力的存在（第2课时）[下学期]

第3节 力的存在
[第二课时]
弹力和弹簧测力计
[教学目标]
1． 通过动手实验，知道弹力是由于物体发生形变而产生的力。
2． 通过探究物体形变大小与外力的关系，领悟弹簧测力计的原理；通过观察和对比，认识弹簧测力计的构造和使用方法；通过实验操作学会用弹簧测力计测量力的大小。培养学生的实验操作能力
3． 知道国际单位制中力的单位“牛顿（N）”。
4． 经历橡皮筋测力计的制作和设计，测头发承受的最大拉力的实验，培养学生乐于参与，勇于创新的意识和设计，制作的能力。
[教学用具]
每个学习小组分配如下器材：橡皮筋2根，弹簧2只，钩码2只，弹簧测力计1只，塑料尺（钢皮尺）（可由学生自带）1根，约3mm宽20cm长的纸条。
[教学重点和难点]
重点：弹力的形成原因，弹簧测力计的正确使用。
难点：形变产生弹力。
[教学过程设计]
1教时
新课教学：
一、复习提问
1．什么是力？力产生的效果有哪些？
2．在弹簧下挂一物体，物体对弹簧有一拉力，施力物体和受力物体各是什么？说明这个力产生什么效果。
课题引入：
让学生用手拉橡皮筋，体验手上的感觉；再压弹簧，体验手上的感觉。
二、新课引入
从上述体验，我们可以得出如下结论：
1．物体受到作用力，形状会变化，叫形变。　　　　　　　　（板书）
2．物体发生形变时，能（对别的物体）产生力，这个力叫弹力。　　　（板书）
教师提出本节课的课题及学习目标
一、弹力和弹簧测力计 （板书）
教师提出问题：
请同学再次拉橡皮筋，注意对比：拉得长与拉得短，手上的感觉一样吗？
由学生通过体验，一般会得出如下结论：拉得越长，手感觉受到的弹力越大。
教师再提问： 压缩弹簧，会有同样的结论吗？
学生再次活动体验，可以得出：有同样的结论。
教师提问： 在什么情况下弹力才会出现？
学生经过简单讨论后可得出结论：当物体出现形变时。
．弹簧秤的原理
教师演示并讲解：我们知道，弹簧受到拉力就要伸长，拉力越大，弹簧伸长的越长。弹簧秤就是根据这个原理制成的。
教师：要测量力的大小，首先应该规定力的单位。在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛。这是为了纪念伟大的科学家牛顿而命名的。
牛顿这个单位是怎样规定的，在初中阶段暂时不能讨论，我们只要对“牛顿”这个力的单位有初步的感性认识就够了。
教师：生活中我们发现有的力很大，有的力很小。起重机把大块的建筑材料吊起来，起重机对物体向上的拉力非常大。我们背着书包上学，我们用的力很小。我们需要对力的大小进行测量。多大的力是1牛顿？你拿起两个鸡蛋所用的力大约是1牛顿。拿起一块砖用的力大约是20牛顿。运动员举起杠铃时需要用1000至3000牛顿的力。
教师启发：当物体出现形变时会产生弹力，是否可以用来作为测量力的大小的依据？
学生经过简单思索可以回答：可以。
教师引出下一个课题：弹簧测力计的研究。
指导学生阅读教材，找出“弹簧测力计的原理”：（板书）
作用在物体上的外力越大，物体的形变就越大。（板书）。
＜自然过渡到弹簧测力计的认识和使用＞
指导学生自主学习活动，教师提出学习要求：
①认识“牛顿”――力的单位
教师：有了力的单位还不够，要测量力的大小还需要有测量工具。测量力的工具是测力计，常用的测力计是弹簧秤。
②观察弹簧测力计，能说出它的主要构件名称，测量范围，分度值。
（学生观察、回答：弹簧秤上的刻度数值用牛顿作单位）
（2）弹簧秤上最大刻度的数值是多少？
教师：弹簧秤上最大刻度数值就是这个弹簧秤的量程。弹簧秤受到的力最大不能超过它的量程，否则弹簧秤就会损坏。
（3）弹簧秤的最小刻度是多少？
（学生回答：0.2牛顿）
教师：不同的弹簧秤的最小刻度不一定相同，应该根据刻度数值和格的数目去计算。
（4）零刻度的调整
教师：看看你所用的弹簧秤，当不受拉力时，指针是不是对准零刻度线，如果没对准，请你调整好。
（学生调整）
教师：使用弹簧秤测量力的大小时，应该先观察它的量程和最小刻度，进行零刻度的调整。
3．学生实验
（1）用手拉弹簧秤的钩，大家亲自感受1牛顿2牛顿和5牛顿的力有多大。
（学生操作）
（2）每人一个木块，用弹簧秤拉着它在空中静止不动，测量拉力。
（学生操作）
（3）使木块匀速直线上升，拉力多大？
（学生操作）
（4）木块在水平桌面上匀速直线运动，拉力多大？
（学生操作）
