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高中物理:胡克定律 【知识点的认识】 1.弹力 (1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体产生的力叫弹力. (2)弹力的产生条件:①弹力的产生条件是两个物体直接接触,②并发生弹性形变. (3)弹力的方向:力垂直于两物体的接触面. ①支撑面的弹力:支持力的方向总是 垂直 于支撑面,指向被支持的物体;压力总是垂直于支撑面指向被压的物体. 点与面接触时弹力的方向:过接触点垂直于接触面. 球与面接触时弹力的方向:在接触点与球心的连线上. 球与球相接触的弹力方向:垂直于过接触点的公切面. ②弹簧两端的弹力方向:与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向.其弹力可为拉力,可为压力. ③轻绳对物体的弹力方向:沿绳指向绳收缩的方向,即只为拉力. 2.胡克定律 弹簧受到外力作用发生弹性形变,从而产生弹力.在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.即F=kx, 其中,劲度系数k的意义是弹簧每伸长(或缩短)单位长度产生的弹力,其单位为N/m.它的大小由制作弹簧的材料、弹簧的长短和弹簧丝的粗细决定.x则是指形变量,应为形变(包括拉伸形变和压缩形变)后弹簧的长度与弹簧原长的差值. 注意:胡克定律在弹簧的弹性限度内适用. 3.胡克定律的应用 (1)胡克定律推论 在弹性限度内,由F=kx,得F1=kx1,F2=kx2,即F2﹣F1=k(x2﹣x1),即:△F=k△x 即:弹簧弹力的变化量与弹簧形变量的变化量(即长度的变化量)成正比. (2)确定弹簧状态 对于弹簧问题首先应明确弹簧处于“拉伸”、“压缩”还是“原长”状态,并且确定形变量的大小,从而确定弹簧弹力的方向和大小.如果只告诉弹簧弹力的大小,必须全面分析问题,可能是拉伸产生的,也可能是压缩产生的,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△F=k△x可直接求出弹簧长度的改变量△x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. 【命题方向】 (1)第一类常考题型是考查胡克定律: 一个弹簧挂30N的重物时,弹簧伸长1.2cm,若改挂100N的重物时,弹簧总长为20cm,则弹簧的原长为( ) A.12cm B.14cm C.15cm D.16cm 分析:根据胡克定律两次列式后联立求解即可. 解:一个弹簧挂30N的重物时,弹簧伸长1.2cm,根据胡克定律,有:F1=kx1; 若改挂100N的重物时,根据胡克定律,有:F2=kx2; 联立解得:k=; x2=; 故弹簧的原长为:x0=x﹣x2=20cm﹣4cm=16cm; 故选D. 点评:本题关键是根据胡克定律列式后联立求解,要记住胡克定律公式中F=k•△x的△x为行变量. (2)第二类常考题型是考查胡克定律与其他知识点的结合: 如图所示,一根轻质弹簧上端固定,下端挂一个质量为m0的平盘,盘中有一物体,质量为m,当盘静止时,弹簧的长度比其自然长度伸长了l,今向下拉盘,使弹簧再伸长△l后停止,然后松手,设弹簧总处在弹性限度内,则刚松手时盘对物体的支持力等于( ) A. B. C. D. 分析:根据胡克定律求出刚松手时手的拉力,确定盘和物体所受的合力,根据牛顿第二定律求出刚松手时,整体的加速度.再隔离物体研究,用牛顿第二定律求解盘对物体的支持力. 解:当盘静止时,由胡克定律得(m+m0)g=kl ① 设使弹簧再伸长△l时手的拉力大小为F 再由胡克定律得 F=k△l ② 由①②联立得 F= 刚松手瞬时弹簧的弹力没有变化,则以盘和物体整体为研究对象,所受合力大小等于F,方向竖直向上. 设刚松手时,加速度大小为a, 根据牛顿第二定律得 a== 对物体研究:FN﹣mg=ma 解得 FN=(1+故选A. 点评:点评:本题考查应用牛顿第二定律分析和解决瞬时问题的能力,这类问题往往先分析平衡状态时物体的受力情况,再分析非平衡状态时物体的受力情况,根据牛顿第二定律求解瞬时加速度. 【解题方法点拨】 这部分知识难度中等、也有难题,在平时的练习中、阶段性考试中会单独出现,选择、填空、计算等等出题形式多种多样,在高考中不会以综合题的形式考查的,但是会做为题目的一个隐含条件考查.弹力的有无及方向判断比较复杂,因此在确定其大小和方向时,不能想当然,应根据具体的条件或计算来确定. )mg 本文来源:https://www.dywdw.cn/7143edfcbaf3f90f76c66137ee06eff9aef8493d.html