人教版必修一 3.2彈力 教案.doc

第2節(jié)彈力彈力是高中物理新課程（必修1）第三章第二節(jié)的內(nèi)容，是力學(xué)的核心內(nèi)容之一，在整個高中物理中占有相當(dāng)重要的地位，是以后正確進行受力分析的基礎(chǔ)。其重點是彈力產(chǎn)生的原因及彈力的方向，難點是常見的彈力方向的確定。教材從物體的明顯形變引入，繼而通過放大的思想演示“微小形變”的過程中，用實例引出了形變、彈性形變和彈力的概念。并通過研究形變來探究彈力產(chǎn)生的原因、彈力的方向和作用點，探究支持力、壓力和繩子的拉力這幾種彈力產(chǎn)生的原因和方向。對于胡克定律的教學(xué)，要先讓學(xué)生親身經(jīng)歷體驗，然后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗“探索彈力的大小與形變量大小之間的關(guān)系”，這種先從感性認(rèn)識出發(fā)，上升到理性認(rèn)識，再通過實驗檢驗并進行具體運用的研究辦法十分重要，在教學(xué)過程中應(yīng)注意滲透。1、重點： 彈力產(chǎn)生的條件及彈力方向的判定，胡克定律的內(nèi)容及應(yīng)用.2、難點：接觸的物體是否發(fā)生形變及彈力方向的確定.各種彈簧、橡皮筋（泥）、鋼尺、細鋼絲、微小形變演示、多媒體課件導(dǎo)入新課 情景導(dǎo)入 （課件展示）多媒體播放拉弓射箭、蹦極、跳水等情景： 射箭 蹦極 水圖3-2-1 讓學(xué)生試著回答以上動作的完成有什么共同特點. 結(jié)論：都離不開物體的彈性作用. 彈性物體對作用對象的作用我們稱之為彈力，本節(jié)課我們就來研究彈力產(chǎn)生的條件及其方向的判定等系列問題. 感知導(dǎo)入 學(xué)生分成幾個小組，每組分發(fā)一根細鐵絲.讓大家自己動手制作成一個小彈簧，然后輕輕地拉一拉或者壓一壓，并說出自己的感受.學(xué) 總結(jié)：當(dāng)手拉或壓彈簧時，都要給彈簧一個力的作用，也就是說手都要受到彈簧的力的作用. 那么，這又是什么力呢？它是怎樣產(chǎn)生的呢？它的大小、方向各如何呢？推進新課 一、彈性形變和彈力 實驗演示1： 壓縮彈簧、海綿,用手彎曲竹片,我們能明顯地觀察到什么現(xiàn)象？ 結(jié)論：看到形狀或體積改變，我們就把物體形狀或體積的變化叫做形變. 情景設(shè)置：給學(xué)生提供不同的物體，教師引導(dǎo)學(xué)生使物體的形狀或體積發(fā)生變化（設(shè)計意圖：學(xué)生親身經(jīng)歷探究過程，明確兩類形變） 討論交流：物體的形變有兩種情況：一種是物體在形變后能夠恢復(fù)原狀，這種形變叫做彈性形變，如彈簧的形變、竹片的形變等；另一種是物體在形變后，撤去外力物體也不能夠恢復(fù)原狀的形變，這種形變叫做非彈性形變. 閱讀(課件展示): 凡物體受到外力而發(fā)生形狀變化謂之“形變”.物體由于外因或內(nèi)在缺陷，物質(zhì)微粒的相對位置發(fā)生改變，也可引起形態(tài)的變化.形變的種類有： 1.縱向形變：桿的兩端受到壓力或拉力時，長度發(fā)生改變； 2.體積形變：物體體積大小的改變； 3.切變：物體兩相對的表面受到在表面內(nèi)的（切向）力偶作用時，兩表面發(fā)生相對位移，稱為切變； 4.扭轉(zhuǎn)：一圓柱狀物體，兩端各受方向相反的力矩作用而扭轉(zhuǎn)，稱扭轉(zhuǎn)形變； 5.彎曲：兩端固定的鋼筋，因負(fù)荷而彎曲，稱彎曲形變. 【實驗探究】 怎么才能夠使物體發(fā)生形變呢?(分組合作進行實驗探究、討論，不難得出結(jié)論) 結(jié)論：物體間相互接觸并相互擠壓. 學(xué)生實驗：鼓勵大家自己使勁拉課下制作好的小彈簧，拉到再不能伸長為止. 現(xiàn)象：彈簧被拉直后不能恢復(fù)原長. 結(jié)論：如果形變過大，超過一定的限度，撤去外力作用后，物體就不能完全恢復(fù)原來的形狀,這個限度叫做彈性限度. 彈性限度微觀解釋（設(shè)計意圖：教師引導(dǎo)提高的過程） 教師精講：鐵絲在被拉伸過程中，其形變與銅原子的引力范圍有關(guān).當(dāng)鐵絲被拉伸時，由于鐵原子的引力，鐵絲可以恢復(fù)到原來的長度，這屬于彈性形變的范圍；但是若繼續(xù)拉鐵絲，當(dāng)鐵原子間的距離拉得太大時，鐵原子的引力不能使其恢復(fù)到原來的位置，這時鐵絲就無法恢復(fù)到原長甚至?xí)嗔? 問題設(shè)置：發(fā)生彈性形變的物體有什么用途呢？ 引導(dǎo)學(xué)生舉出彎弓射箭、撐桿起跳、拍打籃球、擊打 球等例子. 師生交流討論以上例子的本質(zhì). 結(jié)論：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力. 問題設(shè)置：任何物體都能發(fā)生形變嗎？ 此時教師可以在桌子上放一本書，借此提問桌子會發(fā)生形變嗎？ （學(xué)生可能回答不發(fā)生形變） 演示實驗2： 教師向?qū)W生作顯示微小形變裝置的簡單介紹. 實驗：入射光的位置不變，將光線經(jīng)m、n兩平面鏡兩次反射，射到一個刻度尺上，形成一光亮點.如圖3-2-2,讓一學(xué)生用力壓桌面，同學(xué)們會看到什么現(xiàn)象？ 學(xué)生會看到光點在刻度尺上移動.