2022-2023學(xué)年高中物理 第3章 3.2 彈力教案 新人教版必修1

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1、2022-2023學(xué)年高中物理 第3章 3.2 彈力教案 新人教版必修1 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識與技能 1．知道彈力產(chǎn)生的條件． 2．知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力，能在力的示意圖中畫出它們的方向． 3．知道形變越大彈力越大，知道彈簧的彈力跟彈簧的形變量成正比，即胡克定律．會用胡克定律解決有關(guān)問題． 過程與方法 1．通過在實際問題中確定彈力方向的能力． 2．自己動手進行設(shè)計實驗和操作實驗的能力． 3．知道實驗數(shù)據(jù)處理常用的方法，嘗試使用圖象法處理數(shù)據(jù)． 情感態(tài)度與價值觀 1．真實準(zhǔn)確地記錄實驗數(shù)據(jù)

2、，體會科學(xué)的精神和態(tài)度在科學(xué)探究過程的重要作用．在體驗用簡單的工具和方法探究物理規(guī)律的過程中，感受學(xué)習(xí)物理的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生善于把物理學(xué)習(xí)與生活實踐結(jié)合起來的習(xí)慣． 2．從任何物體都能發(fā)生形變?nèi)耸郑囵B(yǎng)學(xué)生實事求是的世界觀．認(rèn)識事物本來面目，不被表面現(xiàn)象所迷惑． 教學(xué)重點、難點 教學(xué)重點 1．彈力有無的判斷和彈力方向的判斷． 2．彈力大小的計算． 3．實驗設(shè)計與操作． 教學(xué)難點 彈力有無的判斷及彈力方向的判斷． 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí) 教 學(xué) 手 段 教具準(zhǔn)備 刻度尺、鋼鋸條、彈簧、泡沫塑料

3、塊、銅片、面團、白紙，墨水瓶(灌滿紅墨水)、通過橡皮塞插有細(xì)玻璃管的橢圓形玻璃瓶、激光光源、平面鏡及支架(兩套)、物理小車、橡皮筋、小螺旋槳、小球、演示胡克定律用的帶刻度的木板、彈簧、鉤碼等等． 教 學(xué) 活 動 [新課導(dǎo)入] 每小組分發(fā)一根細(xì)鐵絲，讓同學(xué)們自己動手繞制一個小彈簧．(可以讓學(xué)生在家先做好)讓學(xué)生拿起自己繞制的小彈簧，輕輕地拉一拉或壓一壓． 師：在彈簧被拉伸的同時，有沒有感覺到你的手受到一個力的作用? 生：有． 師：那么，這又是個什么力呢?它是怎樣產(chǎn)生的，它的大小、方向各如何?帶著這些問題我們一起來探究有關(guān)彈力的有關(guān)知識． [新課教學(xué)]

4、 一、彈性形變和彈力 [實驗演示] 演示實驗1：鋼鋸條在手的作用下彎曲． 演示實驗2：彈簧被拉長或壓短． 演示實驗3：泡沫塑料塊受力而被壓縮、彎曲與扭轉(zhuǎn)． 演示實驗4：銅片被彎成直角狀、 演示實驗5：面團在重力作用下下墜，形狀變化． 演示實驗6：紙張被手揉皺． 學(xué)生觀察思考什么是形變 師：上面的幾個實驗非常容易做，大家可以在課下做這幾個實驗，同時也可以根據(jù)自己的思路設(shè)計出更好的實驗。這幾個實驗共同的特征是什么? 生1：它們的形狀都發(fā)生了變化． 生2：它們的體積有的發(fā)生了變化．

5、 師：物體形狀或體積的變化叫做形變．物體的形變分為幾種類型呢?請舉例說明． 生1：根據(jù)物體形變的程度，有一種形變是由于物體被彎曲造成的，比如說彎曲的直尺，彎曲的竹竿等等． 生2：有的形變可能是由于物體被拉長而引起的，比如說拉長的橡皮筋、被拉長的彈簧等等． 生3：彈簧還可以由于被壓縮而產(chǎn)生形變，我們可以把這種形變叫做壓縮形變，同樣的例子還有被壓縮的面包、海綿等等． 生4：繩子被扭轉(zhuǎn)后也會發(fā)生形變，我們可以稱之為扭轉(zhuǎn)形變，被扭轉(zhuǎn)的金屬也有這樣的特征． 師：(鼓勵)剛才同學(xué)們總結(jié)得非常好，我們可以根據(jù)形變的不同狀況把形變分為彎曲形變、拉伸或壓縮形變

