高中物理人教版必修1 第三章第2节弹力 教案

文档属性

名称 高中物理人教版必修1 第三章第2节弹力 教案
格式 zip
文件大小 1.7MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2017-10-26 08:53:04

文档简介

《弹力》
备课资源
弹力与压力、支持力、拉力等的区别
弹力是按照力的性质命名的。而压力、支持力、拉力则是由力的效果命名的。这是两个完全不同的概念。因此,弹力和压力、支持力、拉力之间没有明确的关系。弹力不一定是压力、支持力、拉力。例如,套在同一光滑竖直杆的两个环形磁铁,其相同的磁极相对,两个磁铁均处于静止状态。对上面的磁铁进行受力分析,磁铁受本身的竖直向下的重力作用和竖直向上的排斥力作用,二力为一对平衡力。此时,向上的排斥力便作为支持力。此支持力就不是弹力。另外,由牛顿第三定律得,大小等于向上的排斥力,方向向下的磁力也作用于下面的磁铁上。此时,这个向下的磁力就是上面的磁铁给它的向下的压力。这个压力也不是弹力。又如,在两根光滑平行直导轨间,分布有竖直方向且等距离分布的方向不同的匀强磁场,导轨上有一个宽度与磁场相同的金属框。当磁场匀速运动时,线框就会受到安培力作用而运动起来。此时,安培力就是线框运动的合外力,也就是拉力。此拉力也不是弹力。所以,不能笼统地说,弹力就是压力、支持力、拉力。要具体情况具体分析。
教学目标
一、知识与技能
1.知道弹力是接触力,本质是电磁力。
2.知道形变、弹性形变的概念,理解弹性限度。
3.知道什么是弹力以及弹力产生的条件。
4.知道确定弹力的方向的方法。
5.能说出胡克定律的内容并应用计算弹簧弹力。
二、过程与方法
1.观察演示实验,把看到的现象与已有的经验结合起来,细细体会弹力的产生。
2.通过观察桌面微小形变的演示实验,体会物理研究中的“放大”的思想方法。
3.帮助学生掌握设计实验、收集数据、数据处理和总结规律的能力。
三、情感、态度与价值观
1.在探究物理规律的过程中,感受学习物理的乐趣,把亲自探究出的规律与平时对弹力的认识相结合,体会物理规律的价值。
2.利用实验培养学生的观察能力,激发学生对物理规律的求知欲。
教学重点、难点
教学重点
弹力产生的条件及方向的判定。
教学难点
弹力有无的判断及弹力方向的判断。
教学方法
实验——观察——思考——归纳。
教学过程
一、导入新课
教师活动:多媒体展示图片或视频:推木箱、拉小车、提水桶、举杠铃、锻打工件、击球、运动员射箭等。并提醒学生观察这些力的作用有什么共同点。
教师点评:这些相互作用都是在与物体接触时发生的,这种相互作用可以称为接触力。接触力按性质可以归纳为弹力和摩擦力,它们在本质上都是由电磁力引起的。
我们今天来学习探究一种接触力——弹力。
二、进行新课
(一)形变
教师提问:我们已经了解到力可以使物体发生形变,那么什么是形变?
学生回答:如果物体的形状或体积发生变化,那么我们说物体发生了形变。
教师鼓励性评价:很好!我们知道了形变的概念,那么什么样的物体可以发生形变?
板书:1.形变定义:物体在力的作用下形状或体积会发生改变,这种变化叫形变。
学生思考回答:……大部分答案都是我们日常生活中见到的能发生明显形变的物体。
教师活动:首先肯定学生的答案,然后安排学生用手去压桌面或推墙壁,感触桌面和墙壁是否会发生形变。
学生活动:用手去压桌面或推墙面后进行交流讨论。
教师引导:我们不能确定桌面和桌面是否发生形变,可能是它们的形变比较小。现在我来做一个演示实验,请大家仔细观察这个实验,看能发现些什么?
教师演示实验:演示桌面微小形变。如图3-2-1所示。
学生观察后回答:刻度尺上的光点会上下移动。
教师活动:提出问题刻度尺上的光点为什么会上下移动呢?能画出实验中激光的光路图吗?让两个学生上黑板画光路图,其余学生在各自座位上作图,并巡视指导。
图3-2-1
教师活动:对学生的作图进行评价,然后投影出较好的作图并进一步解释:桌面发生了形变导致平面倾角发生了变化,平面镜角度变化致光点上下移动。由此可见:我们用手压桌面时,桌面是发生了形变,只不过形变比较微小,肉眼看不出来,刚才的这个演示实验可以把这个微小变化进行放大。
教师引导:将微小的变化放大,是物理学研究问题中常用的方法,我们下面尝试体验一下玻璃瓶微小形变。如图3-2-2所示取一只圆底玻璃瓶,里面盛满蓝颜色的水,用穿有透明细管的橡皮塞封口,使水面位于细管中,用手捏玻璃瓶,可以看到透明细管中水面上升,说明玻璃瓶在手的作用下发生了形变。
图3-2-2
学生活动:体验玻璃瓶微小形变并讨论观察到的结果。
教师点评:通过刚才的实验,我们应该可以得到一个结论:任何物体均能发生形变,不能发生形变的物体是不存在的。只不过有的物体形变比较明显,有的则比较微小,不容易观察。对于不易观察的微小形变,我们可以设计实验将微小变化放大。
教师过渡性导入:形变还具有什么特点吗?
教师活动:演示用手压气球,松手后气球恢复原状;用手压橡皮泥,松手后橡皮泥不能恢复原状。并问学生这两个形变之间有什么区别呢?
学生回答:一个发生形变后能够恢复原状,一个不能恢复原状。
教师讲解:撤去使物体发生形变的外力后,物体能够恢复原状的形变叫做弹性形变(如木板)。
板书:2.弹性形变:撤去使物体发生形变的外力后,物体能够恢复原状的形变叫做弹性形变。
板书:3.范性形变:不能完全恢复原状的形变叫做范性形变(或塑性形变)(如泥地上的脚印)。
