高中物理 人教版必修一32弹力 教学设计教案.docx

1、高中物理 人教版必修一 32弹力 教学设计教案2弹力一、知识结构2、教学目标1.知道形变的概念，并会区分某种形变是弹性形变还是非弹性形变.2.知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向(重点)3.掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题(难点)三、新知全解知识点一弹性形变和弹力1形变：(1)定义：物体在力的作用下形状或体积发生改变的现象(2)弹性形变：撤去作用力后能够恢复原来形状的形变(3)弹性限度：当形变超过一定的限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来形状的限度2弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力弹力的产生过程：外力作用等原因

2、相互挤压或拉伸发生弹性形变产生弹力。知识点二常见的弹力及方向1弹力的产生(1)产生条件：两物体相互接触且接触面之间发生弹性形变(2)产生原因：由施力物体发生弹性形变引起的2弹力的方向常见弹力弹力方向压力垂直于物体的接触面，指向被压缩或被支持的物体支持力绳的拉力沿着绳子指向绳子收缩的方向接触的物体间不一定存在弹力，但两物体间若有弹力，则它们一定接触思考玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，压力和支持力各是怎么产生的？提示：桥面受向下的弹力，是因为汽车轮胎发生了弹性形变，由于要恢复原状，对桥面有向下的作用力汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变，由于要恢复原状，对汽车有向上的作用力知识点三胡克定律

3、1弹力的大小与形变的大小的关系：弹性形变越大，弹力越大，形变消失，弹力随着消失2胡克定律：(1)实验表明，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即Fkx.(2)k为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号用N/m表示(3)比较而言，k越大，弹簧越“硬”；k越小，弹簧越“软” 四、核心知识汇总核心一弹力有无的判断1直接法：根据弹力产生的条件判断(1)物体间相互接触；(2)发生弹性形变两个条件必须同时满足才有弹力产生，适用于形变比较明显的情况2假设法：例如(图甲)，挡板AB被拿走后，球会下降，而将挡板AC拿走后，球仍会静止，故球只受AB对它的支持力这一个弹力球形物体虽与墙接

4、触，假设它们之间有弹力作用，球形物体将不会处于静止状态，故球形物体只受重力和地面对物体的支持力两个力作用例1.一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上，并与竖直墙壁相接触，A、B两点是球与墙和地面的接触点，则下列说法正确的是()A物体受三个力，重力、地面对物体的支持力、墙壁对物体的弹力B物体受两个力，重力、地面对物体的支持力C物体受两个力，重力、物体对地面的压力D物体受三个力，重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力【解析】物体在竖直方向上受重力和支持力，二力平衡，在水平方向上虽然与墙壁接触，但不挤压，不受墙壁的弹力，选项B正确，A、C、D错误【答案】B误区警示判断弹力有无的误区(1)误认为只要

5、接触就一定有弹力的作用，而忽略弹力产生的另一个条件发生弹性形变(2)误认为形变不明显就无法判断弹力的有无，而忽略了用假设法、运动状态判断法、作用效果法等判断方法训练12019山西柳林高一期末在下图中a、b表面均光滑，天花板和地面均水平，则a、b间一定有弹力的是()解析：A、C错：假设a、b间有弹力，则a、b会分开；B对：假设a、b间没有弹力，则悬线竖直；D错：假设斜面a撤去，b依然处于静止状态，故a、b间无弹力答案：B核心二弹力方向的判定及大小的计算1弹力的方向：弹力的方向由施力物体形变的方向决定，弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向相同弹力的方向“有面垂直、有绳沿

6、绳、有杆不一定沿杆”2三种弹力的区别(1)绳的弹力(2)杆的弹力(3)弹簧的弹力：弹簧既可产生拉力，又可产生支持力，一般形变变化需要一段时间，弹力不能突变例2按下列要求画出图中所示物体所受的弹力的示意图(1)图甲中斜面对物块的支持力；(2)图乙中用细绳悬挂靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力；(3)图丙中大半球面对小球的支持力；(4)图丁中光滑但质量分布不均的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间，试画出小球所受弹力；(5)图戊中质量分布均匀的杆被细绳拉住而静止，画出杆所受的弹力【解析】解答本题时要明确以下三点：当点与面(或曲面)接触时，弹力方向与面之间的关系绳上弹力方向的特点接触面

7、为球面时，弹力方向的延长线或反向延长线的特点各物体所受弹力如图所示：【答案】见解析弹力方向的判定方法(1)根据形变的方向判断具体判断步骤：明确被分析的弹力确定施力物体分析施力物体形变的方向确定该弹力的方向(2)根据不同类型弹力的方向特点判断支持力和压力总是垂直于接触面指向被支持或被压的物体，绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向训练2如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30的斜面上，杆的另一端固定一个质量为m0.2 kg的小球，小球处于静止状态，弹性杆对小球的弹力为(g取10 N/kg)()A大小为2 N，方向平行于斜面向上B大小为1 N，方向平行于斜面向上C大小为2 N，方向垂直于斜面向上 D大

