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  4. 力的作用效果弹力,弹性

如图所示,是研究同一直线上方向相同的两个力合成的实验探究过程,实验过程中,需要同时用力F1、F2拉弹簧和单独用力F拉弹簧,这两次拉弹簧应使弹簧的下端到达______的位置(选

一、题文

如图所示,是研究同一直线上方向相同的两个力合成的实验探究过程,实验过程中,需要同时用力F1、F2拉弹簧和单独用力F拉弹簧,这两次拉弹簧应使弹簧的下端到达______的位置(选填“不同”或“相同”);从而使合力F与两个分力F1、F2的______相同.

考点提示:力的作用效果,弹力,弹性

二、答案

实验过程中,用力F1、F2拉弹簧和单独用力F拉弹簧,这两次拉弹簧应使弹簧的下端到达相同的位置,则力F1、F2对弹簧产生的作
用效果,跟力F的作用效果相同,则力F是力F1、F2的合力.
故答案为:相同;作用效果.

三、考点梳理

知名教师分析,《如图所示,是研究同一直线上方向相同的两个力合成的实验探究过程,实验过程中,需要同时用力F1、F2拉弹簧和单独用力F拉弹簧,这两次拉弹簧应使弹簧的下端到达______的位置(选》这道题主要考你对 力的作用效果弹力,弹性 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:力的作用效果,弹力,弹性

考点名称:力的作用效果
  • 力的作用效果:
    1.力可以改变物体的运动状态

    2.力可以改变物体的形状

  • 对作用效果的理解:
    1.力可以改变物体的运动状态

     (1)物体运动状态的改变分为三种情况:
    一是物体运动方向不变速度大小发生改变,如物体从快到慢、从慢到快、从静止到运动和从运动到静止都是速度大小在改变;
    二是物体运动的速度大小不变,运动方向发生改变,如左转弯、右转弯等都是说明其运动方向在改变;三是物体运动速度大小和运动方向同时发生了改变。

    (2)力可以改变物体运动状态并不是说物体只要受力,其运动状态就一定要改变,“可以”不是“一定”。如放在水平面上的物理课本,受到重力和支持力的作用处于静止状态。

    2.力可以改变物体的形状

    用手拉弹簧使弹簧变长了;揉面时,面团形状不断变化;刀片能划破纸;射箭时,拉弯了的弓等等都表明力可以使物体的形状发生改变。

    3. 说明:
    (1)一个物体只要发生了运动状态的改变或形状的改变,这个物体就一定受到力的作用;
    (2)一个物体若受到了力(合力不为0)的作用,则物体要么改变了形状,要么改变了运动状态,要么两者都发生了改变。要根据题意判断是哪一种情况,不能盲目地下结论.

  • 控制变量法研究力的作用效果:
    在探究力的作用效果与哪些因素有关时就用到了控制变量法。
    例1:如图所示,使一薄钢条的下端固定,现分别用不同的力去推它,使其发生(1)、(2)、(3)、(4)各图所示的形变,如果F1=F3=F4>F2,那么能说明力的作用效果跟力的作用点有关的是(  )

    A.图(1)和(2)
    B.图(1)和(3)
    C.图(1)和(4)
    D.图(2)和(3)

    解析:力的作用效果跟力的大小、方向、作用点有关。当力的方向和作用点相同时,力的作用效果跟力的大小有关,见图(1)和(2);当力的大小和力的作用点相同时,力的作用效果跟力的方向有关,见图(1) 和(3);当力的大小和方向相同时,力的作用效果跟力的作用点有关,见图(1)和(4),因此本题选C。
    答案:C

    例2:为了探究力能否使物体发生形变,小林把玻璃瓶装满水,然后用带有细玻璃管的橡胶塞塞紧瓶口,组装好的实验装置如图所示。其中,细玻璃管上有刻度,便于观察细玻璃管内水面的变化。小林用力挤压玻璃瓶壁,发现细玻璃管内水面上升了。于是他得出结论:细玻璃管内水面上升,表明是由于手挤压玻璃瓶壁时,瓶内水的温度升高所致,因此不能说明力使玻璃瓶发生了形变。要求只利用如图所示的装置,通过实验证明力能使玻璃瓶发生形变。请你写出主要实验步骤和相应的实验现象。

    解析:用力挤压玻璃瓶壁,可以看到细玻璃管内的水面上升,水面上升的高度记为h1,松手后细玻璃管内的水面迅速回到原位置。再用较小的力挤压玻璃瓶壁,可以看到细玻璃管内的水面也上升,水面上升的高度记为h2,且h2小于h1。这说明力的作用使玻璃瓶发生了形变。

考点名称:弹力,弹性
  • 定义:
    弹性:
    受力会发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做弹性;

