高三物理必修一第3章導(dǎo)學(xué)案 3.2《彈力》（人教版）

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111 3.2 彈力 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識與技能 1．知道彈力產(chǎn)生的條件． 2．知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力，能在力的示意圖中畫出它們的方向． 3．知道形變越大彈力越大，知道彈簧的彈力跟彈簧的形變量成正比，即胡克定律．會用胡克定律解決有關(guān)問題． 過程與方法 1．通過在實(shí)際問題中確定彈力方向的能力． 2．自己動手進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和操作實(shí)驗(yàn)的能力． 3．知道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理常用的方法，嘗試使用圖象法處理數(shù)據(jù)． 情感態(tài)度與價值觀 1．真實(shí)準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，體會科學(xué)的精神和態(tài)度在科學(xué)探究過程的重要作用．在體驗(yàn)用簡單的工具和方法探究物理規(guī)律的過程中，感受學(xué)習(xí)物理的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生善于把物理學(xué)習(xí)與生活實(shí)踐結(jié)合起來的習(xí)慣． 2．從任何物體都能發(fā)生形變?nèi)耸?，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的世界觀．認(rèn)識事物本來面目，不被表面現(xiàn)象所迷惑． 課前預(yù)習(xí) （1）形變： ，叫做形變。 　　說明：①任何物體都能發(fā)生形變，不過有的形變比較明顯，有的形變及其微小。 　　 ②彈性形變：撤去外力后能恢復(fù)原狀的形變，叫做彈性形變，簡稱形變。 （2）彈力： ，這種力叫彈力。 　　說明：①彈力產(chǎn)生的條件：接觸；彈性形變。 　　 ②彈力是一種接觸力，必存在于接觸的物體間，作用點(diǎn)為接觸點(diǎn)。 　　 ③彈力必須產(chǎn)生在同時形變的兩物體間。 　　 ④彈力與彈性形變同時產(chǎn)生同時消失。 （3）彈力的方向：與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向 。 　　幾種典型的產(chǎn)生彈力的理想模型： 　　①輕繩的拉力（張力）方向沿繩收縮的方向。注意桿的不同。 　?、邳c(diǎn)與平面接觸，彈力方向垂直于平面；點(diǎn)與曲面接觸，彈力方向垂直于曲面接觸點(diǎn)所在切面。 　?、燮矫媾c平面接觸，彈力方向垂直于平面，且指向受力物體；球面與球面接觸，彈力方向沿兩球球心連線方向，且指向受力物體。 （4）大?。簭椈稍趶椥韵薅葍?nèi)遵循胡克定律F=kx，k是 ，表示彈簧本身的一種屬性，k僅與彈的 、 、 有關(guān)，而與運(yùn)動狀態(tài)、所處位置無關(guān)。其他物體的彈力應(yīng)根據(jù)運(yùn)動情況，利用平衡條件或運(yùn)動學(xué)規(guī)律計(jì)算。 預(yù)習(xí)評價 1.關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說法中正確的是[ ] A.只要兩物體相接觸就一定產(chǎn)生彈力 B.只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力 C只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生 D.只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用 2.試分析圖3—2—2中光滑小球受到的彈力的情況(小球放在水平面上靜止)，并畫出小球受到的重力和彈力(示意圖)． 圖3—2—2 課程導(dǎo)學(xué) 1. 關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說法中正確的是[ ] A.只要兩物體相接觸就一定產(chǎn)生彈力 B.只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力 C只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生 D.只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用 2．請?jiān)趫D3—2—3中畫出桿及球所受的彈力． (1)桿靠在墻上． (2)桿放在半球形的槽中． (3)球用細(xì)線懸掛在豎直墻上． (4)球放在兩個等高的支座上． 圖3—2—3 3.