科学探究弹力教案.docx
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科学探究弹力教案
科学探究：
弹力
【教材分析】
“弹力”是力学中三种基础力之一，是力学的核心内容之一，掌握好“弹力”是受力分析的基础。
本节内容是在初中“弹力”的基础上的进一步深化与拓展，学好弹力既可以巩固加深对力的理解，同时又可以为学好摩擦力做好铺垫。
本节从展示弹簧被拉伸和压缩的实例引入，让学生体会弹力产生的原因和条件；通过研究形变来探究弹力的几种表示形式及弹力的方向；引导学生设计“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验，得出胡克定律。
【教学目标与核心素养】
【物理观念】能了解弹力和胡克定律的内涵，能利用弹力的概念与规律说明生产生活中的相关现象。
【科学思维】能在熟悉的情境中运用轻弹簧模型解决问题；能对物体受力情况进行分析和推理，获得结论。
【科学探究】能完成“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验；能根据已有实验方案，使用弹簧测力计、刻度尺等器材收集数据；通过做图或其他方法分析数据形成初步的结论。
【科学态度与责任】通过对弹力的探究，能认识实验对物理研究的重要性；有学习物理的兴趣，知道实事求是和与他人合作的重要性。
【教学重难点】
【教学重点】弹力产生的条件及方向；胡克定律的实验探究
【教学难点】弹力的有无及方向的判断
【教学过程】
【导入新课】
图片引出形变。
【新课讲授】
一、形变与弹力
（一）形变的定义及分类
总结形变特点，得到形变定义，“我们把物体发生的伸长、缩短、弯曲等形状的变化称为形变（deformation）。
”
思考：
坚硬的物体会不会也发生形变？
观察用激光演示桌面的微小形变和演示大玻璃瓶的微小形变的实验。
得出“坚硬物体也会发生形变”的结论。
观察图片并思考：
撤去外力后，这些物体能否恢复原状？
得到弹性形变的概念。
弹性形变：
某些发生形变的物体在撤去外力后能恢复原状，这种物体称为弹性体，对应的形变称为弹性形变（elasticdeformation），如压缩的弹簧、拨动的琴弦等。
观察图片并思考：
撤去外力后，这些物体能否恢复原状？
得到范性形变的概念。
范性形变：
有些物体发生形变后不能恢复原状的形变
思考：
当用较小的拉力拉弹簧时，撤去拉力，弹簧能否恢复原状？
当用很大的力把弹簧拉直时，撤去拉力，弹簧能否恢复原状？
通过引导学生思考这两个问题，得出弹性限度的概念。
弹性限度：
弹性体的形变不能无限增大，若超过一定的限度，撤去外力时物体就不能恢复原状，这个限度称为弹性限度。
（二）弹力的概念
手压弹簧，弹簧发生压缩形变弹簧向右恢复原长弹簧对小球有一个向右的弹力
得到弹力的定义：
相互接触的物体发生弹性形变时，由于物体要恢复原状，物体会对与它接触的另一物体产生力的作用，这种力称为弹力。
解读弹力的定义，得出施力物体、受力物体和产生原因。
并得出弹力的方向：
弹力的方向总是与物体形变的方向相反。
产生条件：
①物体间相互接触②物体间发生弹性形变
例1．关于弹力的产生下列说法（）
A．只要两物体接触就一定产生弹力
B．只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C．只要两物体发生形变就一定产生弹力
D．只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用
通过例1对所学弹力知识进行评价、巩固。
（三）弹力的有无
思考：
圆球是否受到弹力？
根据弹力的产生条件：
接触；有形变。
圆球与墙壁属于坚硬物体，形变与否不易直接观察，所以难点在于“如何判断弹力的有无”。
针对这一难点问题，结合PPT动画展示介绍“撤除法”和“假设法”。
撤除法
把与研究对象接触的物体撤除，看其运动状态是否发生变化，若其运动状态变化说明存在弹力，若不变化说明弹力不存在。
球不动
球向下运动
撤除下方墙壁
撤除左侧墙壁
有弹力
无弹力
2．假设法
假设与研究对象接触的物体对其有弹力作用，分析研究对象在弹力作用下的运动状态与其实际运动状态是否相符，如一致，则受到弹力作用；如不同，则无该弹力。
球不可能保持静止
对球受力分析
假设球与物块之间有弹力
球与物块无弹力
光滑球静止在水平地面上
练习：
下列各图中A物体在O点是否受弹力？
（接触面全光滑）
A
O
A
o
A
0
（四）几种弹力和方向
根据弹力的几种表现形式，按照其效果可分为“拉力”、“支持力”、“压力”。
其方向根据“弹力的方向总是与物体形变的方向相反”得出。
1．拉力：
由于桶的作用使绳被拉伸，绳子要恢复原状，而对所拉物体产生的弹力，通常称为拉力。
方向：
沿绳收缩方向（竖直向上）的拉力
v轻绳的受力特点：
1．只能拉不能压；2．轻绳的拉力一定沿绳方向；3．同一根绳子张力处处相等。
2．支持力：
由于物块的挤压使桌面发生形变，桌面要恢复原状，对物块产生的弹力，通常称为支持力。
方向：
垂直于接触面指向被支持物体
3．压力：
由于物块发生形变，对桌面产生的弹力，称为压力。
方向：
垂直于接触面指向被压物体
练习、小球静止于光滑的接触面，画出小球所受力的示意图
二、探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系