    弹力:
    是由于物体发生弹性形变而受到的力,例如:压力和支持力。
  • 弹力的特点:
    (1)弹力产生在直接接触并发生弹性形变的物体之间,任何物体只要发生弹性形变就一定会产生弹力。
    (2)弹力方向总是与作用在物体上的使物体产生形变的外力方向相反。
    (3)弹力的大小与物体的弹性强弱、形变大小有关,形变越大,弹力越大,形变消失弹力也随之消失。

  • 弹力的形式:
         因物体的形变有多种多样,所以产生的弹力也有各种不同的形式。例如,把一重物放在塑料板上,被压弯的塑料板要恢复原状,产生向上的弹力,这就是它对重物的支持力.将一物体挂在弹簧上,物体把弹簧拉长,被拉长的弹簧要恢复原状,产生向上的弹力,这就是它对物体的拉力。不仅塑料板、弹簧等能够发生形变,许多物体都能够发生形变,对与它接触的物体产生弹力。我们通常所说的压力、支持力、绳子的拉力等,其实质就是弹力。

    弹力产生条件:
    1.两物体互相接触
    2.物体发生弹性形变(包括人眼不能观察到的微小形变)需要注意的是:任何物体只要发生了弹性形变,就一定会对与它接触的物体产生弹力。一旦超出弹性形变范围,就会彻底失去弹力。(即是超过了弹性限度,塑性物体除外)
    举例:木块A靠在墙壁上,若作用一个推力,在木块A上,则木块对墙壁有挤压,发生形变,此时A与墙壁间有弹力作用。

    弹力的方向:
    弹力的方向与物体形变方向相反,具体情况有以下几种。
    ①轻绳的弹力方向沿绳指向绳收缩的方向。
    ②压力、支持力的方向总跟接触的面垂直,面与面接触,点与面接触,都是垂直于面;点与点的接触要找两接触点的公切面,弹力垂直于这个公切面指向被支持物。
    ③二力杆件(即只有杆的两端受力,中间不受力(包括杆本身的重力也忽略不计),叫二力杆件),弹力必沿杆的方向。一般杆件,受力较为复杂,应根据具体条件分析。
    ④杆:弹力方向是任意的,有它所受外力和运动状态决定。
          弹力的大小跟形变的大小的关系。在弹性限度内,形变越大,弹力也越大;形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸形变(或压缩形变)来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。对于弯曲形变来说,弯曲的越厉害,产生的弹力就越大。对于扭转形变来说,扭转的越厉害,产生的弹力就越大。

    弹力的本质:
          弹力的本质是分子间的作用力。当物体被拉伸或压缩时,分子间的距离便会发生变化,使分子间的相对位置拉开或靠拢,这样,分子间的引力与斥力就不会平衡,出现相吸或相斥的倾向,而这些分子间的吸引或排斥的总效果,就是宏观上观察到的弹力。如果外力太大,分子间的距离被拉开得太多,分子就会滑进另一个稳定的位置,即使外力除去后,也不能再回到复原位,就会保留永久的变形。这便是弹力的本质。

    弹力的区别:
       
         弹力是按照力的性质命名的。而压力,支持力,拉力则是由力的效果命名的。这是两个完全不同的概念。因此,弹力和压力,支持力,拉力之间没有明确的关系。弹力不一定是压力,支持力,拉力。
        
          例如,套在同一光滑竖直杆的两个环形磁铁,其相同的磁极相对,两个磁铁均处于静止状态。对上面的磁铁进行受力分析,磁铁受本身的竖直向下的重力作用和竖直向上的排斥力作用,二力为一对平衡力。此时,向上的排斥力便作为支持力。此支持力就不是弹力。另外,由牛顿第三定律得,大小等于向上的排斥力,方向向下的磁力也作用于下面的磁铁上。此时,这个向下的磁力就是上面的磁铁给它的向下的压力。这个压力也不是弹力。
         
          又如,在两根光滑平行直导轨间,分布有竖直方向且等距离分布的方向不同的匀强磁场,导轨上有一个宽度与磁场相同的金属框。当磁场匀速运动时,线框就会受到安培力作用而运动起来。此时,安培力就是线框运动的合外力,也就是拉力。此拉力也不是弹力。
          所以,不能笼统地说,弹力就是压力,支持力,拉力。要具体情况具体分析。具题目意思来定。
  • 弹性形变与塑性形变:
    1.弹性形变物体由于在力的作用下发生形变,当力撤去后,物体义恢复原状,如弹簧、橡皮条等,这样的形变叫弹性形变,外力消失后能白动恢复原来形状的性质叫弹性。

    2.塑性形变也有一些物体在发生形变后,不能恢复原状,如一块泥巴,用笔杆插一个洞或用手一压,泥巴不会恢复原状,我们把这样的形变叫做塑性形变。物体变形后不能自动恢复原来的彤状的性质叫做塑性。例如:被拉长的弹簧,如果超出了其弹性限度,弹簧被拉长后,发生改变,但当外力消失后,弹簧无法恢复原状,这样的形变就是塑性形变。

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