8、小为2 N，方向竖直向上解析：小球受两个力作用：一是重力(G)，方向竖直向下；二是弹性杆对它的弹力(FN)根据二力平衡的条件，弹力(FN)与重力(G)等大反向受力情况如图所示答案：D弹力的大小可根据二力平衡计算核心三胡克定律的应用1对胡克定律的理解(1)胡克定律Fkx中x为弹簧的形变量(可能为伸长量、也可能为缩短量)，k为弹簧的劲度系数，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定(2)F x图象为一条经过原点的倾斜直线，图象斜率表示弹簧的劲度系数同一根弹簧，劲度系数不变2计算弹力大小的两种方法(1)公式法：利用公式Fkx计算，适用于弹性体弹力的计算(2)平衡法：如果悬挂在竖直细绳上的物体处于

9、静止状态，求解细绳的拉力时，可用二力平衡得到拉力的大小等于物体重力的大小例3如图所示，一根轻弹簧长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm时，手受到的弹力为10.0 N那么，当这根弹簧伸长到6.20 cm时，手受到的弹力有多大(在弹簧的弹性限度内)?【解析】已知弹簧原长l05.00 cm5.00102 m图(a)在拉力F110.0 N的作用下，伸长到l16.00 cm6.00102 m图(b)根据胡克定律F1kx1k(l1l0)可得k N/m1.00103 N/m.当拉力为F2时，弹簧伸长到l26.20 cm6.20102 m图(c)，根据胡克定律得F2kx2k(l2l0)1.00103(

10、6.205.00)10212.0 N，弹簧受到的拉力为12.0 N.【答案】12.0 N弹簧弹力的变化量F与形变的变化量x也成正比关系由于F1kx1，F2kx2，故FF2F1kx2kx1kx. 拓展在例3中，如果弹簧被压缩到4.30 cm，那么弹簧受到的压力有多大？(在弹簧的弹性限度内)解析：已知弹簧的原长l05.00 cm5.00102 m，在拉力F110.0 N的作用下，伸长到l16.00 cm6.00102 m，根据胡克定律F1kx1k(l1l0)，可得k N/m1.00103 N/m当压力为F2时，弹簧的长度l24.30 cm4.30102 m.根据胡克定律F2kx2k(l0l2)1.

11、00103(5.001024.30102) N7.0 N.因此，弹簧受到的压力为7.0 N.答案：7.0 N胡克定律能计算弹簧或橡皮绳的弹力大小，x是弹簧的形变量训练3有一弹簧，当挂上2 N的钩码时，长为11 cm；当挂上4 N的钩码时，弹簧再伸长2 cm.求弹簧的劲度系数解析：方法一设弹簧原长为L0，则F1k(L1L0)F2k(L2L0)将F12 N，L111 cm，F24 N，L2L1x13 cm代入式解得k100 N/m.方法二根据Fkx可得k100 N/m.无论是应用胡克定律计算弹簧弹力大小还是判断弹簧弹力方向，都要注意弹簧是被拉伸，还是被压缩核心四探究弹力和弹簧伸长的关系1实验原理(

12、1)如图甲所示，在弹簧下端悬挂钩码时，弹簧会伸长，平衡时弹簧的弹力与所挂钩码受到的重力大小相等弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出，其伸长量x等于弹簧后来的长度减去弹簧的原长(2)建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与弹簧伸长量之间的关系2实验步骤(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0即为弹簧原长，记录l0，填入自己设计的表格中如图乙所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1

13、和l1，填入自己设计的表格中(2)改变所挂钩码的个数，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5，并将所得数据填入表格钩码个数长度伸长量x弹力F0l01l1x1l1l0F12l2x2l2l0F23l3x3l3l0F33.数据处理(1)以弹力F(大小等于所挂钩码受到的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数(3)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达

14、式中常数的物理意义4误差分析(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确会带来误差(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差注意事项(1)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度(2)要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据(3)本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点例4在探究弹力与弹簧伸长的关系的实验中，已有的实验器材是：铁架台、一只长度较长的弹簧和多个已知质量的相同钩码为完成该实验，某同学按如图所示的装置结构，设计的操作步骤如下：A先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长L0；

15、B将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；C以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；D依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码，分别记下钩码静止时弹簧的长度L1、L2，然后取下钩码；由xLnL0计算出弹簧伸长量x，并记录在表格内；E解释函数表达式中常数的物理意义；F以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；G整理仪器(1)设计的操作有几个步骤顺序不合理，合理的顺序是：A、B、_、G.(2)为完成实验，还需要的实验器材有：_.【解析】(1)根据完成实验