教师活动:让学生举例生活中其他的弹性形变和范性形变,然后进行鼓励性评价。
教师讲解:弹性形变和范性形变的发生是有条件的,若物体在能够发生弹性形变的最大限度内发生形变那就是弹性形变,在能够发生弹性形变的最大限度以外发生形变那就是范性形变。其中物体能够发生弹性形变的最大限度叫做弹性限度,并列举弹簧、橡皮泥的例子。概括总结每个物体都能发生弹性形变和范性形变,只不过它们的弹性限度不同;在我们研究的问题中一般认为物体的形变就是弹性形变。
(二)弹力
1.探究弹力产生的条件
教师活动:安排学生两手拇指相互挤压,发生形变。用心体会两拇指之间的相互作用。并提出问题:左手拇指对右手拇指的力向什么方向?右手拇指对左手拇指的力向什么方向?
学生回答:左手拇指对右手拇指的力向右,右手拇指对左手拇指的力向左。
教师提问:为什么是这样的方向呢?
学生回答:因为两手拇指相互挤压时均发生了形变,为了恢复原状,左右手拇指相互往外推。
教师活动:用多媒体课件演示放在桌面上的物体压力和支持力的产生。
教师总结:这些因为物体发生了弹性形变要恢复原状而对与之接触的物体产生的力的作用叫做弹力。
板书:弹力:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体有力的作用。
板书:弹力产生的条件:两物体相互接触、接触处产生弹性形变。
2.弹力产生实例分析
教师活动:引导学生观察思考、分析、回答悬挂着的日光灯受到的弹力及发生形变的情况。
教师提问:日光灯受到的弹力是怎样产生的?
学生回答:绳子发生弹性形变(被拉长)要恢复原状从而对日光灯产生了拉力。
教师提问:绳子发生弹性形变是什么方向?绳子给日光灯的拉力什么方向?这两个方向有什么关系?
学生回答:绳子发生弹性形变的方向向下,绳子给日光灯的拉力方向向上。这两个方向相反。
教师总结:绳子的拉力方向总是沿着绳子,与绳子发生形变的方向相反(或沿绳子收缩的方向)。
教师提问:绳子受到的弹力是怎样产生的?
学生回答:日光灯发生弹性形变(被拉长)要恢复原状从而对绳子产生了拉力。
教师活动:引导学生观察思考、分析、讨论放在桌面上的物体所受的支持力产生情况。
学生讨论后总结:桌面由于发生弹性形变要恢复原状从而对物体产生了支持力,并且支持力的方向与桌面发生弹性形变的方向相反:即垂直于接触面向上。
教师活动:引导学生观察思考、分析、讨论人在水平面上推木箱时的弹力的产生。
学生讨论后总结:人手与木箱相互挤压,人手发生弹性形变要恢复原状就会对箱子产生向前的弹力,箱子发生形变就会对人产生向后的弹力。
(三)胡克定律
教师导入:我们知道弹力是由形变产生的,在弹性限度内,形变越大,弹力就越大。形变消失,弹力消失。弹簧秤是我们较常见的物理测量工具,哪么弹簧的形变量与产生的弹力之间又有什么样的关系呢?
教师活动:安排学生自己来设计一个实验,寻找弹簧的弹力与弹簧形变量之间的关系。并巡回指导。
学生活动:学生设计实验,然后分组实验。
教师活动:投影学生的实验数据,安排学生观察发现寻找规律,并画出
QUOTE
图象。
形变量
弹力F
2cm
0.5
N
4cm
1
N
6cm
1.5
N
实验一:(用弹簧A)
原来长10cm。
挂重物0.5N时,弹簧长为12cm;
挂重物1N时,弹簧长为14cm;
挂重物1.5N时,弹簧长为16cm;
……
形变量
弹力F
2cm
1
N
4cm
2
N
6cm
3
N
实验二:(用弹簧B)
原来长10cm。
挂重物1N时,弹簧长为12cm;
挂重物2N时,弹簧长为14cm;
挂重物3N时,弹簧长为16cm;
……
学生活动:思考讨论,画出
QUOTE
图象。
教师活动:展示学生的
QUOTE
图象,作出鼓励性评价并提问学生发现了什么规律?
学生回答:对于同一根弹簧,弹力与形变量是成正比的,对于不同的弹簧,弹力与形变量的比值是不同的。
教师总结:很好,实验表明:弹簧发生弹性形变时,产生的弹力大小F与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比即,k为
QUOTE
图象的斜率。这个规律叫胡克定律。
板书:(k称为劲度系数,
x为形变量——现在的长度与原来长度的差)
劲度系数:单位是N/m。生活中常说有的弹簧“硬”,有的弹簧“软”指的就是它们的劲度系数不同。弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关,这个量反映了弹簧的特性。
三、课堂小结
通过这节课,我们要知道形变分弹性形变、范性形变;搞清楚弹力产生原因以及弹力产生的条件;理解胡克定律并会用
QUOTE
求解弹簧的弹力。
四、布置作业
教材P56问题与练习2、3题。
五、板书设计
第二节
弹力
一、形变
1.定义:物体在力的作用下形状或体积会发生改变,这种变化叫形变。
2.弹性形变:在外力停止作用后,能够恢复原状的形变。
3.范性形变:在外力停止作用后,不能恢复原状的形变。
二、弹力
1.定义:发生形变的物体,由于要恢复原状,会对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
2.产生的条件:物体直接接触,物体发生弹性形变。
三、胡克定律
胡克定律:在弹性限度内,弹性体的弹力和弹性体的伸长(或缩短)的长度成正比,即,其中是劲度系数,单位。
六、课堂作业
1.下列关于弹力产生条件的说法中正确的是