引导学生根据实验目的和所提供的【实验器材】自主设计实验并进行数据处理，得出结论。
实验目的：
（1）探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系。
（2）了解弹簧测力计的工作原理。
【实验器材】铁架台、带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺。
学生猜想：
弹簧弹力与伸长量的大小成正比
实验设计：
根据实验目的和【实验器材】设计实验
实施实验：
测量并记录弹力F与形变量x大小
钩码质量m/g
弹簧弹力F/N
弹簧长度l/cm
弹簧伸长量x/（cm）
数据处理：
建立F-x坐标系，描点、连线
得出结论：
实验结论
（1）弹簧的弹力随伸长量的增大而。
（2）在误差允许范围内，弹簧的弹力大小与成正比。
讨论
（1）实验图像是否经过所有数据点？
若不是，请分析误差来源。
（2）与其他实验小组交换实验数据、图像及结论，看看是否存在差异，并分析导致差异的原因。
（3）为什么弹簧测力计可测力的大小？
为什么其刻度是均匀的？
【误差分析】
1．系统误差：
钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差。
2．偶然误差：
（1）弹簧长度的测量造成偶然误差，为了减小这种误差，要尽量多测几组数据。
（2）作图时的不规范造成偶然误差，为了减小这种误差，画图时要用细铅笔作图，所描各点尽量均匀分布在直线的两侧。
【规律方法】数据处理技巧
（1）测量有关长度时，应区别弹簧原长L0、实际总长L及伸长量x，明确三者之间的关系。
（2）建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的物理量的值要适当，不可过大，也不可过小。
描线的原则：
尽量使各点落在一条直线上，少数点分布于直线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的直线。
三、胡克定律
胡克定律：
大量实验研究表明：
在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧伸长（或压缩）的长度x成正比，即F=kx。
式中的比例系数k称为弹簧的劲度系数（coefficientofstiffness）。
若力的单位用牛顿（N），长度单位用米（m），则劲度系数k的单位是牛顿每米（N/m）。
F=kx
观察两根不同弹簧的F-X图像，得“不同弹簧的k值不同是因为弹簧的软硬不同。
”
总结：
k是弹簧的劲度系数，由弹簧自身结构有关。
观察下列两幅图片，加深对k值得理解。
例题2．如图所示，一根轻弹簧长度由原来的5.00cm伸长为6.00cm时，手受到的弹力为10.0N。
那么，当这根弹簧伸长到6.20cm时（在弹性限度内），手受到的弹力有多大？
通过该例题，训练学生对胡克定律的使用，体会“只要在弹性限度内，对于同一根弹簧，无论其形变量有多大，劲度系数不变。
”
【课堂演练】
1．2018年跳水世界杯，施廷懋三米板夺冠。
如图是运动员踩下跳板的图片，下列说法正确的是（）
A．跳板面受到弹力的作用，是因为运动员的脚发生了形变
B．跳板面受到弹力的作用，是因为跳板发生了形变
C．运动员踩跳板，跳板先发生形变，运动员的脚后发生形变
D．运动员受向上的弹力，是因为运动员的脚发生了形变
2．（2019·南安高一检测）如图所示，一个球形物体静止于光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接触点，则下列说法中正确的是（）
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、地面的弹力作用
C．物体受重力、B点的支持力作用
D．物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用
3．台球以速度v0与球桌边框成θ角撞击O点，反弹后速度为v1，方向与球桌边框夹角仍为θ，如图所示。
OB垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中，正确的是（）
A．可能沿OA方向
B．一定沿OB方向
C．可能沿OC方向
D．可能沿OD方向
4．由实验测得某弹簧的长度L和弹力F的关系如图所示，求：
（1）该弹簧的原长为多少？
（2）该弹簧的劲度系数为多少？
【课堂小结】
一、形变
弹性形变：
能恢复到原来形状的形变
范性形变：
不能恢复到原来形状的形变
二、弹力及产生条件
1．定义：
相互接触的物体发生弹性形变时，由于物体要恢复原状，物体会对与它接触的另一物体产生力的作用，这种力称为弹力。
弹力的方向：
弹力的方向总是与形变物体的方向相反。
2．产生条件：
①物体间相互接触②物体间发生弹性形变
三、弹力的分类及方向
1．拉力
方向：
沿绳收缩方向（竖直向上）的拉力
2．支持力
方向：
垂直于接触面指向被支持物体
3．压力
方向：
垂直于接触面指向被压物体
四、胡克定律
胡克定律：
在弹簧的弹性限度内，弹力F与形变量x的大小成正比。
F=kx
k是弹簧的劲度系数，由弹簧自身结构有关。
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