教师：从刚才的实验可以看出，同一个木块在空中静止和匀速直线上升时，拉力大小相等。拉着木块在桌面上匀速直线运动时所需要的力远比拉着它匀速上升时的拉力小得多。正因为这个道理，很多沉的东西我们搬不动，但是可把它推动。
（5）用小纸条拉测力计，一直到小纸条拉断为止。注意拉断瞬间测力计上的示数。
问：这个示数表示了什么意思？
生：纸所承受的最大拉力。
5）现在用一根头发拴在弹簧秤的钩上。测量将头发拉断时的拉力多大。
（学生操作）
教师：人的头发的强度随人的年龄大小而变，成年人的头发强度大，小孩和老人的头发强度小。
五、总结
1．力的单位是牛顿，简称牛，用字母N表示。
2．力的大小用测力计测量，常用的测力计是弹簧秤。
3．使用弹簧秤时，应先观察它的量程和最小刻度，进行零刻度的调整。测量力时，不得超过它的量程。
参考资料·牛顿生平
牛顿 Sir Isaac Newton(1642—1727)是伟大的英国物理学家和数学家。他出生于林肯郡伍尔索普的一个农村家庭，恰与伽利略的去世是同年。
牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只有3磅，差点夭折。他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，有些迟钝，学习成绩不佳。但他意志坚强，有不服输的劲头。据说，一次班上功课第一的“小霸王”欺侮他，踢了他的肚子一脚。牛顿被迫鼓起勇气与他较量，同时暗下决心在功课上一定要超过小霸王。他告诫自己说：“无论做什么事情，只要肯努力，是没有不成功的。”经过刻苦努力，牛顿超过了小霸王，一跃而为全班第一。
牛顿12岁进金格斯中学上学。那时他喜欢自己设计风筝、风车、日规等玩意。他制作的一架精巧的风车，别出心裁，内放老鼠一只，名曰“老鼠开磨坊”，连大人看了都赞不绝口。
1656年牛顿继父去世，母亲让牛顿停学务农，但他学习入迷，经常因看书思考而误活。在舅舅的关怀下，1661年，他进入剑桥大学三一学院学习，得到著名数学家巴罗的赏识和指导。他先后钻研了开普勒的《光学》、欧几里得的《几何学原本》等名著。1665年大学毕业，成绩平平。这年夏天伦敦发生鼠疫，牛顿暂时离开剑桥，回到伍耳索普乡下待了18个月。这18个月竟为牛顿一生科学的重大发现奠定了坚实的基础。1667年牛顿返回剑桥大学，进三一学院攻读研究生，1668年获得硕士学位。次年巴罗教授主动让贤，并推荐牛顿继任“卢卡斯自然科学讲座”的数学教授。时年牛顿27岁，从此在剑桥一待30年，1672年牛顿入选英国皇家学会会员；1689年当选为英国国会议员；1696年出任皇家造币厂厂长；1703年当选为皇家学会会长；1705年英国女王加封牛顿为艾萨克爵士。
牛顿是17世纪最伟大的科学巨匠。他的成就遍及物理学、数学、天体力学的各个领域。
牛顿在物理学上最主要的成就是发现了万有引力定律，综合并表述了经典力学的3个基本定律——惯性定律、力与加速度成正比的定律、作用力和反作用力定律；引入了质量、动量、力、加速度、向心力等基本概念，从而建立了经典力学的公理体系，完成了物理学发展史上的第一次大综合，建立了自然科学发展史上的里程碑。其重要标志是他于1687年所发表的《自然哲学的数学原理》这一巨著。
在光学上，他做了用棱镜把白光分解为七色光(色散)的实验研究；发现了色差；研究了光的干涉和衍射现象，发现了牛顿环；制造了以凹面反射镜替代透镜的“牛顿望远镜”。1704年出版了他的《光学》专著，阐述了自己的光学研究的成果。
在数学上，牛顿与德国莱布尼兹各自独立创建了“微积分学”；他还建立了牛顿二项式定理。牛顿在声学、热学、流体力学等方面也有不少研究成果和贡献。
牛顿的一生遇到不少争论和麻烦。例如，关于万有引力发现权等问题，胡克与他争辩不休，差点影响了《原理》的出版；关于微积分发明权的问题，与莱布尼兹以及德英两国科学家争吵不止，给内向的牛顿带来极大的痛苦。40岁以后，他把兴趣转向政治、化学(贱金属变成黄金)、神学问题，写了近200万言的著作，毫无价值。常言道“人无完人，金无足赤”，牛顿也是如此。但是牛顿终归是伟大的牛顿，他的科学贡献将永载史册。
1727年3月31日，牛顿因肾结石症，医治无效，在伦敦去世，终年86岁。他死后被安葬在威斯敏斯特大教堂之内，与英国的先贤们安葬在一起。后人为纪念他，将力的单位定名为牛顿。英国著名诗人A·波普为他写了一个碑铭，镶嵌在牛顿出生的房屋的墙壁上：
“道法自然，久藏玄冥；
天降牛顿，万物生明。”