)。
A.只要两个物体接触就一定有弹力产生
B.轻杆一端所受弹力的作用线一定与轻杆方向垂直
C.压力和支持力的方向总是垂直于接触面
D.形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大
2.当一个物体静止在水平桌面上时,则(
)。
A.物体对桌面的压力就是该物体的重力
B.物体对桌面的压力使该物体发生形变
C.桌面形变产生对物体的支持力
D.以上说法都不正确
3.如图3-2-3所示,三个相同的支座上分别放着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c,支点P、Q在同一水平面上。a球的重心Oa位于球心,b球的重心Ob位于球心的正上方,c球的重心Oc位于球心的正下方。三个球都处于平衡状态。支点P对a球、b球、c球的弹力分别为Fa、Fb、Fc,则

)。
图3-2-3
A.Fa=Fb=Fc
B.Fb>Fa>Fc
C.Fb<Fa<Fc
D.Fa>Fb=Fc
4.如图3-2-4是某弹簧的弹力F和它的长度x的关系图象,该弹簧的劲度系数等于________,该弹簧的原始长度是________m。
图3-2-4
5.放在桌面上的台灯,对桌面有压力,其受力物体是________,施力物体是________,漂浮在水面上的小木块受到水的浮力,其施力物体是________,受力物体是________。
6.某弹簧的劲度系数k=5×103
N/m,当它伸长2.5
cm时,产生的弹力是_________,在受到100
N的拉力作用时,它要伸长________。
7.画出图3-2-5中小球和杆所受的弹力方向。
图3-2-5
参考答案:
1.C
2.C
3.A
4.
x1
5.桌面
台灯

小木块
6.125
N
2
cm
7.弹力方向如图3-2-6所示:
图3-2-6
教育格言
教养决定一切。桃子从前本是一种苦味的扁桃;卷心菜只是受大学教育的黄芽罢了。《弹力》


