第3课时弹力.docx
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第3课时弹力
第1课时弹力
1、教学内容解析
本节内容通过弹簧被拉伸和压缩的事例，让学生体会弹力产生的原因和条件。
通过放大有机玻璃和桌面的微小形变的演示实验，拓宽学生的认识面。
本节课仍然从力的三要素对弹力进行分析。
但是弹力的方向是本节教学的难点和重点教学中教师应该安排丰富的实例帮助学生分析各种不同情况下弹力的方向。
物体在力的作用下发生形变的情况应多演示几个实验,同时做好显示微小形变的实验.胡克定律应先通过演示实验让学生猜测，然后通过分组实验让学生探究，并比较各组所用不同弹簧F与x的比值不同.
“演示实验”：
课本上的演示实验可以先让学生根据初中知识分析，如果桌子在压力作用下发生形变，则会出现什么现象；反之，如果出现该现象，则说明了什么，而且，根据墙上光斑移动的方向判断桌子形变的方向，桌子形变的程度与施加压力的大小有什么关系.
“思考与讨论”：
课本上的思考与讨论，可以先演示形变明显的弹性绳的作用效果，让学生分析，再演示形变不明显的绳子的作用情况，然后让学生分析、讨论，最后总结完善.
2、教学目标解析
1.知道弹力以及弹力产生的条件.
知道弹性形变和塑性形变，弹力是两物体直接接触的弹性形变中产生的力。
2.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的示意图中正确画出力的方向.
通过演示让学生体会压力、支持力、拉力都是物体发生微小的弹性形变产生的力，让学生掌握平面与平面、平面与曲面、点与平面、点与曲面、点与点、弹簧弹力、绳子拉力以及弹性杆等产生弹力的方向。
3.知道弹力大小的决定因素及胡克定律.
一般弹力大小根据力的相互性计算，弹簧的弹力公式的理解及应用。
3、教学问题诊断分析
在弹力方向判断的问题上学生可能会出现各种情况方向的混淆，因此教师在此应该放慢速度，多举例子分析或者让学生独立分析。
4、教学支持条件分析
本节课用到电脑投影展示一些如何发生弹性形变从而产生弹力，特别是桌面和玻璃瓶的微小形变的展示可以让学生更深刻的对生活中各种弹力产生的原因加以理解。
5、教学过程设计
（1）教学流程
形变的定义及分类，弹力的定义，弹力的三要素，胡克定律，
（2）教学情境
【新课导入】
日常生活中观察到的相互作用，无论是推拉提举，还是玩弓射箭、牵引列车、击球等都是物体与物体接触时发生的，这种相互作用称之为接触力。
通产所说的拉力、压力、支持力都是接触力。
接触力按其性质可分为弹力和摩擦力，它们在本质上都是电磁相互作用。
本节重点研究弹力。
[新课教学]
一、形变
[实验演示]
演示实验1：
弹簧挂上钩码后伸长。
演示实验2：
泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转。
演示实验3：
粉笔用力被折断。
学生观察思考什么是形变
形变的定义——物体形状或体积的变化叫做形变．
刚才举的那些例子都很容易观察到，如果一本书放在桌面上，书和桌面发生形变了没有?
生1：
没有．
生2：
可能发生了形变，但是由于形变量太小，所以肉眼观察不出来．
演示实验1（视频播放）
桌面微小形变的激光演示
（在一个大桌上放两个平面镜M1和M2，让一束光依次被这两面镜子反射，最后射在刻度尺上形成一个光点。
用力压桌面，观察刻度尺上光点位置的变化。
）
演示实验2
用手挤压时烧瓶的形变
（双手握住注满红墨水的烧瓶，用力挤压底部。
上插玻璃管中的红墨水液面上升。
）
师：
通过上面的实验，我们观察到什么样的实验现象?
生：
通过观察，我们发现原来不容易观察的瓶子和桌面也发生了形变．
师：
我们用了什么样的方法?
生：
微观放大的方法．
师：
由此我们可以想到一切物体都可以发生形变，形变分为很多种类，有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变．发生弹性形变的物体是不是在所有的情况下都可以恢复原状呢?