6、以及扭轉(zhuǎn)形變．剛才舉的那些例子都很容易觀察到，如果一本書放在桌面上，書和桌面發(fā)生形變了沒有? 生1：沒有． 生2：可能發(fā)生了形變，但是由于形變量太小，所以肉眼觀察不出來． 師：我們來看這樣幾個實驗． (實驗參考， 如圖3—2—1所示，用手壓扁平瓶子的不同部位，細(xì)管中的液面上升或下降，通過觀察液面的升降可以判斷瓶子發(fā)生形變；在一個大桌上放兩個平面鏡，用小型激光源發(fā)射激光照射平面鏡M，用力壓桌面，讓一束光依次被兩面鏡子反射，通過反光鏡的放大原理可以使墻上的光點移動很大的距離． (演示實驗) 師：通過上面的實驗，我們觀察到什么樣的實驗現(xiàn)象? 生

7、：通過觀察，我們發(fā)現(xiàn)原來不容易觀察的瓶子和桌面也發(fā)生了形變． 師：我們用了什么樣的方法? 生：微觀放大的方法． 師：可以得出什么樣的結(jié)論? 生：一切物體都可以發(fā)生形變． 師：形變分為很多種類，有些物體在形變后能夠恢復(fù)原狀，這種形變叫做彈性形變．發(fā)生彈性形變的物體是不是在所有的情況下都可以恢復(fù)原狀呢? 實驗演示橡皮筋在較大的力的作用下的斷裂 師：通過剛才的觀察說明什么情況呢? 生：發(fā)生彈性形變的物體要想恢復(fù)原狀是有條件的，不能超過一定的限度．超過一定限度，即使撤去力的作用，也不會恢復(fù)原狀． 師：(微笑鼓勵)剛才

8、這位同學(xué)分析得非常好，這種限度叫做彈性限度．任何發(fā)生彈性形變的物體都有彈性限度，這也是為什么彈簧秤不能稱量質(zhì)量過大物體的原因，如果質(zhì)量過大，會損壞彈簧秤． 師：當(dāng)發(fā)生彈性形變的物體要恢復(fù)原狀就會對與它接觸的物體有什么作用? 生：將會對與它接觸阻礙它恢復(fù)原狀的物體有力的作用． 師：我們把這種發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力．下面通過觀察幾個演示實驗，大家來總結(jié)一下彈力產(chǎn)生的條件． 實驗方案參考 1．彎曲的鋸條將小球彈出． 2．壓縮彈簧將與之相毗鄰的小車推出． 3．伸長著的橡皮筋將與

9、之相連的小車?yán)^來． 學(xué)生討論回答 生：通過觀察以上的幾個實驗，可以知道彈力產(chǎn)生的條件有兩個：接觸并且發(fā)生形變． 師：力是一個矢量，彈力當(dāng)然也是矢量，那么通過以上的實驗，大家總結(jié)一下彈力的方向。 生：彈力方向總是指向施力物體形變恢復(fù)的方向． [課堂訓(xùn)練] 關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說法中正確的是……………………………( ) A.只要兩物體相接觸就一定產(chǎn)生彈力 B.只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力 C只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生 D.只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用

10、 答案：D 解析：此題根據(jù)彈力的產(chǎn)生條件，接觸和彈性形變?nèi)币徊豢桑瓵、C都只有彈力產(chǎn)生條件的一個方面，而B只說“有相互吸引”，只能證明有力存在，不是彈力，故選項D正確． 二、幾種彈力 師：讓我們通過幾種常見的彈力進一步來研究彈力問題． 實驗演示課本放在桌面上，繩子懸掛物體 師：當(dāng)把課本放在桌面上，根據(jù)我們以前所學(xué)的知識，課本和桌面之間的相互作用力是什么呢? 生：是課本對桌面的壓力和桌面對課本的支持力． 師：它們是不是彈力?為什么? 生：它們是彈力，因為它們符合彈力產(chǎn)生的條件，接觸并且發(fā)生形變． 師：壓

11、力和支持力的方向是怎樣的呢? 生：壓力的方向是垂直于支持面并且指向被壓的物體，支持力的方向是垂直于支持面指向被支持的物體． 師：剛才我們演示了繩子拉物體的情形，繩子的拉力是不是彈力呢?它的方向又是如何規(guī)定的呢? 生：繩子的拉力也是彈力，它的方向沿著繩指向繩收縮的方向． 師：好的，下面我們通過具體的例子判斷一下彈力的有無和方向． 多媒體投影例題 (參考例題) 試分析圖3—2—2中光滑小球受到的彈力的情況(小球放在水平面上靜止)，并畫出小球受到的重力和彈力(示意圖)． 師：在這個例子中，傾斜的墻面對小球有沒有彈力的作用