§3.2
弹力


一个课时
教材分析
教材地位分析:《弹力》选自人教版高中物理必修1第三章第二节,承接之前学习的重力,并且为接下来要学习的摩擦力打下基础提供铺垫。弹力本来就是一种很重要的力,又在教材中起着承上启下的作用,因此是力学部分特别重要的一个环节。
教材内容分析:
1.形变:物体发生形变是力作用的结果,形变方式有形状及体积的改变,任何物体只要受到力的作用必发生形变,只不过有些形变程度很小,只有通过仪器及实验手段才能明显显示出来,在力的作用下不发生形变的物体是不存在的.形变的种类有两种:一种是弹性形变,一种是非弹性形变.
2.弹力:弹力是接触力,物体间产生弹力,两物体必互相接触且发生弹性形变,这两个条件缺一不可.
学情分析
1心理特点
(1)高一学生好奇心强
(2)形象思维逐步向逻辑思维发展2知识基础
学习了力的概念,重力和基本相互作用。3认知困难
(1)欠缺理性化的思维过程。
(2)认为凡是物体接触就会有弹力产生。
(3)对弹力的方向有误解。
教学重点、难点
教学重点
1:弹力的产生条件,常见弹力的方向和大小的判断。2:探究弹簧弹力的规律。 3:实验设计与操作.
教学难点正确判定弹力方向和大小。
教学方法
教法
实验,讨论,探究
,启迪创新。
学法
联系实际
观察
合作
归纳法。




知识与技能
1.知道形变的种类和形式
2.知道弹力产生的条件和方向的判断,会画弹力示意图
3.知道胡克定律,会用胡克定律解决有关问题。
过程与方法
1.通过在实际问题中确定弹力方向的能力
2.锻炼自己动手设计和操作实验的能力
3.知道实验数据处理的常用方法,学会用图像法处理数据,
情感、态度与价值观
1.
感受物理与自然的美
2.培养严谨的科学探究精神
3.了解弹力在生活中的应用,体会物理和生活息息相关,感受学习物理的乐趣,激发创造热情。




教具准备
刻度尺三十根、一点五米长的细钢丝六十根、泡沫塑料块、铁块、激光笔、小平面镜、通过橡皮塞插有细玻璃管的椭圆形红墨水玻璃瓶、橡皮筋、多媒体教学设备
,等等.




(一)教学过程第一步:导入新课动手制作:每个学生分发一根细铁丝,让同学们自己动手绕制一个小弹簧;完成弹簧制作后,让学生动手轻轻地拉一拉或压一压。师:在弹簧被拉伸(或被压缩)的同时,有没有感觉到手受到力的作用 生:感觉到手受到力的作用。师:那么,这是什么力呢?它是怎样产生的?它的大小、方向又如何?带着这些问题我们一起来探究有关弹力的有关知识.(二)教学过程第二步:观察弹性形变
(课件展示)
师:在人与物体相互作用过程中,都使物体产生怎样的变化?生
使物体发生了形变。学生自制小实验:实验1:直尺在手的作用下弯曲.实验2:弹簧被拉长或压短.实验3:泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转.实验4:铁丝被弯成直角状.实验5:纸张被手揉皱.师:上面的几个实验非常容易做,大家现在就利用桌上的器材做这几个实验,同时也可以根据自己的思路设计出更好的实验.这几个实验共同的特征是什么?(多组实验)生1:它们的形状都发生了变化.生2:它们的体积有的发生了变化.师:像这样物体形状或体积的变化叫做形变.那么物体的形变分为几种类型呢?请举例说明.(学生讨论)。生1:有一种形变是由于物体被弯曲造成的,比如说弯曲的直尺,弯曲的竹竿等等.生2:有的形变可能是由于物体被拉长而引起的,比如说拉长的橡皮筋、被拉长的弹簧等等.生3:还有的形变由于被压缩而产生的,如被压缩的弹簧、面包、海绵等等.生4:绳子被扭转后也会发生形变,被扭转的金属也有这样的特征等等.师总结:(鼓励)刚才同学们总结得非常好,我们把由于弯曲产生的形变叫做弯曲形变,把由于拉长产生的形变叫做拉伸形变,同样的由于压缩或扭转产生的形变叫做压缩形变或扭转形变。所以我们可以根据形变的不同状况把形变分为弯曲形变、拉伸或压缩形变以及扭转形变.师: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,看不到.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.师:究竟有没有呢?我们来看这样一个实验.学生演示实验(学生演示,通过实物投影增加可视性)如(图一)所示,用手压扁平瓶子的不同部位,细管中的液面上升或下降,通过观察液面的升降可以判断瓶子发生形变;如(图二)所示,在一个大桌上放两个平面镜,用小型激光源发射激光照射平面镜M,用力压桌面,让一束光依次被两面镜子反射,通过反光镜的放大原理可以使墙上的光点移动很大的距离.
图一
图二师: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:那我们可以得出什么样的结论?生:一切物体都可以发生形变.
师: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;有的物体在形变后不能够恢复原状,这种形变叫做非弹性形变。师: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?【实验演示】
橡皮筋在较大的力的作用下的断裂师:通过刚才的观察说明什么情况呢?生:发生弹性形变的物体要想恢复原状是有条件的,不能超过一定的限度.超过一定限度,即使撤去力的作用,也不会恢复原状.
师:(微笑鼓励)刚才这位同学分析得非常好,这种限度叫做弹性限度.任何发生弹性形变的物体都有弹性限度,这也是为什么弹簧秤不能称量质量过大物体的原因,如果质量过大,会损坏弹簧秤.
(三)教学过程第三步:探讨弹力产生条件师:当发生弹性形变的物体要恢复原状就会对与它接触的物体有什么作用 联系我们上课时做的那些小实验来回答。生:将会对与它接触阻碍它恢复原状的物体有力的作用.师:非常正确,我们把这种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力的作用,这种力叫做弹力.
师:下面通过观察几个演示实验,大家来总结一下弹力产生的条件.【演示实验】1.弯曲的木尺将粉笔头弹出.2.压缩弹簧将与之相毗邻的小车推出.3.拉长的橡皮筋将纸团射出.(学生讨论)生1:通过观察以上的几个实验,可以知道弹力产生的条件要接触.生2:还要发生弹性形变。师:对,要产生弹力的条件为:接触并发生弹性形变,这两个条件缺一不可。师:力是一个矢量,弹力当然也是矢量,那么通过以上的实验,大家猜想一下弹力的方向.生:弹力方向总是指向施力物体形变恢复的方向.
(四)教学过程第四步:弹力的方向师:让我们通过几种常见的弹力进一步来研究弹力问题.【实验演示】课本放在桌面上师:当把课本放在桌面上,根据我们以前所学的知识,课本和桌面之间的相互作用力是什么呢?生:是课本对桌面的压力和桌面对课本的支持力.师:它们是不是弹力?为什么?生:它们是弹力,因为它们符合弹力产生的条件,接触并且发生形变.师:压力和支持力的方向是怎样的呢?生:压力的方向是垂直于支持面并且指向被压的物体,支持力的方向是垂直于支持面指向被支持的物体.
师:刚才我们演示了绳子拉物体的情形,绳子的拉力是不是弹力呢?它的方向又是如何规定的呢?阅读课本“思考与讨论”生:绳子的拉力也是弹力,绳被拉长了,它要恢复原状,它产生的弹力的方向沿着绳指向绳收缩的方向.
师:分析的非常好。
(五)教学过程第五步:弹力的大小--胡克定律
师:我们在初中学过,弹力的大小与形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力也消失。弹力与形变的定量关系,一般来讲比较复杂,而弹簧的弹力与弹簧的伸长量的关系则比较简单。下面我们大家用我们自己做的弹簧设计一个实验,寻找“弹簧的弹力与弹簧的伸长量的关系”.
学生设计实验,然后用自己做的弹簧分组实验
参考实验案例
如图所示,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.标尺要竖直且靠近弹簧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1
mm,应估读一位.
(3)注意不要超过它的弹性限度使用(本实验用的弹簧弹性限度在五个五十克钩码以内).
实验做法:
(1)讲自制的弹簧悬挂在铁架台的横杆上;选择50g钩码五个来做这个实验.
(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳,直尺与弹簧的距离是否合适,是否便于读数等).
(3)读出弹簧自然下垂时指指示的刻度.
(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,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.
拓展一步:常用的实验数据的处理方法有:计算法和图象法两种.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.
师:通过以上的实验,我们可以得出怎样的结论
生:通过分析实验中的实验数据,我们可以得到弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比.
师:用一个公式来表示这种关系.
生:F=KX
,其中F是弹簧受到的弹力大小,X是弹簧的形变量,既可以是弹簧的伸长量,又可以是弹簧的压缩量.
师:这个公式实际上是一个定律,叫做胡克定律,是英国科学家胡克首先发现的,其中式子中的K是弹簧的劲度系数,单位是牛每米,符号是N/m.生活中常说有的弹簧“硬”,有的弹簧“软”指的就是它们的劲度系数不同.弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关,这个量反映了弹簧的特性.
(六)教学过程第六步:总结提高
先让同学们相互讨论,总结本节课的内容。再推荐一位同学上讲台演讲。(七)教学过程第七步:学以创新展示我校以前的学生的发明作品,激发学生的创造热情,并请同学们利用我们学习的弹力、重力知识设计新的的发明。介绍我校郭圣君同学利用弹力和重力知识发明的“灌溉深井落物捡拾器”,(2010年获全国金奖)。介绍我校俞笑闲同学利用弹力和重力知识发明的“脚踏重力气压式轻便高效农用喷雾器”,(2012年12月1日将代表芜湖市参加安徽省青少年科学论坛)。学生上讲台介绍自己的发明设想。。。。。。。,教师引导鼓励!
设计意图:培养学生的动手能力,并亲身体验弹力的存在,调动了学生的积极性,调动了学生的求知欲,从而顺理成章的导入了新课。设计意图:
开阔学生思路,又启发学生思维,调动了学生的积极性。设计意图:让学生学会充分利用自己身边的物体做实验,挖掘学生的实验潜能,同时加深对形变的体验,为学生探讨打好基础,培养学生发现问题和总结问题的能力。设计意图:通过微小形变的演示,让学生了解物理实验中的放大法,培养学生科学的素养,这样做既培养了学生的抽象思维能力,并使学生完成对知识由感性到理性的提升。设计意图:进一步加深学生对弹力产生的条件的认识,突出了重点。这种由个别到一般再到具体事例的螺旋式上升的学习顺序,更符合学生的认知心理。这样设计,让抽象的问题形象化,便于突破难点。设计意图:
这个环节的教学中我充分尊重学生个体,鼓励他们利用自己熟知的方法进行学习,充分体现以学生为主体,以教师为主导的教学模式。用实验探究贯穿整个教学,激发学生学习的主动性,并培养他们严谨求实的科学态度。设计意图:培养学生的交流与合作能力,总结与归纳能力和演讲表达能力。设计意图:通过学生身边的发明事例,激发学生的创造热情。揭开发明的神秘面纱,让学生懂得“天天是创造之时,处处是创造之地,人人是创造之人。”设计意图:让学生采用“头脑风暴”法,利用所学知识,在短时间内,产生大量设想,锻炼学生的创造性思维。


