高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第二节 弹力第2课时教学设计及反思

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第二节 弹力第2课时教学设计及反思，共4页。教案主要包含了胡克定律，弹力的应用等内容，欢迎下载使用。

教学目标
1．理解胡克定律，能根据胡克定律来求解弹力的大小。
2．经历验证胡克定律的过程，并在此过程中再次体会线性拟合的应用。
3．在验证胡克定律的过程中，体会科学探究的方法，体会数学在物理中的应用。
教学重难点
教学重点
胡克定律、验证胡克定律的实验设计、验证胡克定律的数据处理
教学难点
胡克定律、验证胡克定律的实验设计、验证胡克定律的数据处理
教学准备
多媒体课件、铁架台、打点计时器(及相应配套器件)、重物
教学过程
引入新课
教师设问：展示手撑竿跳高的图片和汽车减震器的图片。
教师口述：弹力有大有小。发生形变的撑竿可以将人弹起，而汽车的减震器可以撑起汽车。那么，弹力的大小与哪些因素有关呢？
讲授新课
一、胡克定律
教师活动：讲解胡克定律。
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(或压缩量)的关系则比较简单。
1678年，英国物理学家胡克研究后得出结论：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比其表达式为
F=kx
这一结论称为胡克定律。式中k称为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m。不同的弹簧，其劲度系数不同，k是表征不同弹簧品质的重要指标，在F-x图像中表示不同的斜率。
弹簧都有一定的弹性限度当弹簧的形变超出这个限度时，胡克定律就不再适用。
教师活动：演示探究弹簧弹力与其伸长量关系的实验。
教师设问：弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。那么，弹簧在弹性限度内，弹力的大小与其伸长量是否真的成正比呢？我们怎么来探究这个问题呢？
学生活动：学生之间讨论探究弹簧弹力与弹簧形变量关系的实验设计。
教师活动：讲解探究弹簧弹力与弹簧形变量关系的实验设计。
师生活动：个别学生上讲台操作实验，教师作必要指导。
(1)把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。
(2)然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，设计实验记录表格，记录弹簧在不同拉力下伸长的长度。弹簧的弹力等于钩码对弹簧的拉力。
(3)以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系。根据表格中的实验数据，在坐标纸上描点，作出F-x图像。
教师活动：设问F-x图像的规律。
学生活动：思考教师所提问题，然后集体回答。
教师口述：从图像中，可以看出这些点大致在同一条直线上。因此我们可以断定弹簧的弹力与弹簧的伸长量就是线性的关系。因此这时我们可用一条直线来连接这些数据点。这时我们应该如何来连接这些数据点？
学生活动：思考教师所提问题。
教师活动：演示线性拟合F-x图线。
师生活动：教师引导学生总结弹力的大小与弹簧伸长量的关系。
弹簧的伸长量越大，弹簧的弹力越大。弹簧的弹力与它的伸长量成正比。
二、弹力的应用
教师活动：展示汽车减震器的图片，讲解弹力在减震方面的应用。
师生活动：列举弹力在其他方面的应用。
典题剖析
例1 竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4 N的物体时弹簧长度为12 cm；挂一重为6 N的物体时弹簧长度为13 cm，则弹簧原长为多少？劲度系数为多少？
解：设弹簧的原长为L0，劲度系数为k，设挂G1＝4 N的重物时弹簧的长度为L1，挂G2＝6 N的重物时弹簧的长度为L2，则L1＝12 cm，L2＝13 cm，由胡克定律得
G1＝k(L1－L0)
G2＝k(L2－L0)
代入数据解得L0＝10 cm，k＝200 N/m。
即弹簧原长为10 cm，劲度系数为200 N/m。
例2 由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图像如图所示，求：
(1)该弹簧的原长为多少？
(2)该弹簧的劲度系数为多少？
解：(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为L0＝15 cm。
(2)据F＝kx得劲度系数
k＝eq \f(F,x)＝eq \f(ΔF,ΔL)
由图线可知，该弹簧伸长ΔL＝(25 cm－15 cm)＝10 cm时，弹力ΔF＝50 N。所以
k＝eq \f(ΔF,ΔL)＝eq \f(50,10×10－2) N/m＝500 N/m
课堂小结