木块产生弹力作用。 一个物体对另一个物体要有弹力作用，两个物体必须有接触；弹力是由于物体发生形变而引起的，若物体没有发生形变，就无需恢复，也就不会产生弹力，因此，弹力的产生是有条件的。 （2）弹力产生的条件：①直接接触；②发生形变。 相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两物体在接触部分产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生。当形变不明显难以直接判断时，可用“假设法”判断。形变和产生弹力在时间上不会有先后。 （二）弹力的方向：弹力方向总是和使它产生形变的力的方向相反。 1．支撑面的弹力 一般情况下，凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生弹力。所以支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。 分析放在水平桌面上的书的受力情况。 书由于重力的作用而压迫桌面，使书和桌面同时发生微小形变，要恢复原状，对桌面产生垂直于桌面向下的弹力F1，这就是书对桌面的压力；桌面由于发生微小的形变，对书产生垂直于书面向上的弹力F2，这就是桌面对书的支持力。 学生分析：静止放在倾斜木板上的书，书对木板的压力和木板对书的支持力。并画出力的示意图。 结论：压力、支持力都是弹力。压力的方向总是垂直于支全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册 Wangyun 第 6 页 持面而指向受力物体（被压的物体），支持力的方向总是垂直于支持面而指

向受力物体（被支持的物体）。 注意弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是使它发生形变的物体。 2．绳的弹力 引导学生分析静止时，悬绳对重物的拉力及方向。 引导得出：悬挂物由于重力的作用而拉紧悬绳，使重物、悬绳同时发生微小的形变。重物由于发生微小的形变，对悬绳沉重竖直向下的弹力F1，这是物对绳的拉力；悬绳由于发生微小形变，对物产生竖直向上的弹力F2，这就是绳对物体的拉力。 结论：绳的拉力是绳对所拉物体的弹力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。同一线、绳上各点的拉力大小相等，方向沿各点的切线方向。滑轮的作用仅仅是改变了线力的方向，不改变力的大小。 3．杆的弹力：杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。 例如：如图所示，均匀杆被细绳拉住而静止，试画出杆所受的弹力。（一定还受向右的摩擦力） 4．弹力方向的判断步骤： ①确定产生弹力的物体，②找出使物体发生形变的外力方向，③确定该物体产生弹力的方向。 例如：如图所示，光滑但质量分布不均的小球的球心在O，重心在P，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。（注意弹力必须指向球心．．，而不是指向重心．．，P和O必在同一竖直线上） 全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册 Wangyun 第 7 页 5．弹力有无的判断方法——“假设法”

所谓“假设法”，就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力（或者没施加弹力），画出假设状态下的受力图，判断受力情况与原有状态是否矛盾，若矛盾，说明假设不正确，则两物体间无弹力（或有弹力）；若不矛盾，说明假设正确。 提问：泡沫塑料发生形变，对木块有弹力作用，它对泡沫塑料是否有弹力作用呢？木块是否发生形变？ 木块也发生了形变，只是很微小，我们用肉眼观察不到，所以木块对泡沫塑料也有弹力作用。 【例题1】如图甲所示，一球体静止于一水平面与一侧壁之间，不计任何摩擦，判断侧壁对球体有无弹力。 分析：假设水平面和侧壁对球体均产生弹力，分别为F1、F2，对球体受力分析如图乙所示。由图可知，F2的存在显然不能使物体处于静止状态，与题设条件（球体静止）相矛盾，故侧壁对球体无弹力。 若是假设侧壁对球体无弹力，则球体只受重力和水平面的弹力（支持力），球体能够保持静止，满足题意，故假设成立。 点拨：弹力产生在物体相互接触处，有无弹力除看是否接触，还要看是否形变。若将约束物去掉，看受力物体是否形变或运动状态的变化。本题中撤掉约束侧壁，球既不形变也无状态改变，故球只受一个弹力作用。 【例题2】判断下图中各静止物体A和B有无弹力作用，若有，请作出其所受弹力的示意图。