[布置作业]1.
问题与练习第3、4题和同步作业2.
观察生产和生活工具、上网查询,了解弹力在生产和生活中的应用的应用,思考相关发明。




概念物体的形状和体积的改变
特点1.任何物体都能发生形变形变2.有的形变明显,有的形变极其微小
分类按形式分;拉伸(或压缩)形变、弯曲形变、扭转形变按效果分:弹性形变、非弹性形变
概念发生形变的物体由于耍恢复原状,对跟它接触的物体产生的力弹力产生条件直接接触发生弹性形变弹力1.压力的方向垂直于支持面指向被压的物体
方向2.支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物体3.绳的拉力方向总是沿着绳指向绳子收缩的方向
大小I,形变越大,强力也越大2.形变消失,弹力也随之消失3.弹簧在弹性限度以内,
教学后记《弹力》
导入:
下面先请同学们观察一个模拟蹦极的实验。
教师演示实验:
橡皮筋一端固定,另一端绑着一个运动员模型,在某一高度由静止释放。
请同学们注意观察:
(1)在运动员模型运动的过程中橡皮筋是否产生了形变?
学生回答:产生了形变。
(2)模型在运动过程中最多受几个力的作用?
学生回答:
两个力(或四个力),分别是重力和橡皮筋对模型的拉力(空气浮力、空气阻力)。
新课:
过渡:
关于形变与弹力的关系,我们在初中已经学习过了。今天这节课,我们要在初中
学习的基础上,进一步探究形变与弹力的定量关系。
(PPT)第二节
形变与弹力
(PPT)一、形变
过渡:
物体发生形状的改变叫形变。什么原因可使物体产生形变?
学生回答:有力的作用。
(PPT)1、定义:物体受到力的作用时会发生形状的改变。
教师提问:形变有哪些形式?
教师演示总结:
通过演示弹簧的拉伸、压缩、弯曲、扭转,总结出形变的几种形式。
(PPT)2、形式:拉伸、压缩、弯曲、扭转
教师提问:
当用力挤压矿泉水瓶时,矿泉水瓶的形变非常明显。如果我用力挤压玻璃瓶,能否直接观察玻璃瓶产生形变?
学生回答:观察不到。
教师提问:
上节课,我们已经学习过,力的作用效果是使物体的形状和运动状态发生改变。当用力挤压玻璃瓶时,玻璃瓶一定有发生形变,但又无法直接观察,说明玻璃瓶的形变量是很小的。我们可采用什么方法进行观察?
学生交流讨论:把玻璃瓶的形变放大。
教师举例引导:用放大镜观察微小的物体,显微镜观察细胞。
教师提问:
在玻璃瓶中装满水,用插有细管的塞子塞紧瓶口,瓶内的水就上升到管中。当用手挤压瓶身,如果瓶身有形变,瓶子的容积就会发生变化,管中的水柱长度就会变化。
当用力挤压瓶身时,玻璃瓶的容积是变大还是变小?细管中的水柱长度是变长还是变短?
学生回答:
(1)玻璃瓶的容积变小,水柱长度变长(此时,教师通过实物展示台演示,沿截面短轴方向挤压瓶身使水柱长度变短)
(2)玻璃瓶的容积变大,水柱长度变短(此时,教师通过实物展示台演示,沿截面长轴方向挤压瓶身使水柱长度变长)
教师总结:
当沿瓶子截面的长轴用力挤压瓶身时,瓶子的容积变大,水柱长度变短;
当沿瓶子截面的短轴用力挤压瓶身时,瓶子的容积变小,水柱长度变长。
教师演示:
弯曲细钢丝。
引导学生观察:
当用力弯曲细钢丝时,钢丝发生了形变。当撤去外力后,钢丝不能恢复原状。
教师总结(PPT):
撤去外力后物体不能恢复原状的形变叫做范性形变。
教师演示:
拉伸弹簧
引导学生回答:
当用力拉伸弹簧时,弹簧发生了形变。当撤去外力后,弹簧能完全恢复原状。
教师总结(PPT):
撤去外力后物体能恢复原状的形变叫做弹性形变。
过渡:
按撤去外力后,物体能否恢复原状对形变进行分类,可分为范性形变和弹性形变,并且把撤去外力后能恢复原状的物体叫做弹性体。
(PPT)
撤去外力后能恢复原状的物体叫做弹性体
教师提问:
弹性体的形变一定是弹性形变吗?
教师演示:
用力拉伸弹簧。
引导学生观察:
当用较小的力拉伸弹簧,撤去外力后,弹簧恢复原状,说明弹簧产生弹性形变,弹簧是弹性体;当用较大的力拉伸弹簧,撤去外力后,弹簧不能恢复原状,产生范性形变。
教师总结(PPT):
弹性体的形变不一定是弹性形变,发生弹性形变是有一定限度的,当弹性体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能再恢复原状,这个值叫做弹性限度。
过渡:
用一定的力拉橡皮筋,橡皮筋发生了形变,当撤去外力时橡皮筋恢复原状,说明橡皮筋产生的这个形变是弹性形变。
教师演示:
用纸飞机勾住橡皮筋,用力拉纸飞机,使橡皮筋伸长到一定长度后,释放纸飞机,纸飞机就被弹射出去。
引导学生回答:
纸飞机能被弹射出去说明,纸飞机除受重力外,还受到其他力的作用。这个力的施力物体是橡皮筋,产生的原因是因为橡皮筋发生了弹性形变。这个力就是我们这节课要学习的弹力。
教师总结:
物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。
(PPT)二、弹力
1、产生原因:物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用。
教师提问:
弹力的施力物体是哪个物体,受力物体是哪个物体?
学生回答:
弹力的施力物体是发生弹性形变的物体,受力物体是与发生弹性形变相接触的物体。
教师:
根据弹力产生的原因引导学生总结出产生弹力的两个条件:
(PPT)
2、产生条件:(1)施力物体必须发生弹性形变
(2)受力物体与施力物体必须直接接触
过渡:
力的大小、方向、作用点是力的三要素。今天这节课我们重点研究弹力的大小。初中我们已学习过弹簧弹力的大小与弹簧的形变量的大小有关,那么它们之间的定量关系如何呢?这就是我们接下来要探究的内容。
引导学生设计实验:
(1)弹簧的伸长量可用刻度尺来测量;
(2)弹力的大小可根据所挂钩码的数量和每个钩码的质量来计算;
(3)所需实验器材:下端带钩码的弹簧、钩码若干、刻度尺、铁架台;
(4)数据处理:采用图像法处理数据。
学生分组实验
教师总结:
在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比。
教师提问:
如果弹簧被压缩,那么弹簧的弹力是否与弹簧的压缩量成正比?
教师设计实验,两位同学上台操作:
用力传感器压缩弹簧,由电脑画出弹力与压缩量的图像
教师总结:
在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的压缩量成正比。
(PPT)在弹性限度内,弹簧弹力的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度成正比。
教师提问:
在弹性限度内,其它弹性体弹力是否也与弹性体的伸长(或缩短)的长度成正比?
教师总结(PPT):
4、胡克定律:精确的实验研究表明:在弹性限度内,弹性体弹力的大小与弹性体伸长(或缩短)的长度成正比。
表达式:F=kx
x为弹性体的形变量。
k为比例系数,叫做弹性体的劲度系数,简称劲度。在国际单位制中,k的单位是N/m
教师演示:
把两根不同的弹簧的一端分别固定在铁架台上(弹簧下端在同一水平面上),另一端分别挂上相同的钩码。
引导学生观察:
两根弹簧的形变量不同
教师总结:F相同,x不同,说明k不同。
教师提问:
劲度系数k的数值由哪些因素决定?
学生交流讨论
教师总结(PPT):
实验研究表明:k跟弹性体的材料、粗细、长度等有关,是弹性体本身特性,与F、x无关。
课堂小结
课堂练习