形变的分类——弹性形变、范（塑）性形变
弹性形变：
外力在撤去后能够恢复原状
范（塑）性形变：
外力在撤去后不能够恢复原状
说明：
弹性形变具有一定弹性限度。
师：
刚刚我举的例子中哪个属于范性形变？
生：
粉笔用力后被折断
二、弹力
教师引导分析教材图3.2-3弹簧和小车形变引起的弹力，通过教师分析让学生感受到弹簧发生了形变，弹簧在恢复形变的过程中对小车施加了拉力或推力，即由于弹簧的形变使小车受到了弹力。
小车发生了微小形变，小车在恢复微小形变的过程中对弹簧施加了拉力或者推力，即由于小车的形变使弹簧有了弹力。
1、弹力定义——发生弹性形变的物体，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。
、
从定义中我们可以得出
2、弹力产生的条件——①直接接触②发生弹性形变
教师还可以分析教材图3.2-4书对桌面的压力和桌面对书的支持力和网球和球拍接触瞬间各自受到或产生弹力的原因理解弹力的定义
3、确定弹力的方向
实例1：
给出吊灯图片，做出分析。
以灯为研究受力对象，链子吊住吊灯，链子发生形变。
链子被拉长，就要企图恢复形变。
这里施力物体----链子，受力物体----灯。
这时候链子对灯的拉力的方向是——竖直向上，指向链子收缩的方向。
实例2：
播放小朋友跳蹦蹦床的图片，分析蹦床凹下去时它想要恢复形变，弹力的方向----竖直向上指向受力物体人。
做出总结：
弹力方向——施力物体形变恢复的方向；与施力物体形变方向相反；施力物体指向受力物体。
实例3：
教材图3.2-4书对桌面的压力和桌面对书的支持力
列表分析压力、支持力和拉力它们的施力物体、受力物体、力由谁的形变产生、和力的方向这几个问题。
受力物体？
压力
支持力
拉力
施力物体？
物块
桌面
桌面
物块
绳子
物块
力由谁形变产生？
物块
桌面
绳子
方向？
进一步得出：
弹力总是指向施力物体形变恢复的方向
[课堂训练]
关于弹力的产生，下列说法中正确的是（）
A.只要两物体相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只要物体发生形变就一定有弹力产生
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
答案：
D
解析：
此题根据弹力的产生条件，接触和弹性形变缺一不可．A、C都只有弹力产生条件的一个方面，而B只说“有相互吸引”，只能证明有力存在，不是弹力，故选项D正确．
第2课时弹力
4、判断有无弹力
F2
G
例1：
如图所示，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。
F1
分析：
方法1：
①假设水平面和侧壁对球体
均产生弹力，分别为F1、F2，对球体受力分析
如图所示。
由图可知，F2的存在显然不能使还应体处于静止状态，与题设条件（球体静止）相矛盾，故侧壁对球体无弹力。
或②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。
方法2：
假设法——就是假设这个力存在，看在这个力存在时作用效果是否与物体实际的运动状态相符合，如果符合，说明这个力确实存在，否则这个力不存在．
方法2：
条件法——撤去斜面，球能保持静止，则斜面对球无弹力。
[练习]：
判断下图中物体有无弹力作用。
①②③④
5、弹力的判断及方向
一.面和面接触时弹力的方向：
垂直于接触面指向受力物体.
如下图所示，放在桌面上的书受到的支持力垂直于桌面指向书.
其中地面是施力物体，书是受力物体.
1.画出下列各图所中A所受的所有弹力方向，并指出各弹力的施力物体（物体A均处于静止状态）
二.点和面接触时弹力的方向：
垂直于接触点切线指向受力物体.
如左图所示，放置在水平地面上的篮球受到地面给它的支持力，支持力的方向竖直向上.其中地面为施力物体，篮球为受力物体.
2.画出下列各图所中A所受的所有弹力方向，并指出各弹力的施力物体（物体A均处于静止状态）（不考虑摩擦）
三.点和点接触时，弹力的方向与过接触点的切线垂直，指向受力物体
（技巧：
连接接触点与圆心指向受力物体）
如左图所示，A球受到凸形面的支持力垂直与过接触点C的切线，指向A，其中A为受力物体、凸形面为施力物体.