如圖3—2—4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(xiàng) 圖3—2—4 (1)本實(shí)驗(yàn)要求定量測量，因此要盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差．標(biāo)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(shí)驗(yàn)中所提供的米尺精確度為1 mm，應(yīng)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． 建議做法： (1)選擇器材： 從彈簧組中選擇一只彈簧(注意它的彈性限度)懸掛在鐵架臺的橫桿上；實(shí)驗(yàn)桌上有200g、50g的鉤碼各一盒，選擇50g鉤碼來做這一實(shí)驗(yàn)．(想一想，為什么?) (2)首先將實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整妥當(dāng)(如整個裝置是否豎直平穩(wěn)，標(biāo)尺與彈簧的距離是否合適，標(biāo)尺面與彈簧上的指針是否在同一平面內(nèi)，是否便于讀數(shù)等)． (3)讀出彈簧自然下垂時指針?biāo)缚潭龋? (4)懸掛50g鉤碼一個，待穩(wěn)定后，讀出彈簧上指針?biāo)缚潭炔⒂?jì)算出彈簧的伸長量記入表格 (5)逐個增加鉤碼，重復(fù)第4步，至少做5組數(shù)據(jù)． 初態(tài)指針對應(yīng)刻度(cm) 彈簧彈力(N) 指針?biāo)缚潭?cm) 彈簧伸長量(cm) (6)圖象法處理數(shù)據(jù)：在下面的坐標(biāo)紙上，以彈簧彈力為縱軸，彈簧伸長量為橫軸建立坐標(biāo)系，如圖3—2—5所示．描出5個特殊點(diǎn)，以尋找彈簧彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系． 圖3—2—5 圖3—2—6 4.如圖3—2—6所示，為一輕質(zhì)彈簧的長度和彈力大小的關(guān)系．根據(jù)圖象判斷，正確的結(jié)論是 [ ] A．彈簧的勁度系數(shù)為1 N／m B．彈簧的勁度系數(shù)為100 N／m C.彈簧的原長為6 cm D．彈簧伸長0．2 m時，彈力的大小為4 N 思維點(diǎn)擊 難點(diǎn)突破 一、關(guān)于彈力產(chǎn)生的原因 1、下列說法正確的是[ ] A、木塊放在桌面上受到向上的支持力，這是木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的 B、用一根細(xì)竹竿撥動水中的木頭，木頭受到竹竿的推力，這是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的 C、繩對物體的拉力方向總是豎直向上 D、掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是由于電線發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的 2、放在水平桌面上的書，在重力的作用下與桌面互相接觸，由于書發(fā)生了微小的形變，產(chǎn)生了 對 的 力，其方向 。 二、彈力產(chǎn)生的條件 3、已知物體甲和乙之間有彈力的作用，那么[ ] A、物體甲和乙必定直接接觸，且都發(fā)生形變 B、物體甲和乙不一定直接接觸，但必定都發(fā)生形變 C、物體甲和乙必定直接接觸，但不一定都發(fā)生形變 D、物體中和乙不一定直接接觸；也不一定都發(fā)生形變 三、對彈力的理解 4、關(guān)于彈力的下列說法中，正確的是[ ] A、只有發(fā)生形變的物體，才會對它接觸的物體產(chǎn)生彈力 B、只有受彈簧作用的物體才受到彈力 C、通常所說的壓力、支持力和繩子的拉力都是彈力 D、壓力和支持力的方向總是垂直接觸面 5、畫出圖3-2-7中物體受力的示意圖 圖3-2-7 四、對胡克定律的應(yīng)用 6、一彈簧秤由于彈簧老化而換用了一新彈簧。將彈簧秤豎直掛起來，當(dāng)下面不掛重物時其指什恰好指在5N刻度處，當(dāng)彈簧下掛上20N的重物時，彈簧秤示數(shù)為30N，當(dāng)彈簧下掛上多重的物體時彈簧秤的示數(shù)為100N？ 方法與技巧展示: 自我小結(jié)： 自主評價 圖3-2-8 1．如圖3-2-8，一個球形物體O靜止放在水平地面上，并與豎直墻相接觸，A、B兩點(diǎn)是球與墻和地面的接觸點(diǎn)，則下列說法正確的是[ ] A．物體受三個力，重力、B點(diǎn)的支持力、A點(diǎn)的彈力 B．物體受二個力，重力、B點(diǎn)的支持力 C．物體受三個力，重力、B點(diǎn)的支持力、地面的彈力 D．物體受三個力，重力、B點(diǎn)的支持力、物體對地面的壓力 l 小木塊放在桌子上，下列說法正確的是[ ] A．在接觸處只有桌子有彈力產(chǎn)生 B．在接觸處桌面和小木塊都有彈力產(chǎn)生 C．木塊對桌面的壓力是木塊形變后要恢復(fù)原狀而對桌面施加的力 D．木塊對桌子的壓力是木塊的重力 3．如圖3-2-9，A、B疊放在水平地面上，則地面受到的壓力等于[ ] 圖3-2-9 A．A和B對地面的壓力之和 B．