12、呢? 生l：墻和小球之間好像應(yīng)該有彈力． 生2：不好判斷，因為二者雖然接觸但是它們的形變情況從圖中觀察不出來． 生3：產(chǎn)生彈力的必要條件是接觸，充分條件是擠壓產(chǎn)生形變．在上圖中與小球相接觸的有兩點A和B，因此小球所受到的彈力只能來自這兩點，但是有接觸并不一定就產(chǎn)生彈力，必須要擠壓才產(chǎn)生形變．對月點來說，小球一定與水平面擠壓，因為假設(shè)沒有水平面，小球在重力作用下一定掉下來，因此B點有彈力且方向垂直于B點的切面指向圓心；對于．A點來說，假設(shè)受到側(cè)壁的彈力F，則F將會使小球向右運動，這與題目(小球靜止)相矛盾，所以側(cè)壁對小球沒有彈力，小球受力情況如圖所示，兩力大小相等、

13、方向相反． 師：剛才那位同學(xué)分析得非常好，這種方法我們以后經(jīng)常用來判斷力的有無，這種方法叫做假設(shè)法，就是假設(shè)這個力存在，看在這個力存在時作用效果是否與物體實際的運動狀態(tài)相符合，如果確實符合，說明這個力確實存在，如果不相符合，可以判定這個力不存在． [課堂訓(xùn)I練] 1．請在圖3—2—3中畫出桿及球所受的彈力． (1)桿靠在墻上． (2)桿放在半球形的槽中． (3)球用細(xì)線懸掛在豎直墻上． (4)球放在兩個等高的支座上． 解析：(1)A圖中桿在重力的作用下，對A、B兩處都產(chǎn)生擠壓的作用，故A、B兩點處對桿有彈力，彈

14、力的方向與接觸點的平面垂直，如圖3—2—4所示． (2)B圖中桿對C、D兩處有擠壓作用，因C處是曲面．D處為支承點，所以，C處的彈力垂直其切面指向球心，D處的彈力垂直于桿斜向上．如圖所示． (3)C圖中球擠壓墻面且拉緊繩子，所以墻對球的彈力與墻垂直，繩子對球的彈力沿繩斜向上．如圖所示． (4)D圖中球與兩點接觸并且擠壓，球受的彈力F1、F2垂直于接觸點的切面(虛線是切面)，沿著半徑方向指向球心．如圖所示． 2．在圖3—2—5中，A、B兩小球相互間一定有彈力作用的圖是……………( ) 答案；B 解析：我們可以用假設(shè)的方法來判斷

15、A、月之間是否有彈力．如果把其中的一個物體撤去，看另外一個物體運動狀態(tài)是否發(fā)生變化，只有B選項中當(dāng)其中一個物體去掉后另外一個物體將會運動． 三、胡克定律 師：下面我們大家設(shè)計一個實驗，實驗的目的是尋找與彈簧的彈力有關(guān)的因素． 學(xué)生設(shè)計實驗，然后分組實驗 參考實驗案例 如圖3—2—6所示，用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，系統(tǒng)靜止時，彈簧的彈力等于所懸掛鉤碼的總重；彈簧的長度及伸長量可由刻度尺測出． 注意事項 (1)本實驗要求定量測量，因此要盡可能減小實驗誤差．標(biāo)尺要豎直且緊靠指針以減小讀數(shù)帶來的誤差，每次改變懸掛鉤碼個數(shù)后，要待系統(tǒng)

16、穩(wěn)定后再讀數(shù)． (2)實驗中所提供的米尺精確度為1 mm，應(yīng)估讀一位． (3)彈簧組的說明書已說明每個彈簧的彈性限度，注意不要超過它的彈性限度使用． 建議做法： (1)選擇器材： 從彈簧組中選擇一只彈簧(注意它的彈性限度)懸掛在鐵架臺的橫桿上；實驗桌上有 200g、50g的鉤碼各一盒，選擇50g鉤碼來做這一實驗．(想一想，為什么?)(參考答50kg的鉤碼質(zhì)量比較小，容易調(diào)節(jié)，另外增加一個不會損壞彈簧) (2)首先將實驗裝置調(diào)整妥當(dāng)(如整個裝置是否豎直平穩(wěn)，標(biāo)尺與彈簧的距離是否合適，標(biāo)尺面與彈簧上的指針是否在同一平面內(nèi)

