高中物理 第二章 第3节 弹力教学设计 教科版必修11

第三节 弹力教学目标：知识与技能 1知道常见的形变，知道什么是弹力，理解弹力产生的条件2知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力；能画出不同情况下，上述弹力的方向3知道在弹性限度内，形变越大弹力越大知道胡克定律过程与方法 1创设物理情境，通过对具体现象的分析，体会弹力是如何产生的渗透物理研究方法2通过实验“放大了的微小形变”及其他常见的“放大”方法，知道把微小变化量放大是物理学中常用的方法3通过实验探究的方式理解胡克定律，重点强化对数据进行分析与论证的环节情感、态度与价值观 1通过对“微小量放大”方法的了解，体会物理方法的精妙，发展对科学知识的好奇心与求知欲2通过分组实验、探究规律的过程，体会科学探究的过程，增强团队意识，加强动手能力及语言表述能力教学准备：演示实验：橡皮筋、橡皮泥、拉力器、弹簧、小车、装满水的较大气球、薄木板、瓶塞上插有细管的大玻璃瓶（最好用横截面是椭圆形的瓶）、平面镜、激光器、铁块学生实验：铁架台、钢尺（50cm）、弹簧、钩码（若干）、坐标纸教学过程：（一）引入初中我们已经学习过的常见力有重力、摩擦力等，还有一些平时比较熟悉的力，如拉力、推力、压力、支持力等，但对什么是弹力可能比较陌生事实上，在日常生活中，弹力是无处不在的这节课我们就一起来研究有关弹力的问题（二） 问题研究1产生弹力的物体的共同特点是什么？ 演示实验1：拉力器被拉伸（由两名学生对拉） 演示实验2：橡皮筋被拉长演示实验3：弹簧被压缩师：上面一组演示实验，都出现了弹力，那么这些产生弹力的物体有什么共同之处吗？ 生：观察现象并讨论、总结 产生弹力的共同特点物体发生形变总结： 物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变（加波浪线的这段文字为板书，下同） 学生自我感受：指压手臂、用手压弯尺子 2是不是有形变的物体就一定会产生弹力？ 教师让学生带着如下问题观察、思考教师的演示实验： 是不是有形变的物体就一定会产生弹力？ 演示实验4： 按图1 所示装置演示弹簧被小车压缩，放手后小车运动演示实验 5： 按图2所示装置演示橡皮泥被小车压缩，放手后小车不动师：可见并不是有形变就会产生弹力的，那么 在什么情况下才有这种作用力的产生？ 学生交流对实验现象的观察、思考结果， 教师在此基础上引导学生得出如下结论： 当物体发生了形变后不一定对与它接触的物体施加作用力；只有当物体发生了能恢复原状的形变时才会对与它接触的物体施加作用力指出：我们把停止用力后物体能完全恢复原状的这种属性称为弹性，具有弹性的物体称为弹性体，如橡皮筋、弹簧、海绵块等是典型的弹性体；把停止用力后物体不能恢复原状的这种属性称为范性这样按停止外力作用后物体能否恢复原状我们可以把形变分为弹性形变与范性形变弹性形变：停止用力后物体能完全恢复原状的形变范性形变：停止用力后物体不能恢复原状的形变 3什么是弹力及弹力的产生要满足哪些条件？ 师：大家能不能从刚才的结论中为弹力下一个定义？ 教师引导学生从上述结论中抽象出弹力的概念： 发生了弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力师：那么弹力的产生要满足哪些条件呢？ 从弹力的概念出发，结合演示实验，组织学生讨论得出弹力产生的条件：（1）两物体必须直接接触；（2）接触处发生了弹性形变这是直接判断有无弹力存在的基本依据4支持力、压力、拉力、推力是弹力吗？ 教师让学生带着如下问题观察、思考教师的演示实验： 大家常见的支持力、压力和拉力都是按效果命名的力，你能找到这些力的施力物体并说明它们是如何产生的吗？ 