暑期预科辅导班必备高中物理必修一教案：3.2 弹力

3.2 弹力

【教学目标】

一、知识与技能目标

1. 理解弹力的概念，知道弹力产生的原因和条件。

    2. 知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向，能正确画出弹力的示意图。

3. 理解形变概念，了解放大法显示微小形变。

二、过程和方法目标

1. 通过观察和实验了解弹簧测力计的结构。

2. 通过自制弹簧测力计以及弹簧测力计的使用，掌握弹簧测力计的使用方法。

三、情感、态度与价值目标

通过弹簧测力计的制作和使用，培养严谨的科学态度和动手动脑的好习惯。

【教学重点】

什么是弹力，正确使用弹簧测力计。

【教学难点】

弹簧测力计的测量原理。

【课时安排】

1课时

［教学过程］

一、引入新课

教师活动：展现常见的一些相互作用（推、拉、提、压、举等）。提出问题，引导学生观察、思考其相互作用的共同点及本质。

学生活动：亲身感受推、拉、提、压、举等相互作用，并在教师的引导下，观察分析。

点评：列举实际问题分析现象，培养学生抽象概括的能力，并导人新课。

二、进行新课

（一）弹性形变和弹力

教师活动：指导学生实验（见教材P54图3.2-2和P55图3.2-3），提出弹性形变和弹性限度。

学生活动：学生实验体会，归纳总结。

物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫形变。

有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变。

发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。

点评：通过拉长和压缩弹簧，使学生认识弹性形变，并理解弹性限度。

教师活动：教师启发学生思考推、拉、提、压、举等力是怎样产生的？

学生活动：学生进一步分析归纳总结。

点评：结合对前面实验的观察和分析，进一步培养学生抽象概括的能力。

教师活动：实验讲解，学生观察思考，掌握方法。

学生活动：学生观察思考，体验观察微小形变的法，提高实验能力。

点评：观察微小形变，培养观察能力和掌握显示微小形变的方法。

教师活动：教师演示，学生观察，启发学生思考，分析弹力的方向。

学生活动：学生观察分析，归纳出弹力的方向。提高学生分析、判断和归纳的能力。

点评：在掌握弹力产生条件的基础上，思考弹簧和绳子产生的弹力方向，提高学生的判断分析能力。

教师活动：教师引导学生总结归纳弹力的方向。

学生活动：学生分析常见的弹力的力向。并进行总结。

点评：小结弹力的方向，提高学生的综合能力。

（二）几种弹力

事实上，只要两个相互接触的物体相互挤压，就一定能产生弹力，可见，弹力的产生需要两个条件：直接接触并发生形变。

    常见的弹力除了以上讲到的外，还有支持力，拉力等。

弹力的方向：一般情况下，凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生弹力，所以支持力的方向总是垂直于运动面指向被支持的物体。

教师活动：放在水平桌面上的书，由于重力的作用而压迫桌面，使书和桌面同时发生微小形变，书要恢复原状，对桌面产生垂直于桌面向下的弹力，这就是书对桌面的压力，桌面由于发生微小形变，对书产生垂直于书面向上的弹力，这就是桌面对书的支持力。

学生活动：静止地放在倾斜木板上的书，书对木板在压力，木板对书有支持力，指导学生并画出力的示意图。

结论：压力、支持力都是弹力，压力的方向总是垂直于运动面而指向被压的物体，支持力的方向 总是垂直于支持面而指向被支持的物体。

    引导学生分析静止时悬绳对重物的拉力及方向。

引导得出：悬挂物体由于重力的作用而拉紧悬绳，使重物、悬绳同时发生微小形变。重物由于发生微小形变，对悬绳产生竖直向下的弹力;这是物体对绳的拉力，悬绳由于发生微小形变，对物产生竖直向上的弹力，这就是绳对物体的拉力。

结论：拉力是弹力，方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。

（三）胡克定律

教师活动：指导学生进行实验研究，从感性认识出发，上升到理性认识。

学生活动：学生实验探究，讨论交流，得出结论。

点评：感受弹簧弹力的大小与弹簧形变的关系。

教师活动：利用传感器，通过计算机实时测量，处理试验数据，分析买验结果。

学生活动：学生观察思考，通过计算机演示物理量之间的关系。

点评：实验研究――胡克定律，使学生了解科学的研究问题的方法。

教师活动：指导学生如何对数据进行处理（利用图象处理），如何分析图象找出规律。

学生活动：学生讨论交流，总结现津，得出结论。

点评：培养学生进行数据分析、探索和寻找数据之间的关系，发现物理规律的能力。

教师活动：指导学生做F-x图象，利用数学知识确定F和x的关系，找出物理规律。

学生活动：学生利用用实验数据做图象，进一步体验用图象处理数据的方法。

点评：掌握用图象处理实验数据的方法。

注意事项：

1.本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差。标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后再读数。

2.实验中所提供的米尺精确度为1mm，应估读一位。

3.弹簧组的说明书已经说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用。

通过以上实验能得出什么结论？

胡克定律：在弹性限度内，弹性物体的弹力和弹性物体的伸长（或压缩）的长度成正比，即，其中是劲度系数，单位是N/m。

(四)实例操练

例题1.有一根弹簧原长为，在下面挂上0.5的重物后长度变成了18cm，求弹簧的劲度系数。

解答：已知弹簧的原长为，后来的长度为，弹簧的弹力为5N，伸长量为，由胡克定律可知，。

答案：166.7N/s

说明：不同材料的弹簧劲度系数是不一样的，同一种材料的弹簧形状和长度不相同时，其劲度系统也是不一样的。

训练：竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4N的物体时弹簧长度为12cm;挂重为6N的物体时弹簧长度为13cm，则弹簧原长为     cm，劲度系数为      N/s。

解析：弹簧上悬挂物体时弹簧在伸长，由胡克定律可知：弹簧的拉力与弹簧的伸长量成正比，即，其中为劲度系数，在数值上等于伸长后总长度减去原长，即，改变悬挂重物的重力，伸长量变化，这样可以列出两个方程，通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数。

设弹簧的原长为，劲度系数为，设挂的重物时弹簧的长度为，挂的重物时弹簧的长度为，则 ，由胡克定律得：

代入数据解得：

答案：10  200

三、课堂小结

在弹力的教学过程中，在这样几个难点需要突破，一是任何相接触的物体间都可能有弹力，弹力的产生条件是接触并且有形变，但是有些物体的形变量很小，不容易观察到，就会使学生产生这样的疑问：这种情况下弹力到底有没有？例如物体放在桌面上，压力和支持力不通过 形变来判断，解决这个问题的方法是微小形变的演示，通过演示，使学生确信任何两个接触的物体间都可以有弹力。另外一个难点是弹力有无的判断，解决这个问题可以用假设判断的方法，不仅让学生知道判断的访求，更应该让学生学会这些方法的迁移，例如假设的判断方法，也可以用到摩擦力的有无的判断中去。一般弹力大小的判断要根据物体的实际情况 判断，而弹簧弹力的判断可以根据胡克定律进行判断，让学生通过实验“发现”胡克定律，在发现中锻炼探究物理规律的能力。

四、布置作业

教材P56“问题与练习”3、4题。