圖3-2-2 學(xué)生分析：桌面有了形變，使m、n平面鏡的位置發(fā)生了微小的變化. 總結(jié)：我們通常用眼看到一些物體發(fā)生形變，還有一些物體眼睛根本觀察不到它的形變，比如一些比較堅硬的物體，但是這些物體都有形變，只不過形變很微小.所以，一切物體都在力的作用下會發(fā)生形變. 演示實驗3： （課件展示）多媒體課件展示教材55頁圖3.2-2有機玻璃的形變. 歸納：一塊三角形有機玻璃壓在另一塊有機玻璃上，發(fā)生的形變很小，肉眼不能看出來.但是形變使有機玻璃內(nèi)部不同部位的光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了差異，讓特殊的光通過時，就完全可以看到這種差異. 二、幾種彈力 事實上，只要兩個相互接觸的物體相互擠壓，就一定能產(chǎn)生彈力的作用.可見，彈力的產(chǎn)生需兩個條件： 圖3-2-3 圖3-2-4 學(xué)生活動：靜止地放在傾斜木板上的書，書對木板有壓力,木板對書有支持力.指導(dǎo)學(xué)生并畫出力的示意圖.如圖3-2-4. 結(jié)論：壓力、支持力都是彈力.壓力的方向總是垂直于支持面而指向被壓的物體，支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體.圖3-2-5 引導(dǎo)學(xué)生分析靜止時懸繩對重物的拉力及方向.如圖3-2-5. 引導(dǎo)得出：懸掛物由于重力的作用而拉緊懸繩，使重物、懸繩同時發(fā)生微小的形變.重物由于發(fā)生微小的形變，對懸繩產(chǎn)生豎直向下的彈力f1，這是物對繩的拉力；懸繩由于發(fā)生微小形變，對物產(chǎn)生豎直向上的彈力f2，這就是繩對物體的拉力. 結(jié)論：拉力是彈力，方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向.課堂訓(xùn)練（課件展示） 畫出下列各靜止物體的彈力（接觸面光滑）.圖3-2-6 分析：彈力的方向總跟接觸的面垂直，面與面接觸，點與面接觸，都是垂直于面；點與點的接觸要找兩接觸點的公切面，彈力垂直于這個公切面指向被支持物. 問題：像b圖中，斜面與球間有無彈力？ 對小球狀態(tài)進行分析：如果小球受到斜面彈力，小球在水平方向上不會靜止，會向右運動,由此可判定小球不受斜面的彈力.這是判定相接觸的物體間是否有彈力的基本方法，說明兩接觸物體接觸但沒有發(fā)生形變. 分析完后，分別讓學(xué)生畫出彈力如圖3-2-6. 三、胡克定律 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. 參考實驗案例圖3-2-7 如圖3-2-7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)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200 g、50 g的鉤碼各一盒,選擇50 g鉤碼來做這一實驗.(想一想,為什么?)(參考答案:50 g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衡,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),是否便于讀數(shù)等). 3.讀出彈簧自然下垂時指針?biāo)缚潭? 4.懸掛50 g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3-2-8所示.描出5個特殊點,以尋找彈簧彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系.圖3-2-8 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. 通過以上的實驗,我們可以得出怎樣的結(jié)論?學(xué) 胡克定律:在彈性限度內(nèi),彈性體的彈力和彈性體伸長(或縮短)的長度成正比,即f=kx,其中k是勁度系數(shù),單位n/m. 例題有一根彈簧的長度是15 cm,在下面掛上0.5 kg的重物后長度變成了18 cm，求彈簧的勁度系數(shù).課堂訓(xùn)練（課件展示） 豎直懸掛的彈簧下端，掛一重為4 n的物體時彈簧長度為12 cm；掛重為6 n的物體時彈簧長度為13 cm，則彈簧原長為 cm，勁度系數(shù)為 n/m. 解析：彈簧上懸掛物體時彈簧要伸長，由胡克定律得知：彈簧上的拉力與彈簧伸長量成正比，即f=kx，其中k為勁度系數(shù)，x為彈簧伸長量，x在數(shù)值上等于伸長后總長度減去原長l0，即x=l-l0.改變懸掛重物的重力,伸長量變化,這樣可以列出兩個方程,通過方程組可求出彈簧原長和勁度系數(shù). 設(shè)彈簧的原長為l0,勁度系數(shù)為k,設(shè)掛g1=4 n的重物時彈簧的長度為l1,掛g2=6 n的重物時彈簧的長度為l2,則l1=12 cm,l2=13 cm,由胡克定律得: g1=k(l1-l0) g2=k(l2-l0) 代入數(shù)據(jù)解得:l0=10 cm，k=200 n/m 即彈簧原長為10 cm,勁度系數(shù)為200 n/m. 答案:10 200 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,壓力和支持力不通過形