《【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册》3.1重力与弹力第2课时 讲义

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第三章相互作用——力
第1节重力与弹力第 2课时
【素养目标】
1.了解形变、弹性形变、弹性限度等概念．
2．知道弹力产生的原因和条件
3．知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向
4．理解胡克定律，并能解决有关问题
【必备知识】
知识点一、形变
1．形变
(1)形变：物体在力的作用下形状或体积的变化．
(2)弹性形变：物体形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变．
(3)弹性限度
当形变超过一定限度时，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度．
知识点二、弹力
(1)定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．
(2)方向
①压力和支持力的方向垂直于物体的接触面．
②绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向．
弹力的方向
类型 方向 图示
接
触
方
式
面与面 垂直公共接触面指向被支持物体
点与面 过点垂直于面指向被支持物体
点与点 垂直于公共切面指向受力物体且力的
作用线一定过球(圆)心
1
轻绳 沿绳收缩方向
轻杆
可沿杆
伸长方向　收缩方向
可不沿杆
轻弹簧 沿弹簧形变的反方向
收缩方向　伸长方向
知识点三、胡克定律
1．胡克定律的内容
弹簧发生弹性形变时，弹力的大小 F跟弹簧伸长(或缩短)的长度 x成正比．
2．公式
F＝kx，其中 k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号 N/m，它的大小反映了弹簧的软硬程度．
3.对胡克定律的理解
(1)弹簧发生形变时必须在弹性限度内．
(2)x是弹簧的形变量，不是弹簧形变后的实际长度．
(3)Fx 图象为一条经过原点的倾斜直线，如图所示，图象斜率表示弹簧的劲度系数，对于同一根弹簧来说
劲度系数是不变的．
(4)由于 F1＝kx1，F2＝kx2，故 ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝kΔx.因此，弹簧弹力的变化量 ΔF与形变量的变
化量也成正比关系．
知识点四、实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
1. 实验思路：通过改变弹簧下端的钩码数量，控制弹簧产生的弹力，用刻度尺测量弹簧的形变量，由此
探究弹簧弹力和形变量的定量关系
2
2. 实验过程
（1）将弹簧的一端固定在铁架台的横杆上，让其自由下垂，用刻度尺测出弹簧自然状态的长度
L0
，即原
长。
（2）将钩码悬挂在弹簧的下端，平衡时测量弹簧的总长度
L1
，并计算钩码受到的重力，弹簧的弹力等于
钩码的重力。
（3）改变所挂钩码的个数，重复实验过程多次
3. 数据分析
以弹力 F为纵轴，以弹力的伸长量 x（x=
Ln− L0
）为横轴，用描点法作图，得出弹力 F随弹簧伸长量 x变
化的图线。
4. 另一种图像
若作 F-L 图像（L为弹簧总长），由 F=kx=k（
L − L0
）知，图像的斜率表示劲数系数 k，横轴截距表示
弹簧原长
L0
【课堂检测】
1.如图所示，重为 2N 的物体悬挂在弹簧的下端，静止时弹簧伸长了 4cm。现换用另一物体悬挂在弹簧的
下端，静止时弹簧伸长了 6cm（形变仍在弹性限度内），则弹簧的劲度系数和第二种情况下弹力的大小分
别是（ ）
A.50N/m，3NB.100N/m，6NC.50N/m，6ND.100N/
m，3N
【答案】 A
【解析】重为 2N 的物体悬挂在弹簧的下端时，根据物体平衡条件可知，弹簧的弹力 F=2N，弹簧伸长的
长度 x=4cm=4×10−2m。根据胡克定律 F=kx
得，
k=2
0.04 N/m=50 N /m
。当弹簧伸长了
时，弹簧的弹力
F=k x'=3 N
。
故答案为：A。
【分析】利用物体的平衡方程可以求出弹簧劲度系数的大小；结合弹簧的伸长量及劲度系数的大小可以求
出弹簧的弹力大小。
3
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