高中物理 第三章 相互作用教案 新人教版必修1

《高中物理 第三章 相互作用教案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第三章 相互作用教案 新人教版必修1（10頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第三章 相互作用 3.2 彈力 ★教學目標 (一) 知識與技能 1. 知道彈力是接觸力，本質是電磁力。 2. 知道形變、彈性形變的概念，理解彈性限度 3. 知道什么是彈力，掌握彈力產生的條件 4. 知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力，會確定它們的方向 5. 知道彈簧形變與彈力的關系，掌握胡克定律 (二) 過程與方法 6. 觀察演示實驗，把看到的現(xiàn)象與已有的經驗結合起來，細細體會彈力的產生。 7. 通過觀察桌面微小形變的演示實驗，體會物理研究中的放大思想。 8. 在實驗中學會數(shù)據的處理能力。 (三) 情感態(tài)度與價值觀 9. 在探究物理規(guī)律的過程中，感受學習物理的樂趣

2、，把親自探究出的規(guī)律與平時對彈力的認識相結合，體會物理規(guī)律的價值 10. 真實準確地記錄實驗數(shù)據，體會科學的精神和態(tài)度在科學探究過程的重要作用 ★教學重點 1. 彈力產生的條件及方向的判定 2. 胡克定律 ★教學難點 1. 彈力有無的判斷及彈力方向的判斷 ★教學過程 新課引入： 復習形變概念，讓學生親身感受推、拉、提、壓、舉等相互作用，并在教師的引導下，觀察分析現(xiàn)象，培養(yǎng)學生抽象概括的能力，并導人新課。 新課教學： 一、彈性形變及彈力 通過拉長和壓縮彈簧，使學生認識彈性形變，并理解彈性限度。啟發(fā)學生思考推、拉、提、壓、舉等力是怎樣產生的？ 如果物體的形狀或體積發(fā)生變化

3、，那么我們說物體發(fā)生了形變。 如果你用手去壓桌面或推墻面，桌面和墻面會發(fā)生形變嗎？ 演示實驗：演示桌面微小形變（沒有儀器也可以簡單一點：用激光燈照射桌面上的一塊小鏡子，擠壓桌面，會發(fā)現(xiàn)被反射到天花板上的亮點有明顯的移動。） 思考：刻度尺上的光點為什么會上下移動呢？有同學能畫出實驗中激光的光路圖嗎？ 讓幾個學生上黑板畫光路圖，其余學生在各自座位上作圖，教師巡視并指導。 師生討論分析：原來是桌面發(fā)生了形變導致平面傾角性了變化，平面鏡角度變化致光點上下移動。由此可見：我們用手壓桌面時，桌面是發(fā)生了形變，只不過形變比較微小，肉眼看不出來，剛才的這個演示實驗可以

4、把這個微小變化進行放大。 教師總結：將微小的變化放大，是物理學研究問題中常用的方法，大家還可以看課本中“有機玻璃的形變”這張圖，多多體會放大思想，在以后的探究實驗中學會運用這種思想。 課后思考：當你用力握一個圓底玻璃瓶時，玻璃瓶發(fā)生形變了嗎？ 如果發(fā)生了形變，你可以設計一種方法把這肉眼看不見的形變放大嗎？ 解決方法：取一只玻璃瓶（圓底），里面盛滿水，用穿有透明細管的橡皮塞封口，使水（將水造色：紅色或綠色）面位于細管中，用手捏玻璃瓶，可以看到透明細管中水面上升，說明玻璃瓶在手的作用下發(fā)生了形變。 教師小結：通過剛才的演示實驗，我們應該可以得到一個結論：任何物體均能發(fā)生形變，不能發(fā)生形變的

5、物體是不存在的。只不過有的物體形變比較明顯，有的則比較微小，不容易觀察。對于不易觀察的微小形變，我們可以設計實驗將微小變化放大。 讓學生列舉日常生活中一些常見的形變，多媒體展示圖片。 思考題1：取一只玻璃瓶（橢圓形底），里面盛滿水，用穿有透明細管的橡皮塞封口，使水面位于細管中，用手捏玻璃瓶，可以看到透明細管中水面上升和下降，說明玻璃瓶在手的作用下發(fā)生了形變。問：捏扁的一面，水面上升還是下降？捏凸出來的一面，水面是上升還是下降？ 解：根據周長一定，圓形面積最大，可知：壓扁的一面，水面上升；壓凸的一面，水面下降。 思考題2：分析下面兩個形變 1、人走在木板上，木板會彎曲，人走后，木板