一根轻质弹簧,当受到一个大小为16N的拉力作用时,该弹簧的伸长量是4
cm。该弹簧的劲度系数是多大?如果弹簧的原长是10cm,当受到8N的压力时,该弹簧将缩短到多少厘米?
解:F1=16N,
x1=4cm=4×10-2m,
L0=10cm,
F2=8N
(1)根据胡克定律:F1=
kx1
可得k=
F1/
x1=16/(4×10-2)
N/m=400N/m
(2)根据胡克定律:F2=
kx2
可得x2=F2/k=8/400
m=2×10-2m=2cm
L2=L0-x2=10cm-2cm=8cm
布置作业
完成课本第70页
第三、四小题《弹力》
教学目标
一、知识与技能
1.
知道什么是弹力以及弹力产生的条件。
2.
知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的图示或力的示意图中正确画出它们的方问。
3.
知道形变越大,弹力越大,知道弹簧的弹力跟弹簧伸长(或缩短)的长度成正比。
4.
针对实际问题确定弹力的大小和方向,提高学生判断分析物理问题的能力。
5.
掌握利用胡克定律计算弹簧弹力的力法。
二、过程与方法
1.
培养学生根据弹力产生的条件分析弹力方向的能力。
2.
体验显示微小形变的方法。
3.
帮助学生掌握设计实验、收集数据、数据处理和总结规律的能力。
三、情感、态度与价值观
1.
利用实验培养学生的观察能力,激发学生对物理规律的求知欲。
2.
培养学生科学的研究问题的方法。
教学重点、难点
教学重点
1.
弹力产生的条件、弹力的方向。
2.
胡克定律及应用。
教学难点
1.
相互接触的物体间是否有弹力的判断。
2.
弹力方问的确定。
教学方法
实验——观察——思考——归纳。
教学准备
传感器、计算机、弹簧、小车、砝码、弹簧秤、带有支架的平面镜(两个)、刻度尺、激光光源、墨水瓶(灌满红墨水)等。
教学过程
一、导入新课
教师活动:展现常见的一些相互作用(推、拉、提、压、举等)。提出问题,引导学生观察、思考其相互作用的共同点及本质。
学生活动:亲身感受推、拉、提、压、举等相互作用,并在教师的引导下,观察分析。
点评:列举实际问题分析现象,培养学生抽象概括的能力,并导入新课。
二、进行新课
(一)弹性形变和弹力
教师活动:指导学生实验(见教材P54图3.2-2和P55图3.2-3),提出弹性形变和弹性限度。
学生活动:学生实验体会,归纳总结。
物体在力的作用下形状或体积会发生改变,这种变化叫形变。
有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变。
发生形变的物体,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。
点评:通过拉长和压缩弹簧,使学生认识弹性形变,并理解弹性限度。
教师活动:教师启发学生思考推、拉、提、压、举等力是怎样产生的?
学生活动:学生进一步分析归纳总结。
点评:结合对前面实验的观察和分析,进一步培养学生抽象概括的能力。
教师活动:实验讲解,学生观察思考,掌握方法。
学生活动:学生观察思考,体验观察微小形变的法,提高实验能力。
点评:观察微小形变,培养观察能力和掌握显示微小形变的方法。
教师活动:教师演示,学生观察,启发学生思考,分析弹力的方向。
学生活动:学生观察分析,归纳出弹力的方向。提高学生分析、判断和归纳的能力。
点评:在掌握弹力产生条件的基础上,思考弹簧和绳子产生的弹力方向,提高学生的判断分析能力。
教师活动:教师引导学生总结归纳弹力的方向。
学生活动:学生分析常见的弹力的力向,并进行总结。
点评:小结弹力的方向,提高学生的综合能力。
(二)几种弹力
事实上,只要两个相互接触的物体相互挤压,就一定能产生弹力,可见,弹力的产生需要两个条件:直接接触并发生形变。
常见的弹力除了以上讲到的外,还有支持力、拉力等。
弹力的方向:一般情况下,凡是支持物对物体的支持力,都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力,所以支持力的方向总是垂直于运动面指向被支持的物体。
教师活动:放在水平桌面上的书,由于重力的作用而压迫桌面,使书和桌面同时发生微小形变,书要恢复原状,对桌面产生垂直于桌面向下的弹力,这就是书对桌面的压力,桌面由于发生微小形变,对书产生垂直于书面向上的弹力,这就是桌面对书的支持力。
学生活动:静止地放在倾斜木板上的书,书对木板有压力,木板对书有支持力,指导学生并画出力的示意图。
结论:压力、支持力都是弹力,压力的方向总是垂直于运动面而指向被压的物体,支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。
引导学生分析静止时悬绳对重物的拉力及方向。
引导得出:悬挂物体由于重力的作用而拉紧悬绳,使重物、悬绳同时发生微小形变。重物由于发生微小形变,对悬绳产生竖直向下的弹力,这是物体对绳的拉力,悬绳由于
发生微小形变,对物产生竖直向上的弹力,这就是绳对物体的拉力。
结论:拉力是弹力,方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。
(三)胡克定律
教师活动:指导学生进行实验研究,从感性认识出发,上升到理性认识。
学生活动:学生实验探究,讨论交流,得出结论。
点评:感受弹簧弹力的大小与弹簧形变的关系。
教师活动:利用传感器,通过计算机实时测量,处理实验数据,分析实验结果。
学生活动:学生观察思考,通过计算机演示物理量之间的关系。
点评:实验研究——胡克定律,使学生了解科学地研究问题的方法。
教师活动:指导学生如何对数据进行处理(利用图象处理),如何分析图象找出规律。
学生活动:学生讨论交流,总结现象,得出结论。
点评:培养学生进行数据分析、探索和寻找数据之间的关系,发现物理规律的能力。
教师活动:指导学生作F-x图象,利用数学知识确定F和x的关系,找出物理规律。
学生活动:学生利用实验数据作图象,进一步体验用图象处理数据的方法。
点评:掌握用图象处理实验数据的方法。
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.弹簧组的说明书已经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。
通过以上实验能得出什么结论?
胡克定律:在弹性限度内,弹性物体的弹力和弹性物体的伸长(或压缩)的长度成正比,即,其中k劲度系数,单位是N/m。
(四)实例操练
例题1.有一根弹簧原长为,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:已知弹簧的原长为,后来的长度为,弹簧的弹力为5N,伸长量为x=0.03m,可知。
答案: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。
训练: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在伸长,由胡克定律可知:弹簧的拉力与弹簧的伸长量成正比,即F=kx,k为劲度系数,在数值上等于伸长后总长度减去原长,即,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,劲度系数为,设挂的重物时弹簧的长度为,挂的重物时弹簧的长度为,则
,由胡克定律得:
,。
代入数据解得:

