人教版 (新课标)必修12 弹力教案

3.2 弹力  教案（三）

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