6、恢復原狀。 2、人腳踩在濕泥地上，留下一個腳印，人走后，不會恢復原狀。 ⑴這兩個形變之間有什么區(qū)別呢？ 答：一個發(fā)生形變后能夠恢復原狀，一個不能恢復原狀。 彈性形變：撤去使物體發(fā)生形變的外力后，物體能夠恢復原狀的形變叫做彈性形變（如木板）。不能完全恢復原狀的形變叫做范性形變(或塑性形變)（如泥地上的腳印）。 讓學生舉例生活中其它的彈性形變和范性形變 ⑵彈簧發(fā)生的形變是什么形變呢？彈性形變還是范性形變？ 生：應該是彈性形變吧？ 教師分析：我想大部分人都是這個答案，大家都看到了，彈簧發(fā)生形變后能夠恢復形變。但大家有沒有想過這樣一種情況，如果我用很大的力去拉彈簧并且把彈簧拉直了。那

7、彈簧還能恢復原狀嗎？ 生：不能了！ 師：那這個現(xiàn)象說明什么呢？ 生：說明物體發(fā)生彈性形變有個范圍，如果超過這個范圍就會發(fā)生范性形變 彈性限度：物體能夠發(fā)生彈性形變的最大限度叫做彈性限度。 師：橡皮泥發(fā)生的形變是什么形變呢？ 生：范性形變，捏變形了就恢復不過來了。 師：如果我在橡皮泥上放一只螞蟻，則橡皮泥肯定有形變，那螞蟻爬過之后，橡皮泥這個微小形變能恢復嗎？ …… … …… … 總結： 1、每個物體都能發(fā)生彈性形變和范性形變，只不過它們的彈性限度不同。 2、在我們研究的問題中一般認為物體的形變就是彈性形變。 二、彈力 師生一起進行以下小實驗： 實驗1：用手扯住彈簧的

8、兩端，在彈簧的彈性限度范圍內拉動彈簧，使彈簧發(fā)生形變。在操作的同時，用心體會一下手與彈簧之間的相互作用。 提問：根據力的定義，我們知道彈簧與左右手之間有力的作用，那同學們知道彈簧對左手的力是向哪個方向的？對右手的力又是向哪個方向的？為什么是這樣的方向呢？ 答：對左手的力向右手方向，對右手的力向左手方向。因為物體發(fā)生彈性形變后，由于要恢復原狀而把兩手向中間扯。 實驗2：把一把尺兩端架在兩等高書堆上，中間懸空，用手指向下壓懸空部分，使其發(fā)生形變。用心體會一下手與尺之間的相互作用。尺對手指的作用力向什么方向？為什么？ 答：方向向上。因為尺發(fā)生的彈性形變，由于要恢復原狀，會對手指有向上的力的作

9、用。 實驗3：兩手拇指根處相互擠壓，發(fā)生形變。用心體會兩手間的相互作用。左手對右手的力向什么方向？右手對左手的力向什么方向？為什么是這樣的方向呢？ 答：左手對右手的力向右，右手對左手的力向左。因為兩手相互擠壓時均發(fā)生了形變，為了恢復原狀，左右手相互往外推。 小結：以上三個小實驗分別可以看出，彈簧對手的力，直尺對手的力，兩手之間的相互作用力等這些因為物體發(fā)生了彈性形變要恢復原狀而對與之接觸的物體產生的力的作用叫做彈力。 1.彈力：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原狀，對與它接觸的物體有力的作用。這種力叫做彈力。 2.彈力產生的條件： ⑴兩物體相互接觸（接觸力）。 ⑵接觸處產生彈性形

10、變。 彈力產生實例分析： 下面我們來分析這樣三個實例 ①一本書平放在水平桌面上，我們來研究書本和桌面的形變及產生的彈力。 分析解答：因為相互擠壓，都發(fā)生了彈性形變,只不過形變比較微小，所以桌面產生向下的形變，書本被擠壓得發(fā)生了向上的形變，桌面向下凹，書本向上凹。桌面發(fā)生的形變是向下的，為了恢復原狀，它就要向上挺，這時就會對跟它接觸的物體書本產生一個向上的力。書本被擠壓得產生了向上的形變，為了恢復原狀，它就要向下挺，這時會對跟它接觸的物體桌面產生一個向下的力的作用。受力示意圖如下。 mg N mg N1 N2 N3 ②繩子下面吊著一個勻質鐵球。 F F 分析：

