科学探究弹力教案Word格式.docx
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胡克定律的实验探究
【教学难点】弹力的有无及方向的判断
【教学过程】
【导入新课】
图片引出形变。
【新课讲授】
一、形变与弹力
(一)形变的定义及分类
总结形变特点,得到形变定义,“我们把物体发生的伸长、缩短、弯曲等形状的变化称为形变(deformation)。
”
思考:
坚硬的物体会不会也发生形变?
观察用激光演示桌面的微小形变和演示大玻璃瓶的微小形变的实验。
得出“坚硬物体也会发生形变”的结论。
观察图片并思考:
撤去外力后,这些物体能否恢复原状?
得到弹性形变的概念。
弹性形变:
某些发生形变的物体在撤去外力后能恢复原状,这种物体称为弹性体,对应的形变称为弹性形变(elasticdeformation),如压缩的弹簧、拨动的琴弦等。
得到范性形变的概念。
范性形变:
有些物体发生形变后不能恢复原状的形变
当用较小的拉力拉弹簧时,撤去拉力,弹簧能否恢复原状?
当用很大的力把弹簧拉直时,撤去拉力,弹簧能否恢复原状?
通过引导学生思考这两个问题,得出弹性限度的概念。
弹性限度:
弹性体的形变不能无限增大,若超过一定的限度,撤去外力时物体就不能恢复原状,这个限度称为弹性限度。
(二)弹力的概念
手压弹簧,弹簧发生压缩形变弹簧向右恢复原长弹簧对小球有一个向右的弹力
得到弹力的定义:
相互接触的物体发生弹性形变时,由于物体要恢复原状,物体会对与它接触的另一物体产生力的作用,这种力称为弹力。
解读弹力的定义,得出施力物体、受力物体和产生原因。
并得出弹力的方向:
弹力的方向总是与物体形变的方向相反。
产生条件:
①物体间相互接触②物体间发生弹性形变
例1.关于弹力的产生下列说法()
A.只要两物体接触就一定产生弹力
B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C.只要两物体发生形变就一定产生弹力
D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用
通过例1对所学弹力知识进行评价、巩固。
(三)弹力的有无
圆球是否受到弹力?
根据弹力的产生条件:
接触;
有形变。
圆球与墙壁属于坚硬物体,形变与否不易直接观察,所以难点在于“如何判断弹力的有无”。
针对这一难点问题,结合PPT动画展示介绍“撤除法”和“假设法”。
撤除法
把与研究对象接触的物体撤除,看其运动状态是否发生变化,若其运动状态变化说明存在弹力,若不变化说明弹力不存在。
球不动
球向下运动
撤除下方墙壁
撤除左侧墙壁
有弹力
无弹力
2.假设法
假设与研究对象接触的物体对其有弹力作用,分析研究对象在弹力作用下的运动状态与其实际运动状态是否相符,如一致,则受到弹力作用;
如不同,则无该弹力。
球不可能保持静止
对球受力分析
假设球与物块之间有弹力
球与物块无弹力
光滑球静止在水平地面上
练习:
下列各图中A物体在O点是否受弹力?
(接触面全光滑)
A
O
o
(四)几种弹力和方向
根据弹力的几种表现形式,按照其效果可分为“拉力”、“支持力”、“压力”。
其方向根据“弹力的方向总是与物体形变的方向相反”得出。
1.拉力:
由于桶的作用使绳被拉伸,绳子要恢复原状,而对所拉物体产生的弹力,通常称为拉力。
方向:
沿绳收缩方向(竖直向上)的拉力
v轻绳的受力特点:
1.只能拉不能压;
2.轻绳的拉力一定沿绳方向;
3.同一根绳子张力处处相等。
2.支持力:
由于物块的挤压使桌面发生形变,桌面要恢复原状,对物块产生的弹力,通常称为支持力。
垂直于接触面指向被支持物体
3.压力:
由于物块发生形变,对桌面产生的弹力,称为压力。
垂直于接触面指向被压物体
练习、小球静止于光滑的接触面,画出小球所受力的示意图
二、探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系
引导学生根据实验目的和所提供的【实验器材】自主设计实验并进行数据处理,得出结论。
实验目的:
(1)探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系。
(2)了解弹簧测力计的工作原理。
【实验器材】铁架台、带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺。
学生猜想:
弹簧弹力与伸长量的大小成正比
实验设计:
根据实验目的和【实验器材】设计实验
实施实验:
测量并记录弹力F与形变量x大小
钩码质量m/g
弹簧弹力F/N
弹簧长度l/cm
弹簧伸长量x/(cm)
数据处理:
建立F-x坐标系,描点、连线
得出结论:
实验结论
(1)弹簧的弹力随伸长量的增大而。
(2)在误差允许范围内,弹簧的弹力大小与成正比。
讨论
(1)实验图像是否经过所有数据点?