17、，是否便于讀數(shù)等)． (3)讀出彈簧自然下垂時指針?biāo)缚潭龋? (4)懸掛50g鉤碼一個，待穩(wěn)定后，讀出彈簧上指針?biāo)缚潭炔⒂嬎愠鰪椈傻纳扉L量記入表格 (5)逐個增加鉤碼，重復(fù)第4步，至少做5組數(shù)據(jù)． 初態(tài)指針對應(yīng)刻度(cm) 彈簧彈力(N) 指針?biāo)缚潭?cm) 彈簧伸長量(cm) (6)圖象法處理數(shù)據(jù)：在下面的坐標(biāo)紙上，以彈簧彈力為縱軸，彈簧伸長量為橫軸建立坐標(biāo)系，如圖3—2—?所示．描出5個特殊點，以尋找彈簧彈力和彈簧伸

18、長量之間的關(guān)系． 拓展一步：常用的實驗數(shù)據(jù)的處理方法有：計算法(求比值、求積、求和、求差等)和圖象法兩種．兩者比較，圖象法處理數(shù)據(jù)更為直觀、更容易得出物理變化規(guī)律，且該種方法處理數(shù)據(jù)能更好地減小實驗的偶然誤差． 師：通過以上的實驗，我們可以得出怎樣的結(jié)論? 生：通過分析實驗中的實驗數(shù)據(jù)，我們可以得到彈簧彈力的大小與彈簧的形變量成正比． 師：用一個公式來表示這種關(guān)系． 生：F＝KX其中F是彈簧受到的彈力大小，X是彈簧的形變量，既可以是彈簧的伸長量，又可以是彈簧的壓縮量． 師：這個公式實際上是一個定律，叫做胡克定律，是英國科學(xué)家胡克首

19、先發(fā)現(xiàn)的，其中式子中的A是彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛每米，符號是N／m．生活中常說有的彈簧“硬”，有的彈簧“軟”指的就是它們的勁度系數(shù)不同．彈簧的勁度系數(shù)跟彈簧絲的粗細(xì)、材料、彈簧的直徑、繞法、彈簧的長度等量有關(guān)，這個量反映了彈簧的特性． [課堂訓(xùn)練] 如圖3—2—8所示，為一輕質(zhì)彈簧的長度和彈力大小的關(guān)系．根 據(jù)圖象判斷，正確的結(jié)論是 …………………………………( ) A．彈簧的勁度系數(shù)為1 N／m B．彈簧的勁度系數(shù)為100 N／m C彈簧的原長為6 cm D．彈簧伸長0．2 m時，彈力的大小為4 N

20、解析：彈簧處于原長時，彈簧的彈力應(yīng)為o，由此可知彈簧原長為6cm.由圖象可知：當(dāng)拉長2 cm時，彈力為2 N，可得勁度系數(shù)為100 N／m，因此答案為BC． [小結(jié)] 在彈力的教學(xué)過程中，有這樣幾個難點需要突破，一是任何相接觸的物體間都可能有彈力，彈力的產(chǎn)生條件是接觸并且有形變，但是有些物體的形變量很小，不容易觀察到，就會使學(xué)生產(chǎn)生這樣的疑問：這種情況下彈力到底有沒有?例如物體放在桌面上，壓力和支持力不能通過形變來進行判斷，解決這個問題的方法是微小形變的演示，通過演示，使學(xué)生確信任何兩個接觸的物體間都可以有彈力．另外一個難點是彈力有無的判斷，解決這個問題可以用假設(shè)判斷的方法，不僅讓

21、學(xué)生知道判斷的方法，更應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)會這些方法的遷移，例如假設(shè)的判斷方法，也可以用到摩擦力有無的判斷中去．一般彈力大小的判斷要根據(jù)物體的實際情況判斷，而彈簧彈力的判斷可以根據(jù)胡克定律進行判斷，讓學(xué)生通過實驗“發(fā)現(xiàn)”胡克定律，在發(fā)現(xiàn)中鍛煉究物理規(guī)律的能力． 學(xué) 生 活 動 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第59頁問題與練習(xí)． 板 書 設(shè) 計 概念 物體的形狀和體積的改變 特點 1．任何物體都能發(fā)生形交 形變 2．有的形變明顯，有的形變極其微小 分類 按形式分；拉伸(或壓縮)形變、彎曲形變、扭轉(zhuǎn)形變 按效果分：彈性形變、非彈性形變 概念 發(fā)生形變的物體由于?；謴?fù)原狀，對跟它接觸的物體問產(chǎn)生的力 彈力 產(chǎn)生條件 直接接觸 發(fā)生形變 彈力 1．壓力的方向垂直乎支持面指向被壓的物體 方向 2．支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物體 3．繩的拉力方向總是沿著繩指向繩子收縮的方向 大小 I，形變越大，強力也越大 2．形變消失，彈力也隨之消失 教 學(xué) 后 記