人教版高一物理必修一　第三章3．2弹力 教案

3.2弹力
教学流程:
【新课引入】
上节课我们学习了力的相关知识，请同学们回忆下力的作用效果有哪些;
(改变物体的运动状态；使物体发生形变）
那么什么叫做形变呢？
发生形变的物体又具有怎样性质呢？
这节课我们就来研究这一问题，学习弹力。
【新课讲授】
1、弹性形变和弹力
1.形变
定义：物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变。
注意：形变有两种形式，一是形状的改变，如压弯的直尺，折叠起来的纸张等；二是体积的变化，如压扁的篮球，推动密封注射器活塞，活塞内液体被压缩，体积变小等。
2.弹性形变：
定义：有些物体在形变后能后恢复原来的形状，我们称之为弹性形变。
例如：用手把橡皮筋拉长，松手后，橡皮筋又会恢复原长；坐在沙发上，沙发会凹陷下去，当不坐它的时候就会恢复原状；再如教材图中的弹簧；
3.弹力
在图甲中，让一个载有重物的小车靠近处于拉长的状态的弹簧，弹簧恢复原长时候就会产生一个作用力，作用在与他接触的小车上而使小车运动；
在乙图中，弹簧处于压缩状态，恢复原长时同样会对与他接触的小车有力的作用，而使小车运动。
我们发现，发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体就会产生力的作用，我们称之为弹力。
定义：
产生条件：
1　两物体要直接接触
2　接触面要发生弹性形变
弹性限度：
通常弹性形变越大，产生的弹力越大，但是若物体的形变过大，超过一定限度，撤掉作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，我们把这个限度叫做弹性限度。
注意：物体受力就会发生形变，但是有时候形变较小不易被观察到，我们称之为微小形变，我们通常采用放大法来观察他。例如：在一个附有橡胶塞的玻璃瓶中装满水，在瓶塞上插入一个细管，这样挤压玻璃瓶产生的微小形变就可以通过细管中水柱变化来观察到。为使现象明显，我们通常用有颜色的液体。

2、几种弹力
1、压力和支持力
产生：
书放在桌子上，在它们的接触面会产生微小形变，则会产生弹力。
由于桌子发生了形变，为了恢复原状，对与它接触的书产生弹力，就是支持力；受力物体是书，施力物体是桌子。支持力的方向垂直接触面指向受力物体即书；
由于书发生了形变，为了恢复原状，对与它接触的桌子产生弹力，就是压力；受力物体是桌子，施力物体是书。压力的方向垂直接触面指向受力物体即桌子。
总结：
压力和支持力都是弹力，方向垂直于接触面，指向受力物体。
2.绳的拉力
用绳子吊起一个灯泡，由于灯泡重力作用，使绳发生了微小形变，对与它接触的灯泡产生弹力，即绳对灯向上的拉力，方向沿着绳向上；
由于灯发生微小形变，对与它接触的吊绳产生弹力作用，即灯对绳的拉力，方向沿着绳向下。
总结：
绳的拉力是弹力，方向沿着绳，指向绳的收缩方向。
3.杆的弹力

用杆支撑起一个重物，由于重物重力作用，使杆发生微小形变，对与它接触的物体产生弹力，即杆对物体的支持力，方向沿着杆指向受力物体即重物；

一个杆静止靠在墙角，墙面和地面均粗糙。
墙面发生微小形变，对与其接触的杆上端产生弹力作用，方向垂直接触面指向受力物体即杆；
同时杆上端发生微小形变，对与其接触的墙面产生弹力作用，方向垂直接触面指向受力物体即墙面；

同样地面发生微小形变，对与其接触的杆下端产生弹力作用，方向垂直接触面指向受力物体即杆下端；杆下端发生微小形变，对与其接触的地面产生弹力作用，方向垂直接触面指向受力物体即地面
总结：杆的弹力比一定沿着杆，具体问题具体分析。
3、弹力方向的判断方法
1.根据接触方式分为：面与面、点与面、点与点

(1) (2) (3)
垂直于接触面指向受力物体
过点垂直于接触面的切面指向受力物体
垂直于接触点的切面指向受力物体
2.根据材质：轻绳、轻杆、轻弹簧


轻弹簧：弹力方向沿着恢复原长的方向。
3、胡克定律
弹簧是最典型的、最常见的可以发生弹性形变的物体，下面我们就研究下弹簧的弹力大小与那些因素有关：
【实验探究】
参考实验案例
如图3—2—6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1 mm，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50kg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稳，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3—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．

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．
实验表明：
胡克定律：在弹性限度内弹簧发生弹性形变时，弹簧的弹力大小F与伸长（或缩短）量x成正比，即
公式：
其中：
k为弹簧的劲度系数
单位:牛顿每米 N/m
k越大，弹簧越硬；k越小，弹簧越软。