师:同学们好,今天由我来带领大家一起学习初中物理沪科版八年级第六章第三节弹力与弹簧测力计。首先,我们来看一段视频,这是《三国演义》当中的经典片段——草船借箭,视频中万箭齐发的场景一定让大家大为震撼。同学们,你们有想过弓是如何将箭射出的吗?今天我们就一起来探究:生活中有些物体受力会发生形变,当它不受力的时候又会恢复到原来的形状。我们把物体的这种性质叫做弹性。比如,我们用力捏一只气球,气球会发生形变,松开手后气球又恢复到原来的形状;再比如,我们用手挤压一根弹簧,弹簧会被压缩,松开手之后弹簧又恢复到原来的形状。我们把气球和弹簧所具有的这种性质就叫做弹性。
当然,生活中不是所有的物体都具有弹性,有些物体发生形变之后不能够恢复原状,我们把物体所具有的这种性质叫做塑性。陶艺大师就是利用泥土的塑性,将泥土制作成许多精美的陶艺制品;我们小的时候也会用橡皮泥捏各种小动物,爸爸妈妈也会用面团给我们做面点,这正是利用了橡皮泥和面团的塑性。
生活中有弹性的物体还有很多,像橡皮筋、汽车的轮胎、乒乓球、网球、篮球、足球等等,这些物体发生形变之后又能够恢复原来的形状,我们把这种形变叫做弹性形变。接下来,我们一起欣赏一段蹦床运动。大家仔细观察,蹦床之所以可以恢复原状,就是因为蹦床具有弹性。而运动员对蹦床施加力,使蹦床发生的形变就是弹性形变,大家明白了吗?
值得一提的是,物体的弹性具有一定的限度,我们把它称为弹性限度。如果超出了物体的弹性限度,这个物体就很容易被损坏。比如一根弹簧,我们用力拉伸它,它会发生形变,如果弹簧的形变超出它的弹性限度,弹簧就无法恢复到原来的形状,橡皮筋也是如此。因此在生活中我们使用这些具有弹性的物体时,一定要注意不能超出它们的弹性限度。
同学们小的时候应该都玩过蹦床游戏。我们向下压蹦床,使蹦床发生了弹性形变,而蹦床想要恢复原来的形状,就会把我们高高地弹起。在物理学上,如果物体发生了弹性形变,它就会产生一个力,这个力我们叫做弹力。这是撑杆跳的精彩瞬间,请大家欣赏。运动员对撑杆用力,使撑杆发生了弹性形变,而撑杆想要恢复原来的形状,就会产生一个弹力。正是在这个弹力的作用下,运动员才可以越过障碍。
跳水运动也是如此。跳水运动员向下压跳板,使跳板发生了弹性形变,而跳板想要恢复它原来的形状,就会对运动员产生一个弹力,正是在这个弹力的作用下,运动员可以高高跳起,在空中做出复杂的动作,最后完美入水。
通过观察和对比,大家不难发现弹力产生的条件有两点:第一,物体之间要相互接触并且挤压;第二,物体发生了弹性形变。比如撑杆跳,运动员和撑杆之间相互接触并且挤压,使杆发生了弹性形变;跳水运动员和跳板之间相互接触并挤压,使跳板发生了弹性形变。
那么弹力的方向又是如何的呢?再来看我们之前举过的例子,用手挤压气球,气球会发生弹性形变,而气球想要恢复原来的形状,就会对我们的手产生一个弹力,因此我们说弹力的方向是指向物体恢复原状的方向。我们以大拇指为例,在大拇指的作用下,气球向内凹陷,发生弹性形变,而气球恢复原状的方向自然是向外,作用在大拇指上。
蹦床运动也是一样,运动员向下挤压蹦床,使蹦床发生弹性形变,而蹦床想要恢复原来的形状,自然会对运动员产生一个向上的力。现在给大家一点时间,你们是不是可以判断一下撑杆跳运动员和跳水运动员所受到的弹力方向呢?
相信大家已经有了自己的判断:撑杆跳运动员向下对撑杆用力,使撑杆发生弹性形变,而撑杆想要恢复原状,自然会向上对运动员产生弹力;跳水运动员向下压跳板,使跳板发生弹性形变,跳板想要恢复原状,自然会对运动员产生向上的弹力,大家判断对了吗?
刚才我们所举的例子都是弹性形变十分明显的例子,那么生活中有一些弹性形变并没有那么明显,比如将书本放在桌面上,书本会对桌面产生一个压力,在这个压力的作用下,桌面会发生微小的凹陷,这个凹陷我们不易观察,那么它是弹性形变吗?我们来看这样一个小实验。
这是一只装满红墨水的玻璃瓶,瓶口的橡皮塞上插入了一根细玻璃管,可以观察到水柱在管中有一定的高度,用力挤压玻璃瓶会发现水柱明显上升,松手后水柱下降到原来的位置,这说明玻璃受力会发生形变。
刚才的实验我们发现玻璃受到压力会发生弹性形变。同样的道理,桌面受到压力也会发生弹性形变,只不过这个形变比较微小,我们不便于观察罢了。
那么现在我们来详细地分析一下:书本放在桌面上,对桌面产生一个向下的压力,桌面向下凹陷,发生弹性形变。由于桌面想要恢复它原来的形状,就会对书本产生一个向上的弹力,这也就是我们通常所说的支持力。根据前面力学知识的学习,我们知道桌面对书本的支持力和书本对桌面的压力是一对相互作用力,是相同性质的力,那么既然支持力属于弹力,压力自然也属于弹力。
那么同学们,你们会分析压力产生的过程吗?是的,桌面向上支持着书本的同时,使书本的下表面向上凸起,发生弹性形变,而书本想要恢复原状,就会对桌面产生向下的弹力,也就是压力。大家会分析了吗?
那么我们再来试一下,用手推墙壁,手对墙壁的推力是弹力吗?如果是,它又是如何产生的呢?大家应该已经判断出来了,手和墙壁相互接触,并且挤压发生弹性形变。我们可以认为手部肌肉向右发生凹陷,由于手部肌肉想要恢复原状,就会对墙壁产生一个水平向左的力,那么推力也是弹力。
我们再来试一次,一根细线对吊灯的拉力又是如何产生的呢?吊灯和细线相互接触并且相互作用,在吊灯的作用下,细线被向下拉长,发生弹性形变。由于细线想要恢复它原来的形状,自然会向上产生一个弹力,作用在吊灯上。也就是说,压力、支持力、拉力和推力等等都属于弹力。