三、课堂小结
在弹力的教学过程中,有这样几个难点需要突破:一是任何相接触的物体间都可能有弹力,弹力的产生条件是接触并且有形变,但是有些物体的形变量很小,不容易观察到,就会使学生产生这样的疑问:这种情况下弹力到底有没有?例如物体放在桌面上,压力和支持力不通过形变来判断,解决这个问题的方法是微小形变的演示,通过演示,使学生确信任何两个接触的物体间都可以有弹力。另外一个难点是弹力有无的判断,解决这个问题可以用假设判断的方法,不仅让学生知道判断的方法,更应该让学生学会这些方法的迁移,例如假设的判断方法,也可以用到摩擦力的有无的判断中去。一般弹力大小的判断要根据物体的实际情况判断,而弹簧弹力的判断可以根据胡克定律进行判断,让学生通过实验“发现”胡克定律,在发现中锻炼探究物理规律的能力。
四、布置作业
教材P56问题与练习3、4题。《弹力》
课题:弹力
授课对象:高一学生
教材:人民教育出版社高中课程标准实验教科书物理必修一第三章第二节
课时安排:45min
教材分析
1.本节内容在物理知识体系中所占的地位
《弹力》是普通高中人教版必修一第三章第二节的内容,是力学的核心内容之一,在整个高中物理中占有相当重要的地位。通过对重力、弹力、摩擦力的学习,一方面为以后了解和掌握抽象的力的概念做铺垫,另一面为以后进行正确的受力分析打好基础。
2.普通高中物理课程标准(试验)对本节课的要求
重点是弹力产生的原因及弹力的方向,难点是常见的弹力方向的确定
3.教材内容与体系安排
.教材从物体的明显形变引入,继而通过微小形变放大法的思想演示实验过程,用实例引出形变、弹力形变、塑性形变,从而引出弹力的概念,并通过研究形变来探究弹力产生的原因,了解生活中常见的几种弹力。判断弹力的方向及弹力的有无,最后通过胡克定律实验研究弹力的大小。
.对于胡克定律的教学,要先让学生亲身经历体验,然后引导学生设计实验,探究弹力的大小与形变量之间的关系。这种先从感性认识出发,上升到理性认识,再通过实验检验并进行具体运用的研究办法十分重要,在教学过程中应注意渗透。
学情分析
知识基础:通过前面对力的认识以及对重力的学习,已经对力的三要素及作用效果等有
了一定的了解
技能基础:初中对弹力有了初步的感性认识和一定的理念基础,高中教学要求进一步帮
助学生深化对弹力的理解。
思维障碍:对弹力产生的原因及其方向的判定无法掌握,是普遍存在的问题,因此这节
课的教学需精心设计实验,通过形象直观的教学,帮助学生突破重难点。
教学目标
1.知识与技能
知道形变的含义及产生弹力的原因和条件
了解生活中常见的几种弹力,会分析弹力的方向,能正确画出弹力示意图
通过实验弹力和弹簧形变量的关系,理解胡克定律,并能利用胡克定律解决问题
过程与方法
由物体形变引入,探究弹力存在,使学生体会假设推理法及微小形变放大法解决问题
培养学生根据弹力产生的条件分析弹力方向的能力
通过对生活实例的分析,使学生了解生活中常见的几种弹力
④通过分组“探究弹簧的弹力与形变量之间的关系”的实验,知道实验数据处理中常用的方法,尝试使用图像法进行数据处理。
情感态度与价值观
①从任何物体发生形变入手,培养学生用实事求是的科学态度去认识事物的本来面目。用简单器材显示微小形变过程中,体会放大法的实验思想。
②通过学习弹力在生产和生活中的应用,发展将知识服务于人类的愿望。
③真实准确记录数据,培养学生自己动手设计实验和操作实验的能力,提高学生自主探究合作学习的能力
教学重点与难点
1.教学重点:①弹力有无的判断及弹力方向的判断
②自主设计实验探究弹簧的弹力与伸长量的关系及实验操作
2.教学难点:弹力有无的判断及弹力方向的判断
教学策略设计
1.教法:实验探究式教学法,演示法,启发式讲授,多媒体辅助法
2.学法:自主学习法,观察法,归纳法
教学用具
1.实验仪器:弹簧,橡皮泥,海绵,演示胡克定律的米尺,挂钩,力传感器
2.多媒体:ppt,图片,视频资料
教学流程图
情景激疑,导入新知
探究活动
观察社会,构建新知
弹力产生的原因、方向、几
种常见弹力的知识
弹力
合作探究,深化理解
弹力方向的确定
弹力有无的判断
实验设计,学以致用
胡克定律,探究弹力大小
与形变量大小之间的关系
随堂练习,课堂小结
巩固知识,加深印象
八、教学过程
教学环节与教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
【情景激疑
导入新课】1.从生活中常见的形变入手,由手压弹簧、手弯直尺、手按橡皮泥等现象,引入形变的概念。观察两种形变,思考并分析两种形变有什么不同引入两种形变的概念4.探究活动:微小形变放大法
【引导