11、同上，繩子與鐵球的接觸處都發(fā)生了形變，繩子被拉長，發(fā)生向下的形變，鐵球同樣被拉長，發(fā)生向上的形變。所以，繩子發(fā)生形變后要恢復原狀會對鐵球有一個向上的彈力。鐵球發(fā)生形變后要恢復原狀會對繩子產生一個向下的彈力。如圖。 ③人在水平面上推木箱。 F F 分析：人手與木箱相互擠壓，人手發(fā)生彈性形變要恢復原狀就會對箱子產生向前的彈力，箱子發(fā)生形變就會對人產生向后的彈力。如圖。 判斷正誤： ① 相互接觸擠壓的物體均產生形變。 ② AB相互接觸擠壓，A發(fā)生形變要恢復原狀會對B產生力的作用，力的方向與A形變方向相反。 ③ 彈力是施力物體發(fā)生形變產生的。 ④ 物體形變的方向與使物體發(fā)生形變

12、的力的方向相同。 以上結論均正確，讓學生好好體會。 結論：以前所學的壓力、支持力、拉力、推力等從本質上講均是彈力，壓力、支持力、拉力、推力這些名稱是從效果上來命名的。 提醒：上節(jié)課的學習中，我們知道自然界有四種基本相互作用，那今天學習的彈力屬于哪一種呢？自然界的四種基本相互作用是不需要物體相互接觸就能起作用的，但是今天學習的彈力是物體與物體接觸時才產生的，是接觸力。是怎么回事呢？原因現(xiàn)在我們不講，等同學們以后進入更高的學府去了解。但結論大家要知道：彈力是接觸力，接觸力從本質上可以分為彈力和摩擦力，接觸力本質上是電磁力引起的， 3.彈力有無的判斷： ⑴直接判斷法 ①兩物體是否相互

13、接觸。 ②接觸處是否產生彈性形變。 ⑵假設存在法 例1.光滑水平面上AB兩物體緊挨著保持靜止，則它們之間有彈力嗎？ 解：直接判斷法無法判斷出，因為你根本看不出它們之間是否有彈性形變?？梢杂眉僭O法。假設AB之間有擠壓，則A對B有向右的彈力，B對A有向左的力。真是這樣，則AB均不能保持靜止，與題設矛盾。所以沒有擠壓。 A B A B ⑶解除接觸面法 ① ② ③ ④ ⑤ 地面粗糙 例2.分析下列各種情況下小球所受的彈力（除圖④外各接觸面均光滑）,并畫出各接觸面上彈力的示意圖。 解：各種情況中各接觸面上彈力的示意圖分別如下圖所示。 FN ①

14、 FN ② FN ③ FT ⑤ FN1 ④ FN2 地面粗糙 ⑷狀態(tài)分析法 例3.A、B兩物塊疊放在一起由靜止釋放，請分析A、B之間的彈力。 解答：由于A、B一起自由下落，運動狀態(tài)完全相同，所以A、B之間的彈力為零。 A B ① ② ③ 思考：如果將A、B按右圖所示①②③三種方式拋出，A、B 之間的彈力又怎樣？ 提醒：以上四種方法視情況而定，不一定適用于所有情況。 例4.關于彈力的產生，下列說法正確的是（D ） A. 只要兩物體接觸就一定有彈力。 B. 只要兩物體相互吸引就一定有彈力。 C. 只要有形變就一定有彈力。

15、 D. 只有發(fā)生彈性形變的物體才會對跟它接觸的物體產生彈力的作用。 4.彈力方向的判斷： ①兩平面接觸：垂直于接觸面。 ②點面接觸：垂直于面。 ③點點接觸：垂直于公切面。 ④輕繩（不計質量）：沿繩子收縮的方向。 ⑤輕桿（不計質量）：不一定沿桿的方向。如下圖所示。 F G A B C D E O1 O2 A B C D E O1 O2 FC FE FE FB FD 例5.如圖所示，試分析直桿AB和圓球O2所受的彈力并畫出彈力的示意圖。 解：本題包括了平面與曲面、曲面與曲面、平面與點、曲面與點等

16、多種接觸面的情況，根據各接觸面上彈力方向的特點分析可得，B、C、D、E各點彈力所圖所示。 例6.分析下圖中A點的受力情況。 A B C A B C 解：假設AB不在會怎樣，AC不在或者用細繩替代會怎樣，或聯(lián)想到人的手臂，即可得到正確的受力圖。 三、胡克定律 我們知道彈力是由形變產生的，在彈性限度內，形變越大，彈力就越大。形變消失，彈力消失。彈力與形變之間的定量關系一般是比較復雜的。但也有比較簡單的，比如彈簧?，F(xiàn)在我們就來研究彈簧的形變量與產生的彈力之間的關系。 請大家自己來設計一個實驗，尋找彈簧的彈力與彈簧形變量之間的關系。 學生設計實驗，

