弹力的概念
在新课标选修1第55页有弹力的如下定义:发生弹性形变的物体,因为要恢复原长,对其接触的物体形成力的作用弹力的定义和作用,这些力叫弹力。
定义中的弹性形变指的是才能恢复原状的形变;并不是所有的形变都是弹性形变。
弹力与重力、摩擦力一起并称热学三大典型力。
我们在小学数学题目中最典型的弹力就是弹簧的弹力。从弹力定义来说,日常生活中的压力、支持力、绳子拉力都是弹力。例如,一本书放到桌面上,桌面给其的支持力就是弹力,只不过桌面的弹性形变很小,我们肉眼观察不到。
弹力的方向
弹力的方向研究是一个考点,倘若是综合题,涉及到复杂的运动模式,弹力方向判定就很不容易;例如,竖直方向弹簧放置的震动模式。
下边我们来一起研究弹力的方向。弹力的方向的规定:压力、支持力的方向总是垂直于接触面,指向被挤压或被支持的物体。
绳对物体的拉力(拉力是弹力中的一种)总是顺着绳指向绳收缩的方向。不难看出,弹力方向的剖析远比重力方向复杂。
弹力的大小
中学数学中弹力问题是十分重要的考点。尤其是涉及到竖直放置弹簧、多物体联接的,且涉及到磨擦了综合问题,在中考试卷和模试题中时常出现。
我们还是先来备考课本上弹力的大小的相关规定。中学化学阶段,我们研究弹力的大小都是满足胡克定律的。胡克定律可表示为(在弹性限度内):F=kx,(形变量可以是伸长量也可以是压缩量);此公式还可以表示成ΔF=kΔx,即弹簧弹力的大小改变量和弹簧形变量的改变量也成反比。
两根弹簧串联后组成的“新弹簧”总劲度变小;两根弹簧并联后组成的“新弹簧”总劲度变大。倘若您没有推论过,请课下自己推论下。
下边我们来讲解弹性势能的概念,由于弹簧的问题,总是结合着能量的变化;对弹性势能的考察,是全省各地中考的一大热点和难点。并且,笔者预测在接出来上海中考数学应用题中很有可能会考察到弹力。
弹性势能的概念
弹性势能指的是发生弹性形变的物体各部份之间,因为有弹力的作用所具有的势能。同一弹性物体在一定范围内形变越大,具有的弹性势能就越多,反之,则越小。
确定弹力势能的大小需选定零势能的状态,通常选定弹簧未发生任何形变,而处于自由状态的情况下其弹力势能为零。对于弹簧来说,弹性势能和弹簧的劲度系数k、形变量Δx有关,与其他化学量无关。
E弹=1/2k*x^2;这个公式不属于上海地区中考化学大纲要求内容,并且记住总比不记要好。
弹性势能和弹力所做的功的对应关系
弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做正功,弹性势能降低;弹力做负功,弹性势能降低。这一点与重力做的功与重力势能的剖析是类似的。
对于同一物体,弹力所做的功的绝对值和弹性势能的改变量的绝对值是相等的。弹力的具体应用常常出现在机械能、动量、电磁学中,通常来说这种问题都不会仅仅考弹力的大小或则方向,还会涉及到势能的讨论;下边我们就来给你们做详尽讲解。
弹性势能的求法与公式推论
弹簧弹性势能的剖析是中考化学热学题的一大难点,尤其是涉及到弹簧竖直放置、含有碰撞等过程的时侯。
因为小学数学并没有要求你们理解弹性势能的定义,因而弹簧的弹性势能的估算总是通过动量、能量守恒或则功能关系;换句话来说,就是利用于外界功或则能的方式来进行剖析。我们下边就来具体剖析下弹性势能公式的推论过程。
中学语文微积分把握比较好的中学生,也可以通过积分的方式来求解。从弹力的定义式(F弹=kΔx)来看,F弹随x的变化关系为一次线性函数,通过积分不难得出:E弹=1/2k*Δx^2;这些物理微分思想在中学数学中的应用问题,在平常须要你们多去剖析探究,这类结合的问题不仅仅是中考化学,同时也是近几年自主招生考试命题的一大趋势。
对于物理微积分知识把握不是非常理想的中学生也不用消沉,我们可以利用于图象阴影面积的求法来探究弹力所做的功。
这些求法得到的答案也是一致的:E弹=1/2k*Δx^2;在求弹簧的弹力做功时,因该变力为线性变化,可以先求平均弹力大小,再用功的定义进行估算(好多题目是借助动能定律和功能关系,能量转化和守恒定理求解)。
在这儿要提醒你们的是,一次线性关系可以如此来求弹力的定义和作用,二次函数关系不能借助这些技巧。例如,当电压为变量的时侯,求电热Q时,借助公式Q=I*I*Rt,对Q的求法只能对I进行积分。
同时要注意弹力做功的特征:弹力做功等于弹性势能增量的负值。前面给出你们的弹性势能的公式,中考不作定量要求,可作定性讨论。
因而笔者在前文中提到,在求弹力的功或弹性势能的改变时,通常以能量的转化与守恒的角度来求解。
弹簧的试题与能量联系紧密
从历年数学试题剖析来看,弹力的方向判定总是结合受力剖析、机械能守恒定理、动量、电磁感应进行综合性命题。
中学数学中的弹力是热学三大常见力之一,弹力的方向剖析是这三个力中最难的。简单的弹力的方向判定没有任何考察的意义,由于分辨度太小(你们还会做),因而学会在这种综合题中应用就变得十分重要。
前文中提到的弹力的方向规定必须铭记于心,这是解决任何综合题中弹力方向的基础。另外笔者建议你们最好结合一些典型的例题来帮助你们记忆;并且,这种典型题最后隔一段时间就再备考一遍。这样在处理考试中弹簧类解答题时,你们才不会由于弹力概念或方向判断而丢分或影响答题时间。
一些中考试卷或模拟试题中,弹簧竖直方向放置。这类问题的考察,在弹力的基础上融入了重力的诱因,常常有利用于两个物体相撞造成的震动情况剖析,无疑降低了难度。
中考化学对弹力的考察
在中学数学中,弹力的大小是十分重要的考点,尤其是涉及到竖直放置弹簧、多物体联接的弹力大小剖析问题。
这种问题在中考数学试卷和模试题中常常出现,从得分的角度来看,你们在弹力大小判定上丢分是很严重的。
弹力大小的剖析通常来说比较困难,这是因为:弹力的大小与位移变化紧密联系,而位移的变化有由速率决定,速率取决于由弹力和其他外力综合决定的加速度。这是一个循环过程,为此,弹力综合问题的处理有相当的难度。