同学们,用手中有的弹簧、直尺、橡皮泥等工具,将其进行挤压,讨论物体发生了什么变化。【引导并提问】
请同学们观看老师手里的弹簧,手用力压弹簧时发生了什么变化,再如用手弯曲直尺,手压橡皮泥等,如PPT上面的几张图片,可以发现上述物体都发生了哪些变化?【引导并提问】
既然我们已经了解了形变的概念,接下来我们再来观察弹簧的形变与橡皮泥的形变有什么不同吗?【总结】
物体受力发生形变,撤力以后,能够恢复原状为弹性形变,不能自动恢复原状为塑性形变。【引导并总结】
有一些物体眼睛根本观察不到它的形变,比如一些比较坚硬的物体,但是这些物体都有形变,只不过形变很微小。因此我们采用放大法来观察微小形变,请同学们观看多媒体,体会放大法的物理思想。
【动手操作】
学生任意将弹簧、橡皮泥等进行挤压【回答】
物体的形状或体积发生了改变【回答】
弹簧在挤压后可恢复原状,橡皮泥在挤压后不能恢复原状。【思考】
通过老师播放的演示实验会加深学生们对放大法观察微小形变的印象,体会物理实验的奇妙之处。
在新课授课之前,需要对相关概念有所掌握,利用生活中常见的几种物体,进行实际操作,可以很快的引导学生们理解形变的概念,从而对弹力的定义有所了解。用弹簧与橡皮泥生活中两种常见的物品,可以加深学生们对于弹性形变与塑性形变概念上的区分微小形变放大法的学习,加深同学们对任何物体都会发生形变的理解,同时体会到物理实验的神奇之处,提高对物理的兴趣,掌握物理探究方法。
【观察体会
构建新知】物体发生弹性形变后恢复原状,对与它接触的物体会有什么作用呢?实例分析1实例分析2引入弹力的概念3.弹力的方向4认识生活中常见的几种弹力,对典型弹力进行受力分析
【引导并提问】
我们现在一起来进行下面的操作:用手扯住弹簧或橡皮筋的两端,在其的弹性限度范围内拉弹簧或橡皮筋,使其发生形变。在操作的同时,用心体会一下手与弹簧或橡皮筋之间的相互作用。思考手有什么感觉,为什么会有这种感觉?再进行实验2两手拇指根处相互挤压,发生形变。用心体会两手间的相互作用。【提问】
通过观察分析上述两个实例,同学们能够总结出弹力的产生的条件吗?【总结】发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它直接接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力【引导并提问】
我们学过力的三要素:大小、方向、作用点,很明显,弹力的作用点在相互接触的物体表面,那么通过前面的实验,大家体会下弹力的方向应是如何呢?【引导并提问】
请同学们观看PPT的几幅图片,我们来了解生活中常见的几种弹力,并且对典型弹力--支持力和压力进行受力分析
【思考猜想】
在老师的指导下拉伸或挤压弹簧,按压橡皮筋,两手拇指处相互挤压,发现手受到力的作用,向相反的方向挤压手,手有种被“挤压”的感觉【回答】
两个直接接触的物体并且发生弹性形变,就会产生弹力【思考并回答】
在手挤压弹簧时,弹簧给手一个向上的力,促使物体恢复原状,方向与物体发生形变的方向相反,指向物体恢复原状的方向【思考回答】
日常生活中的压力、拉力、推力、支持力等都符合弹力的定义,因此都属于弹力范畴,压力和支持力都是弹力,方向垂直于与接触面,由施力物体指向受力物体。绳的拉力也是弹力,方向沿绳收缩的方向
由两个实例引出弹力的概念,加深对概念的理解,让学生通过亲身感受的出弹力的定义,激发学生们学习的兴趣,使课堂氛围更为活跃及时进行总结,让学生们明白前面知识的学习都是在为学习弹力的概念进行铺垫,加深印象。再次由课堂回归到生活,使课堂不那么枯燥乏味。认识生活中常见的几种弹力,说明弹力存在于生活中,使同学们产生将物理知识应用于生活的欲望,提高对物理学科的兴趣。
【合作探究
深化理解】各种接触面间弹力方向的确定⑴点与平面接触⑵点与曲面接触⑶曲面与平面接触⑷曲面与曲面接触2.弹力有无的判断
【引导并提问】
现在我们来具体分析弹力在不同情况下的弹力方向。首先讨论在点与面的接触时,弹力的方向是指向哪里的?请同学们对在光滑斜面上的木板进行受力分析,标出弹力的方向【提问】
同理对球与半球形的碗进行受力分析,标出此时的弹力方向【引导并提问】
研究过点与平面、曲面之间接触产生的弹力方向后,接下来研究曲面与平面接触产生的弹力方向又是指向哪里呢?【提问】
那么曲面与曲面接触呢?【总结】我们对几种不同情况下的弹力方向进行总结:弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状方向;轻绳(或橡皮条)对物体的弹力方向,沿绳指向绳收缩的方向;点与面接触时的弹力方向,过接触点垂直于接触面(或接触面切线方向)而指向受力物体;平面与平面接触时弹力的方向,垂直于接触面而指向受力物体;曲面与平面接触时弹力的方向,在接触点与球心的连线上而指向受力物体曲面与曲面相接触时弹力的方向,垂直过接触点的分切面,通过两球球心而指向受力物体。【引导并提问】
在对弹力的方向确定后,我们再来研究如何判断弹力的有无,判断弹力有无的常用方法有替换法、撤去法、假设法,现在我们共同来分析并体验这种判断弹力有无的方法。
【思考并回答】
利用受力分析,由力的平衡原理,对木板进行受力分析,弹力的方向过接触点垂直平面指向受力物体【回答】
点与曲面间的弹力方向:与过接触点的切面垂直并指向受力物体【思考并回答】
曲面受力集中于一点,因此曲面与平面接触时的弹力方向为:过接触点垂直平面指向受力物体【回答】曲面与曲面接触弹力的方向为与过接触点的公切面垂直并指向受力物体【思考分析】弹力的方向指向恢复使物体恢复原状的方向,即指向受力物体【思考分析】
对物体进行受力分析,假设法+共点力平衡法
对弹力方向的确定需要分为许多不同种情况,在每种情况下举一个例子让学生们观察,并由学生自己来进行受力分析,画出弹力的实际方向,明确弹力的方向是垂直于接触面的,且指向受力物体,加强学生们对弹力方向的掌握,突破重难点。及时对弹力方向进行总结,加深对如何判断弹力方向的认识,及时巩固,以防学生们记忆模糊,将所学知识混淆。掌握判断弹力有无的几种方法,学会分析总结能力,培养正确的学习观,培养自主学习的能力。
【实验设计
学以致用】探究实验,探究弹力大小与形变量大小之间的关系2,胡克定律
【引导并提问】
请同学们观察老师再压弹簧时,用力越大,它的弯曲程度是怎样的?拉弹簧时力越大,弹簧的长度如何改变?【总结】
弹力的大小与物体的形变有关,形变越大,弹力越大,形变消失,弹力随着消失【引导并提问】
我们已经掌握了弹力的定义以及方向的判断,那么弹力的大小如何计算呢?
【思考回答】
压塑料尺的力越大,塑料尺的弯曲程度越大;拉弹簧的力越大,弹簧伸长得越长。【思考分析】
通过已知弹性系数进行计算
通过实验探究,掌握实验方法以及学会通过实验得到结论的严谨性态度,学会自我总结,加深对知识的掌握程度。了解弹力大小的求法,会计算简单的弹力大小。
【随堂练习
课堂小结】通过让同学们完成教材课本P56问题与练习2、3、4三小题,巩固本节课所学知识
【引导】帮助学生们完成题目,巩固本节课所学知识,引导学生一起完成课堂小结
【思考】仔细思考,完成习题,配合老师一起完成课堂小结,巩固自己的知识框架
通过练习和小结,对课堂知识体系进行整体反馈,构建自己的知识框架,完成练习和小结,达到检测与鼓励的目的。
板书设计
十、教学反思
本节课是高中力学中的核心内容之一,学习本课是为以后的受力分析打下接触,同时让同学们在已经认识重力的基础上,再认识生活中常见的另一种力,具有承上启下的作用。如何判断弹力的方向及弹力的有无是本章的重难点,所以,在设计本课时我是从首先了解相关知识从而引出弹力的概念,鼓励学生自我思考,以学生为本,通过提问思考的方式一步步引导学生理解弹力概念。同时我着重讲解弹力的方向及如何判断弹力的有无,采用多种方式进行分析,学生通过思考、讨论、总结,逐步理解弹力方向的确定,突破重难点,最后对弹力的大小进行说明,引导学生们具有实验探究的思想,通过实验得到结论,加深对概念的理解,基本完成了课堂的三维目标。
§3.2弹力
形变
定义:物体在力的作用下体积或形状发生改变
分类:(1)弹性形变:物体在在力的作用下发生形变,撤掉力后恢复原状,如弹簧。
(2)塑形形变:物体在力的作用下发生形变,撤掉力后不能恢复原状,如橡皮泥
方法:微小形变放大法
弹力
定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它直接接触的物体产生力的作用,
这种力叫做弹力
2.条件:弹性形变+直接接触
二者缺一不可
3.方向:与物体发生形变的方向相反,指向物体恢复原状的方向
4.常见的几种弹力:支持力、压力、拉力、推力
三、各种接触面间弹力方向的确定
1.点与平面接触
2.点与曲面接触
3.曲面与平面接触
4.曲面与曲面接触
判断弹力有无的方法:替换法、撤去法、假设法
胡克定律
F=kx
(
计算弹力的大小)
K:弹簧的劲度系数,单位:N/M,由弹簧本身性质决定
X:弹簧的形变量(伸长量或缩短量,不是弹簧长度)