演示实验 6： 把装满水的气球放到海绵上上演示实验 7： 用橡皮筋将装满水的气球吊起学生根据看到的实验现象思考、讨论：支持力，压力，拉力是如何产生的？ 教师总结并进一步引导学生得出结论常见的 支持力、压力、拉力，还有推力，都属于弹力 5、如何才能看见微小形变？ 师：物体发生弹性形变的时侯，会产生弹力，换句话说，有弹力的作用，就一定有弹性形变刚才有些同学可能会产生疑问：物体放在桌面上，桌面对物体有支持力的作用，这个支持力是弹力，但是，看起来桌子并没有发生形变；悬线对物体的拉力也是弹力，但看起来，悬线并没有伸长这到底是为什么呢？ 教师指出，如果桌面在铁块的重压下产生了形变的话，那么，可能因这种形变太小了使得我们无法直接观察到因此必须设计一种能够把桌面微小形变加以放大显示的装置教师启发学生运用光的反射原理设计出教材图2-3-2 “放大了的微小形变”的实验，并进行演示演示实验 8：用平面镜和激光器放大微小形变为了说明桌面微小形变的存在和桌面的形变属于弹性形变，必须让学生观察： a桌面没放铁块时光点的位置； b桌面放上铁块时光点的位置； c铁块从桌面拿起来后光点的位置教师进一步指出，从上述实验可以看出，不仅软的物体在力的作用下会发生形变， 坚硬的物体在力的作用下也会发生形变，只是后者的形变太微小，要用特殊方法加以放大显示罢了6如何确定弹力的方向？ 师：通过刚才的实验你能找到支持力的作用点和方向吗？ 教师引导学生思考得出，支持力的作用点在接触面支持力的方向垂直于接触面指向被支持的物体进一步引导学生总结出 支持力、压力的方向跟接触面垂直并指向被支持（或被压）的物体；绳子拉力的方向指向绳子收缩的方向师：既然所有的弹力，都由物体的形变产生的，那么弹力的方向有什么共同的特点呢？能不能用一句话来概括呢？ 引导学生总结出： 物体的弹力方向，总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反 ，或可表述为“总是与施力物体的形变方向相反”7弹力的大小与什么因素有关呢？ 师：大家思考一下，弹力的大小与什么因素有关呢？ 生：弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力也随着消失强调： 上面所讲的是形变与弹力的定性关系，弹力与形变的定量关系，对于不同的物体有所不同，一般来说比较复杂，我们只要求大家掌握其中一种最简单的，弹簧的弹力与弹簧形变的关系 学生实验 实验装置如图3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；弹簧的长度以及伸长量可由刻度读出做法：选择适当的钩码，挂在弹簧下端，读出弹簧自然下垂时指针所指的刻度，填入下表中并改变钩码的重量，做至少五组数据注意：要将实验装置调整妥当，待系统稳定后再读数；不要超过弹簧的弹性限度使用将实验数据填入书上52页表格数据处理：以弹簧的弹力为纵轴、弹簧伸长量为横轴建立坐标系描出几个特殊点，寻找弹簧弹力和弹簧伸长量的关系学生实验小组协作自主完成教师展示学生实验成果并小结： 弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比师：如何用一个公式来表达这个关系呢？ 总结： 可以用 Fkx 来表达，这个规律叫胡克定律其中 k 叫弹簧的劲度系数 第二课时四、判断弹力有无的办法 ：假设法，假设没有弹力，即把接触面拿掉，看状态是否改变例题：分析下列物体 A、B,各面所受的弹力及其方向，物体均静止，接触面均光滑AA AA 例题2： 一根弹簧在弹性限度内，对其施加30N 的拉力时，其长为 20cm ，对其施加30N 的压力时，其长为14cm ，试求该弹簧的自然长度和它的劲度系数 作业：三级跳基础达标