《新高一物理暑假精品课程（粤教版）》第十二讲 弹力（原卷版）

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第十二讲 弹力
【学习目标】
1.知道常见形变和弹性形变.
2.知道弹力产生的原因和条件.
3.知道压力、支持力和拉力都是弹力，会判断弹力是否存在，会分析弹力的方向，能正确画出力的图示及
示意图．
4.学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系.
5.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据.
6.能根据 F－x图像求出弹簧的劲度系数.4.掌握胡克定律，会用 F＝kx 分析、解决有关问题．
【基础知识】
一、形变
1．定义：物体发生形状或体积的变化．
2．分类：
(1)按停止用力后的状态分：
① 弹性形变：停止用力后物体能完全恢复原状的形变．
② 范性形变：停止用力后，物体不能恢复原状的形变．
(2)按形式分：
压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变等．
3．弹性与弹性限度
(1)弹性：物体具有恢复原状的性质．
(2)弹性限度：如果外力过大，撤去外力后，物体形状不能完全恢复，我们称这种现象为超过了物体的弹性
限度．
二、认识弹力
1．弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力称为弹力．
2．弹力的作用点：
在物体与物体接触的点或表面上．
3．弹力的方向
(1)支持力和压力的方向：垂直于物体的接触面，并指向被支持或被压的物体．
(2)绳子对物体的拉力
① 定义：用绳子吊着一个物体，绳子会产生形变，为了恢复原状，绳子会对物体产生一个弹力，称为拉力．
② 方向：沿绳子指向绳子收缩的方向．
三、实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
1．实验器材
弹簧、刻度尺、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸．
2．实验原理
(1)弹簧弹力 F的确定：在弹簧下端悬挂质量为 m的钩码，根据二力平衡，静止的钩码所受弹力大小与所挂
1
钩码的重力大小相等，即 F＝mg.
(2)弹簧的伸长量 x的确定：弹簧的原长 l0与挂上钩码后弹簧的长度 l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量 x＝
l－l0.
(3)图像法处理实验数据：作出弹簧弹力 F与形变量 x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力与形变量的
关系．
3．实验步骤
(1)如图 1所示，将弹簧一端固定在铁架台上，让弹簧自然下垂，用刻度尺测量并记录弹簧的原长 L0.
图1
(2)在弹簧的挂钩上，挂上一个钩码，测量弹簧伸长后的长度，计算此时弹力的大小并将数据填入下表中．
(3)依次增加钩码，重复上述操作．
弹簧原长：L0＝________________________ cm
实验次数 钩码的重力
G/N
弹簧的长度
L/cm
弹簧的伸长量
x/cm
弹力的大小
F/N
4.数据处理
(1)建立如图 2所示的直角坐标系，以弹簧的弹力 F为纵轴、以弹簧形变量 x为横轴，根据测量数据在坐标
纸上描点，作出 F－x图像．
图2
(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．
(3)得出弹簧弹力和形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．
5．注意事项
2
(1)尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响．且测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自然下垂
状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态．
(2)本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差．刻度尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差．
每次改变悬挂钩码个数后，要待系统静止后再读数．
(3)实验中所提供的刻度尺分度值为1 mm，读数应估读到下一位．
(4)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度．
(5)记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位．
(6)描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点均匀分布于线两侧，偏离太大的点应舍去，
描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线．
四、胡克定律
1．内容：在弹性限度内，弹簧弹力 F的大小与弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比．
2．表达式：F＝kx.
3．劲度系数：式中的 k称为弹簧的劲度系数．单位是牛顿每米，符号是N/m.
弹簧的劲度系数跟弹簧的粗细、材料、孔径、绕法等有关．
4．弹力的应用：
(1)弹簧的弹性具有缓冲减震的作用．
(2)弹簧可以起到自动复位的作用．
(3)弹簧应用于各种安全阀超压保护装置中．
(4)弹性材料应用在工程中．
【考点剖析】
考点一：弹力
例1．下面关于弹力的说法正确的是（　　）
A．轻杆对物体的弹力方向，一定沿杆方向
B．压力和支持力的方向总是垂直于接触面
C．形变大的物体，产生的弹力一定比形变小的物体大
D．两个物体不相互接触，也可能产生弹力作用
考点二：实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
例2．某同学利用图所示装置做“探究弹簧弹力与形变量关系”实验。他将刻度尺的 0刻度对齐弹
簧上端，并记录下不挂钩码时弹簧下端对应的刻度；然后每次增加 1个钩码，分别记录弹簧下端对应刻度
尺的刻度，做出钩码的重力 F与弹簧长度 x的关系图像，如图所示。下列说法正确的是（　　）
3
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