17、然后分組實驗 參考實驗 如圖所示，用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，系統(tǒng)靜止時，彈簧的彈力等于所懸掛鉤碼的總重；彈簧的長度及伸長量可由刻度尺測出． 注意事項 (1)本實驗要求定量測量，因此要盡可能減小實驗誤差．標尺要豎直且緊靠指針以減小讀數(shù)帶來的誤差，每次改變懸掛鉤碼個數(shù)后，要待系統(tǒng)穩(wěn)定后再讀數(shù)． (2)實驗中所提供的米尺精確度為1 mm，應估讀一位． (3)彈簧組的說明書已說明每個彈簧的彈性限度，注意不要超過它的彈性限度使用。 實驗步驟: (1)組裝器材 (2)首先將實驗裝置調整妥當(如整個裝置是否豎直平穩(wěn)，標尺與彈

18、簧的距離是否合適，標尺面與彈簧上的指針是否在同一平面內，是否便于讀數(shù)等)。 (3)讀出彈簧自然下垂時指針所指刻度。 (4)懸掛50g鉤碼一個，待穩(wěn)定后，讀出彈簧上指針所指刻度并計算出彈簧的伸長量記入表格 (5)逐個增加鉤碼，重復第4步，至少做5組數(shù)據。 (6)圖象法處理數(shù)據： 下面是幾組實驗數(shù)據，大家能不能從中發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律呢？ 形變量 彈力 2cm 4cm 1N 6cm 實驗一、（用彈簧A） 原來長10cm 掛重物時，彈簧長為12cm 掛重物1N時，彈

19、簧長為14cm 掛重物時，彈簧長為16cm ……………… 實驗二、（用彈簧B） 原來長10cm 掛重物1N時，彈簧長為12cm 掛重物2N時，彈簧長為14cm 掛重物3N時，彈簧長為16cm 彈力與彈簧伸長量的關系 …………………… 分析總結：從這里可以看出，對于同一根彈簧，彈力與形變量是成正比的，對于不同的彈簧，彈力與形變量的比值是不同的。 作圖分析（略） 也可以按右圖裝置研究彈力與彈簧伸長量的關系。 總結得出規(guī)律。 胡克定律： 實驗表明：彈簧發(fā)生彈性形變時，產生的彈力大小F與彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比即 。 公式： （k稱為勁度系數(shù)， x為形變量——現(xiàn)

20、在的長度與原來長度的差） 勁度系數(shù)： 單位是N/m。生活中常說有的彈簧“硬”，有的彈簧“軟”指的就是它們的勁度系數(shù)不同。彈簧的勁度系數(shù)跟彈簧絲的粗細、材料、彈簧的直徑、繞法、彈簧的長度等量有關，這個量反映了彈簧的特性。 例7.一根長6cm的橡皮條上端固定，下端掛物體時長度為8cm，要再拉長1cm則再掛多重物體？勁度系數(shù)是多少？ 解：根據胡克定律有：第一次 第二次因為要再拉長1cm，所以第二次長度為9cm.有兩式相消可以得到。比原來的重了，所以要再掛的物體。 勁度系數(shù)為k=25N/m 師：對于勁度系數(shù)k=25N/m，你能說出它告訴我們些什么信息？ 生：它表示彈簧的形變

21、量每變化1m，彈簧的彈力將變化25N。 師：上題中：第一次長度為8cm，彈簧彈力為；第二次再拉長1cm，即形變量增大1cm，則根據k的定義知形變量變化1cm則彈力變化，所以再拉長1cm需再加的物體。 例8.量得一只彈簧測力計3N和5N兩刻度之間的距離是，求： ⑴求3N刻度與零刻度線之間的距離。 ⑵該彈簧的勁度系數(shù)。 解： 鞏固練習： 1．關于彈力方向的有關說法正確的是( ) A．放在斜面上的物體受到斜面給的彈力方向是豎直向上的。 B．放在水平地面上的物體受到的彈力方向是豎直向下的。 C．將物體用繩吊在天花板上，繩受物體給的彈力方向是向上的。 D．彈力的方向垂直于接觸面或接觸點的切線而指向受力物體。 2.三個相同的支座上分別擱著三個質量和直徑均相同的光滑圓球abc，支點P、Q在同一水平面上，a的重心位于球心，b、c的重心位于球心的正上方和正下方，如圖，三球皆靜止，試分析三種情況下支點P、Q對球的彈力方向是怎樣的？ P Q a P Q b P Q c 3.兩條勁度系數(shù)均為k的輕彈簧，連接后豎直懸掛。在其中點和下端同時掛上一個重G的小球，則兩彈簧的伸長之和為( ) A．2G／k B．G／k C．3G／k D．G/2k