高中物理第三章 相互作用2 弹力教学设计及反思

这是一份高中物理第三章 相互作用2 弹力教学设计及反思，共9页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程等内容，欢迎下载使用。

【教学目标】
1．知道形变的含义及产生弹力的原因和条件。
2．知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向，能正确画出弹力的示意图。
3．通过实验探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系，理解胡克定律，理解劲度系数的物理意义，并能利用胡克定律解决相关问题。
4．会用简单器材显示微小形变，体会放大法的实验思想。
【教学重难点】
教学重点：
弹力产生条件及方向的判定。
教学难点：
1．两物体接触时是否有弹力的判定方法。
2．弹力方向的确定。
探究性实验的实施。
【教学过程】
一、导入新课
在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆，都是利用他们弹性形变时的弹力，同学们还可以举出许多利用弹力得例子，谁来说？学生回答：拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板……
那弹力是怎样产生的呢？
二、新课教学
（一）弹力产生的条件
1．形变的分类
先来看几个小实验。
演示实验：①用一根弹簧，下挂一个钩码，弹簧被拉伸；②取一根细竹，把它压弯后可以把跟它接触的物体弹出去；③取一长的薄钢板尺，支住它的两端，在其中间放一重物；④在海绵上放一重物，海绵的被压缩。
提问：在上面的演示实验中，弹簧、细竹、薄钢板、海绵在各自的物理现象中有什么共同特点？（它们的形状都发生了变化）
形变：物体的形状或体积的改变叫做形变。形变的原因是物体受到了外力。
形变按形式分为：拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变。
演示实验：分别拉伸一弹簧，使它们一个能恢复原状，一个不能恢复原状。
形变按效果分为：弹性形变、塑性形变。（发生形变的物体，有的能恢复原状，有的不能恢复原状，能恢复原状的形变叫弹性形变，不能恢复原状的形变叫非弹性形变（塑性形变））
2．任何物体都会发生形变
演示实验图：桌面上放激光器、两个平面镜，激光通过两个平面镜反射后照到墙上。入射光的位置不变，光线经M、N两平面镜两次反射，射到一个刻度尺上，形成一光亮点。用力压桌面，同学会看到什么现象？
学生：光点在刻度尺上移动？
学生分析：桌面有了形变，使M、N平面镜的位置发生了微小的变化。
演示实验图：按压装满水的玻璃瓶，当用手按压玻璃瓶时，瓶子发生形变体积变小，观察到水顺细管上升；除去压力之后，形变恢复，水又流回瓶中。
说明：不是因为手的温度而使液体热膨胀。可以采用扁平的瓶子，分别从不同的侧面压，可以看到液柱有时上有时下。
在上面所举的两个例子中，我们不能看到物体明显的形变，但可以利用实验来演示微小的形变，这是一种放大的思想。
总结：我们通常用眼看到一些物体发生形变，还有一些物体眼睛根本观察不到它的形变，比如一些比较坚硬的物体，但是这些物体都有形变，只不过形变很微小。所以，一切物体都在力的作用下会发生形变。
3．弹力产生过程
拉满弓把箭射出去、压弯的撑竿把运动员弹出去、跳水运动员被压弯的跳板弹起。以上三个情景说明了发生形变的物体对跟它接触的物体有力的作用。发生形变的物体为什么会对跟它接触的物体施加力的作用呢？因为它要恢复原状。
可以看出：发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体（小车、圆木）会产生力的作用——弹力。
弹力产生过程：力→形变→要恢复原状→对接触物体产生力的作用。
举例：一本书放在桌面上，书由于产生微小形变，书要恢复原状时对桌面产生垂直于桌面的向下的弹力，这就是书对桌面的压力。同时桌面由于产生微小的形变，桌子恢复原状时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。
4．弹力产生的条件
（1）发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触并使之发生形变的另一物体会产生力的作用，这个力叫做弹力。
演示：木块压在泡沫塑料上，泡沫塑料形变后对木块产生弹力作用。
一个物体对另一个物体要有弹力作用，两个物体必须有接触；弹力是由于物体发生形变而引起的，若物体没有发生形变，就无需恢复，也就不会产生弹力，因此，弹力的产生是有条件的。
（2）弹力产生的条件：①直接接触；②发生形变。
相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两物体在接触部分产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生。当形变不明显难以直接判断时，可用“假设法”判断。形变和产生弹力在时间上不会有先后。
（二）弹力的方向：弹力方向总是和使它产生形变的力的方向相反。
1．支撑面的弹力
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支持面而指向被支持的物体。
分析放在水平桌面上的书的受力情况。
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，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；桌面由于发生微小的形变，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。
学生分析：静止放在倾斜木板上的书，书对木板的压力和木板对书的支持力。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支持面而指向受力物体（被压的物体），支持力的方向总是垂直于支持面而指向受力物体（被支持的物体）。
注意弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是使它发生形变的物体。
2．绳的弹力
引导学生分析静止时，悬绳对重物的拉力及方向。