3.画出下列各图所中A所受的所有弹力方向，并指出各弹力的施力物体（物体A均处于静止状态）
四.绳子的弹力沿着绳子指向绳子收缩的方向（或沿着绳子背离着研究对象）
弹簧的弹力沿着弹簧形变的方向相反.此处加弹性绳与非弹性绳的区别。
如下图所示，当用绳子吊起小球后，绳子给物体施加的弹力沿着绳子收缩的方向.
其中，绳子为施力物体，小球为受力物体
4.画出下列各图所中A所受的所有弹力方向，并指出各弹力的施力物体（物体A均处于静止状态）
5.杆的拉力与绳子（或弹簧）的拉力不同，不一定沿着杆的方向，
自由杆产生弹力沿杆方向，固定杆产生的弹力不一定沿杆方向，根据运动状态进行分析杆子的弹力
如下图所示当小球处于静止状态时，杆对小球的弹力竖直向上，而不沿着杆的方向.
5.画出下列各图所中A所受的所有弹力方向，并指出各弹力的施力物体（物体A均处于静止状态）
第3课时弹力
三、胡克定律
下面我们大家设计一个实验,实验的目的是寻找与弹簧的弹力有关的因素.
学生设计实验,然后分组实验.
参考实验案例
图1
如图1所示,用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,系统静止时,弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重;弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出.
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.
建议做法:
1.选择器材:
从弹簧组中选择一只弹簧（注意它的弹性限度）悬挂在铁架台的横杆上;实验桌上有200g、50g的钩码各一盒,选择50g钩码来做这一实验.（想一想,为什么?
）（参考答案:
50g的钩码质量比较小,容易调节,另外增加一个不会损坏弹簧）
2.首先将实验装置调整妥当（如整个装置是否竖直平衡,标尺与弹簧的距离是否合适,标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内,是否便于读数等）.
3.读出弹簧自然下垂时指针所指刻度.
4.悬挂50g钩码一个,待稳定后,读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格.
5.逐个增加钩码,重复第4步,至少做5组数据.
初态指针对应刻度（cm）
弹簧弹力（N）
指针所指刻度（cm）
弹簧伸长量（cm）
6.图象法处理数据:
在下面的坐标纸上,以弹簧弹力为纵轴,弹簧伸长量为横轴建立坐标系,如图2所示.描出5个特殊点,以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系.
图2
拓展一步:
常用的实验数据的处理方法有:
计算法（求比值、求积、求和、求差等）和图象法两种.两者比较,图象法处理数据更为直观、更容易得出物理变化规律,且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差.
通过以上的实验,我们可以得出怎样的结论?
得出结论：
弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比．
胡克定律:
在弹性限度内,弹性体的弹力和弹性体伸长（或缩短）的长度成正比,
（1）表达式：
（2）其中k是劲度系数,单位N/m。
弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、弹（3）簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关。
（4）弹簧串联、并联中劲度系数的计算
（5）
为弹簧的形变量既可以是弹簧的伸长量，又可以是弹簧的压缩量，此处涉及弹簧的多解问题。
（6）根据力的相互性弹簧任一一端受到的力大小相等。
例：
有一根弹簧的长度是15cm,在下面挂上0.5kg的重物后长度变成了18cm，求弹簧的劲度系数.
解答：
已知弹簧原长为L0=15cm=0.15m，后来长度为L=18cm=0.18m,弹簧的弹力为5N，伸长量为x=0.03m,由胡克定律F=kx可知，k=F/x=166.7N/m.
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，其劲度系数也是不一样的.
课堂训练（课件展示）
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/m.
解析：
弹簧上悬挂物体时弹簧要伸长，由胡克定律得知：
弹簧上的拉力与弹簧伸长量成正比，即F=kx，其中k为劲度系数，x为弹簧伸长量，x在数值上等于伸长后总长度减去原长L0，即x=L-L0.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L0,劲度系数为k,设挂G1=4N的重物时弹簧的长度为L1,挂G2=6N的重物时弹簧的长度为L2,则L1=12cm,L2=13cm,由胡克定律得:
G1=k（L1-L0）
G2=k（L2-L0）
代入数据解得:
L0=10cm，k=200N/m
即弹簧原长为10cm,劲度系数为200N/m.
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