若不是,请分析误差来源。
(2)与其他实验小组交换实验数据、图像及结论,看看是否存在差异,并分析导致差异的原因。
(3)为什么弹簧测力计可测力的大小?
为什么其刻度是均匀的?
【误差分析】
1.系统误差:
钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差。
2.偶然误差:
(1)弹簧长度的测量造成偶然误差,为了减小这种误差,要尽量多测几组数据。
(2)作图时的不规范造成偶然误差,为了减小这种误差,画图时要用细铅笔作图,所描各点尽量均匀分布在直线的两侧。
【规律方法】数据处理技巧
(1)测量有关长度时,应区别弹簧原长L0、实际总长L及伸长量x,明确三者之间的关系。
(2)建立平面直角坐标系时,两轴上单位长度所代表的物理量的值要适当,不可过大,也不可过小。
描线的原则:
尽量使各点落在一条直线上,少数点分布于直线两侧,描出的线不应是折线,而应是平滑的直线。
三、胡克定律
胡克定律:
大量实验研究表明:
在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧伸长(或压缩)的长度x成正比,即F=kx。
式中的比例系数k称为弹簧的劲度系数(coefficientofstiffness)。
若力的单位用牛顿(N),长度单位用米(m),则劲度系数k的单位是牛顿每米(N/m)。
F=kx
观察两根不同弹簧的F-X图像,得“不同弹簧的k值不同是因为弹簧的软硬不同。
总结:
k是弹簧的劲度系数,由弹簧自身结构有关。
观察下列两幅图片,加深对k值得理解。
例题2.如图所示,一根轻弹簧长度由原来的5.00cm伸长为6.00cm时,手受到的弹力为10.0N。
那么,当这根弹簧伸长到6.20cm时(在弹性限度内),手受到的弹力有多大?
通过该例题,训练学生对胡克定律的使用,体会“只要在弹性限度内,对于同一根弹簧,无论其形变量有多大,劲度系数不变。
【课堂演练】
1.2018年跳水世界杯,施廷懋三米板夺冠。
如图是运动员踩下跳板的图片,下列说法正确的是()
A.跳板面受到弹力的作用,是因为运动员的脚发生了形变
B.跳板面受到弹力的作用,是因为跳板发生了形变
C.运动员踩跳板,跳板先发生形变,运动员的脚后发生形变
D.运动员受向上的弹力,是因为运动员的脚发生了形变
2.(2019·
南安高一检测)如图所示,一个球形物体静止于光滑水平面上,并与竖直光滑墙壁接触,A、B两点是球跟墙和地面的接触点,则下列说法中正确的是()
A.物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用
B.物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用
C.物体受重力、B点的支持力作用
D.物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用
3.台球以速度v0与球桌边框成θ角撞击O点,反弹后速度为v1,方向与球桌边框夹角仍为θ,如图所示。
OB垂直于桌边,则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中,正确的是()
A.可能沿OA方向
B.一定沿OB方向
C.可能沿OC方向
D.可能沿OD方向
4.由实验测得某弹簧的长度L和弹力F的关系如图所示,求:
(1)该弹簧的原长为多少?
(2)该弹簧的劲度系数为多少?
【课堂小结】
一、形变
能恢复到原来形状的形变
不能恢复到原来形状的形变
二、弹力及产生条件
1.定义:
弹力的方向:
弹力的方向总是与形变物体的方向相反。
2.产生条件:
三、弹力的分类及方向
1.拉力
2.支持力
3.压力
四、胡克定律
在弹簧的弹性限度内,弹力F与形变量x的大小成正比。
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