引导得出：悬挂物由于重力的作用而拉紧悬绳，使重物、悬绳同时发生微小的形变。重物由于发生微小的形变，对悬绳沉重竖直向下的弹力，这是物对绳的拉力；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：绳的拉力是绳对所拉物体的弹力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。同一线、绳上各点的拉力大小相等，方向沿各点的切线方向。滑轮的作用仅仅是改变了线力的方向，不改变力的大小。
3．杆的弹力：杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。
例如：如图所示，均匀杆被细绳拉住而静止，试画出杆所受的弹力。（一定还受向右的摩擦力）
4．弹力方向的判断步骤：
①确定产生弹力的物体，②找出使物体发生形变的外力方向，③确定该物体产生弹力的方向。
例如：如图所示，光滑但质量分布不均的小球的球心在O，重心在P，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。（注意弹力必须指向球心，而不是指向重心，P和O必在同一竖直线上）
5．弹力有无的判断方法——“假设法”
所谓“假设法”，就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力（或者没施加弹力），画出假设状态下的受力图，判断受力情况与原有状态是否矛盾，若矛盾，说明假设不正确，则两物体间无弹力（或有弹力）；若不矛盾，说明假设正确。
提问：泡沫塑料发生形变，对木块有弹力作用，它对泡沫塑料是否有弹力作用呢？木块是否发生形变？
木块也发生了形变，只是很微小，我们用肉眼观察不到，所以木块对泡沫塑料也有弹力作用。
【例题1】如图甲所示，一球体静止于一水平面与一侧壁之间，不计任何摩擦，判断侧壁对球体有无弹力。
分析：假设水平面和侧壁对球体均产生弹力，分别为、，对球体受力分析如图乙所示。由图可知，的存在显然不能使物体处于静止状态，与题设条件（球体静止）相矛盾，故侧壁对球体无弹力。
若是假设侧壁对球体无弹力，则球体只受重力和水平面的弹力（支持力），球体能够保持静止，满足题意，故假设成立。
点拨：弹力产生在物体相互接触处，有无弹力除看是否接触，还要看是否形变。若将约束物去掉，看受力物体是否形变或运动状态的变化。本题中撤掉约束侧壁，球既不形变也无状态改变，故球只受一个弹力作用。
【例题2】判断下图中各静止物体A和B有无弹力作用，若有，请作出其所受弹力的示意图。
师生共评：弹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，弹力垂直于这个共切面指向被支持物。
6．弹力方向判断的几种情况分类
①面面接触：弹力方向垂直于接触面。
②点面接触：弹力方向垂直于接触面。
③点点接触：弹力方向垂直于过接触点的切面。
④绳子拉力的方向：沿着绳并指向绳收缩的方向。
（三）弹力的大小
1．弹力的大小与哪些因素有关？阅读课本并回答。
演示：弹簧伸长或缩短的长度越大，产生的弹力越大，弹簧恢复原长时不存在弹力。
弓拉得越满，箭射出去的就越远，弓没有拉开时，对箭没有弹力。
以上说明：弹力的大小取决于形变的程度，形变越大，弹力也越大；形变消失，弹力也消失。
弹力的大小跟物体发生的形变有关，跟形变物体的弹性有关。
2．胡克定律
演示实验：探索弹力和弹簧伸长的关系？
甲弹簧（原长：）
乙弹簧（原长：）
结论：弹簧弹力的大小与弹簧的伸长量成正比。
思考：弹簧被压缩时，弹簧弹力与弹簧的缩短量有什么关系呢？
在弹性限度内，弹簧弹力的大小f和弹簧的形变量x成正比。
式中k叫弹簧的劲度系数，单位：。它由弹簧本身所决定。不同弹簧的劲度系数一般不相同。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫胡克定律。胡克定律的适用条件：只适用于伸长或压缩形变。
练习使用胡克定律，注意强调x为形变量的大小。
【例题3】一根弹簧的劲度系数是，伸长的长度为时，弹簧的弹力有多大？另一根弹簧的劲度系数是，缩短的长度为时，弹簧的弹力有多大？
【例题4】一根劲度系数为的弹簧，在受到的压力作用时，长度为，当不受外力作用时，弹簧的长度是多少？
【例题5】如图所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球重G，平衡时球在A处，今用力F压球使弹簧缩短x球至B处，则此时弹簧的弹力为：
A．B．C．D．以上都不对
解析：设球在A处时弹簧已压缩了，球平衡弹力，球在B处时，弹簧又压缩x，球再达平衡时弹力。故选项B是正确的。
点拨：此题易选错为A项，原因是x并非球在B处时弹簧的变化量，即非弹簧压缩后与原长的差值。
三、达标检测
1．一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中，正确的是（ ）
A．地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变
B．地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变
C．物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变
D．物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变
答案：BC
2．如图所示，一个球形物体静止于光滑水平面，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接出点，则下列说法正确的是（ ）
A．物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用
B．物体受重力、B点的支持力作用
C．物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用
D．物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用
答案：B
3．关于对力的方向，下列说法正确的是（ ）
A．弹力的方向一定垂直于接触面
B．弹力的方向不一定和接触面垂直
C．绳子类软物体产生的弹力一定垂直于被拉物体的平面
D．绳子类软物体产生的弹力一定沿绳子的方向
答案：AD
4．画出图中物体A受到的重力和弹力的示意图。
答案：如图所示
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弹力大小（N）
弹簧长度（m）
弹簧伸长量（m）
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弹力大小（N）
弹簧长度（m）
弹簧伸长量（m）