16、的合理性可知，先后顺序为ABDCFEG.(2)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量【答案】(1)DCFE(2)刻度尺训练4一位同学做“探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系”所测的几组数据见下表，请你根据表中数据做出分析.弹力F/N0.51.01.52.0弹簧原来长度L0/cm15.015.015.015.0弹簧后来长度L/cm16.017.117.919.0弹簧伸长量x/cm(1)算出每一次弹簧的伸长量，并将结果填在表中的空格内(2)在坐标图上作出F x图线(3)写出图线的函数表达式(x用cm作单位)：_.(4)函数表达式中常数的物理意义：_.解析：(1)弹力F/N0.51.01.

17、52.0弹簧伸长量x/cm1.02.12.94.0(2)根据表格数据在F x坐标上描点，根据描的点作直线，使所描各点拟合在直线上(不在直线上的点均匀分布在直线两侧)(3)根据(2)中的F x图线知，F与x是正比例函数，设表达式为Fkx，将F0.5 N，x1.0 cm代入得k0.5 N/cm，故函数表达式为F0.5x(N)(4)函数表达式中常数就是弹簧的劲度系数答案：见解析图象法处理实验数据的思路：在坐标系中描点连线看纵、横轴截距的意义求出图线的函数表,达式看斜率的意义，计算,斜率的大小五、随堂练习及真题讲解1关于弹力，下列说法中正确的是()A相互接触的物体间一定有弹力B发生形变的物体一定对与之

18、接触的物体产生弹力作用C先有弹性形变，后有弹力D不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用解析：本题考查弹力的产生条件相互接触且接触处发生弹性形变时才产生弹力，若接触处发生永久不能恢复原状的形变，也不能产生弹力；弹力随形变产生而产生，随形变消失而消失，无先后关系，故只有选项D正确答案：D2一轻质弹簧原长为8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度则该弹簧的劲度系数为()A40 m/N B40 N/mC200 m/N D200 N/m解析：根据胡克定律Fkx解得k200 N/m.答案：D3.(2019上海奉贤高一期末)如图所示，长方体木块搁在光滑方形槽中，则长方体木块除重力

19、外还受到弹力的个数是()A1个 B2个C3个 D4个解析：选C.长方体木块搁在光滑方形槽中，与槽接触的地方三处，并且都有相互作用，故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个，故C正确4(2019福建高一检测)下列各图中P、Q两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的)()解析：选B.因为接触面光滑，所以B图中两球间没有挤压，不存在弹力而选项A、C、D中两球之间均发生挤压，由此知选项B正确，A、C、D错误5.(2019漳州高一检测)在半球形光滑容器内放置一细杆，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，如图所示，容器上A、B两点对杆作用力的方向分别为()A均竖直向上B均指向球心CA点处的弹力指向球心

20、O，B点处的弹力竖直向上DA点处的弹力指向球心O，B点处的弹力垂直于细杆向上解析：选D.支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面在A点，杆的端点跟球面接触，弹力的方向垂直于该处球面的切面，指向球心；在B点，容器的边缘跟杆的侧面接触，该处的支持力应垂直于杆向上，D正确，A、B、C错误6、足球运动是目前最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱如图所示为四种与足球有关的情景下列说法正确的是()A甲图中，静止在地面上的足球受到的弹力是由足球形变产生的B乙图中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C丙图中，静止的足球受到脚所施加的竖直向下的弹力与地面提供的竖直向上的弹力是一对平衡力D丁图

21、中，球网与足球间的弹力产生了两个明显的作用效果：一是使球网发生明显形变；二是使足球改变了运动状态解析：A错：静止在地面上的足球受到的弹力是由于地面形变产生的B错：静止在光滑水平地面上的两个足球接触但没有形变，相互间无弹力作用C错：足球受重力、脚所施加的竖直向下的弹力及地面提供的竖直向上的弹力，足球在三个力作用下静止D对：球网与足球间的弹力产生了两个作用效果：一是使球网发生明显形变；二是使足球改变了运动状态答案：D7、探究弹力和弹簧伸长的关系时，测得一只弹簧测力计3 N和5 N两刻度线之间的距离为2.5 cm.求：(1)这只弹簧测力计所用弹簧的劲度系数(2)这只弹簧测力计3 N刻度线与零刻度线之间的距离解析：(1)设3 N和5 N刻度线与零刻度线间的距离分别是x1、x2，则xx2x12.5 cm，FF2F12 N根据胡克定律得k N/m80 N/m.(2)因为F1kx1所以x1 m0.037 5 m3.75 cm即3 N刻度线与零刻度线之间的距离是3.75 cm.答案：(1)80 N/m(2)3.75 cm