只有B對地面的壓力 C．B的重力 D．A和B的重力 4．關(guān)于彈力的方向，以下說法正確的是[ ] A．壓力的方向總是垂直于接觸面，并指向被壓物 B．支持力的方向總是垂直于支持面，并指向被支持物 C．繩對物體拉力的方向總是沿著繩，并指向繩收縮的方向 D．桿對物體的彈力總是沿著桿，并指向桿收縮的方向 5．用5N的力可以使一輕彈簧伸長8mm，現(xiàn)在把兩個這樣的彈簧串聯(lián)起來，在兩端各用10N的力來拉它們，這時彈簧的總伸長應(yīng)是[ ] A．4mm B．8mm C．16mm D．32mm 圖3-2-10 6．如圖3-2-10，、表示勁度系數(shù)分別為、的兩根彈簧，；a和b表示質(zhì)量分別為和的兩個小物塊，，將彈簧與物塊按圖1-17所示的方式懸掛起來，現(xiàn)要求兩根彈簧的總長度最短，則應(yīng)使[ ] A．在上，a在上 B．在上，b在上 C．在上，a在上 D．在上，b在上 7．一鐵塊放在桌面上，下列關(guān)于鐵塊和桌面受力的論述中，正確的是[ ] A．鐵塊和桌面之間有彈力作用，其原因是桌面發(fā)生了形變，鐵塊并未發(fā)生形變 B．桌面受到向下的彈力，是由于鐵塊發(fā)生了形變 C．桌面受到向下的彈力，是由于桌面發(fā)生了形變 D．鐵塊受到向上的彈力，是由于鐵塊發(fā)生了形變 8．在勁度系數(shù)為k的一根彈簧下端與中點(diǎn)各固定一個等質(zhì)量的小球，彈簧上端固定于天花板上，靜止時，上下兩段彈簧的伸長量之和是_______。（小球質(zhì)量為m）。 9．用兩個完全相同的輕彈簧的一端拉住一重量為G的小球A，將彈簧的另一端分別固定在同一豎直線上的MN兩點(diǎn)，MN距離恰為2倍彈簧原長，如圖3-2-11所示，小球A的大小不計(jì)。當(dāng)A靜止時，，，則兩彈簧的勁度系數(shù)為？ 圖3-2-11 10．畫出圖3-2-12中物塊A或勻質(zhì)球B所受的重力和彈力。 圖3-2-12 圖3-2-13 11．如圖3-2-13所示，一個重600N的人，用200N的力通過繩子和光滑定滑輪拉一個靜止在地面上重400N的物體M，則地面對M的彈力（支持力）有多大？ 自主探究 用彈簧自制一個彈簧測力計(jì)。 拓展閱讀 羅伯特胡克 　　羅伯特胡克（Robert Hooke，1635.7.18—1703.3.3）于1635年7月18日出生于英格蘭南部威特島的弗雷施瓦特。父親是當(dāng)?shù)氐慕虆^(qū)牧師。胡克從小體弱多病，性格怪僻但卻心靈手巧，酷愛擺弄機(jī)械，自制過木鐘、可以開炮的小戰(zhàn)艦等。十歲時，胡克對機(jī)械學(xué)發(fā)生了強(qiáng)烈的興趣，并為日后在實(shí)驗(yàn)物理學(xué)方面的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。1648年，胡克的父親逝世后，家道中落。十三歲的胡克被送到倫敦一個油畫匠家里當(dāng)學(xué)徒，后來作過教堂唱詩班的領(lǐng)唱，還當(dāng)過富豪的待從。在威斯特敏斯特學(xué)校校長的熱心幫助下，胡克修完了中學(xué)課程。1653年，胡克進(jìn)入牛津大學(xué)里奧爾學(xué)院作為工讀生學(xué)習(xí)。在這里，他結(jié)識了一些頗有才華的科學(xué)界人士。這些人后來大都成為英國皇家學(xué)會的骨干。此時的胡克熱心于參加醫(yī)生和學(xué)者活動小組，并且顯露出獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)才能。1655年胡克成為牛津大學(xué)威力斯（1621-1675年，英國醫(yī)學(xué)家、腦及神經(jīng)科專家）的助手，還被推薦到玻意耳的實(shí)驗(yàn)室工作。由于他的實(shí)驗(yàn)才能，1662年被任命為皇家學(xué)會的實(shí)驗(yàn)主持人，為每次聚會安排三、四個實(shí)驗(yàn)，1663年獲碩士學(xué)位，同年被選為皇家學(xué)會正式會員，又兼任了學(xué)會陳列室管理員和圖書管理員。1665年，胡克擔(dān)任格列夏姆學(xué)院幾何學(xué)、地質(zhì)學(xué)教授，并從事天文觀測工作。1666年倫敦大火后，他擔(dān)任測量員以及倫敦市政檢查官，參加了倫敦重建工作。1677年至1683年就任英國皇家學(xué)會秘書并負(fù)責(zé)出版會刊。學(xué)會的工作條件使他在當(dāng)時自然科學(xué)的前沿（如機(jī)械儀器改制、彈性、重力、光學(xué)，乃至生物、建筑、化學(xué)、地質(zhì)等方面）作出了自己的貢獻(xiàn)。1676年，胡克發(fā)表了著名的彈性定律。1703年3月3日，胡克逝世于倫敦，終年68歲。 　　胡克熱愛科學(xué)事業(yè)，并為此奉獻(xiàn)了一生。他研究的面十分廣泛，如建筑、化石、氣象等，他都有所涉獵和貢獻(xiàn)。但作為科學(xué)家的素養(yǎng)，胡克還缺少熟練雄厚的數(shù)學(xué)與邏輯推理功力作為進(jìn)行研究和思維的武器，這樣便不容易從理論和實(shí)踐的結(jié)合上透徹地分析與解決問題。這也是胡克與牛頓、惠更斯相比的遜色之處。 111