高三物理必修一第3章導(dǎo)學(xué)案 3.2《彈力》（人教版）

1113.2 彈力學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)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?cè)酱髲椓υ酱?，知道彈簧的彈力跟彈簧的形變量成正比，即胡克定律?huì)用胡克定律解決有關(guān)問(wèn)題過(guò)程與方法 1通過(guò)在實(shí)際問(wèn)題中確定彈力方向的能力 2自己動(dòng)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(jià)值觀 1真實(shí)準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，體會(huì)科學(xué)的精神和態(tài)度在科學(xué)探究過(guò)程的重要作用在體驗(yàn)用簡(jiǎn)單的工具和方法探究物理規(guī)律的過(guò)程中，感受學(xué)習(xí)物理的樂(lè)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(lái)的習(xí)慣 2從任何物體都能發(fā)生形變?nèi)耸郑囵B(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的世界觀認(rèn)識(shí)事物本來(lái)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(shuō)明：任何物體都能發(fā)生形變，不過(guò)有的形變比較明顯，有的形變及其微小。 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(jiǎn)稱形變。（2）彈力： ，這種力叫彈力。說(shuō)明：彈力產(chǎn)生的條件：接觸；彈性形變。 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)。 彈力必須產(chǎn)生在同時(shí)形變的兩物體間。 彈力與彈性形變同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)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：輕繩的拉力（張力）方向沿繩收縮的方向。注意桿的不同。點(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。平面與平面接觸，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）大小：彈簧在彈性限度內(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(dòng)狀態(tài)、所處位置無(wú)關(guān)。其他物體的彈力應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況，利用平衡條件或運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律計(jì)算。預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)1.關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說(shuō)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(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用 2.試分析圖322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322 課程導(dǎo)學(xué) 1. 關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說(shuō)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(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用 2請(qǐng)?jiān)趫D323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(gè)等高的支座上圖3233.如圖324所示，用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，系統(tǒng)靜止時(shí)，彈簧的彈力等于所懸掛鉤碼的總重；彈簧的長(zhǎng)度及伸長(zhǎng)量可由刻度尺測(cè)出 注意事項(xiàng)圖324 (1)本實(shí)驗(yàn)要求定量測(cè)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(lái)的誤差，每次改變懸掛鉤碼個(gè)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(shuō)明書已說(shuō)明每個(gè)彈簧的彈性限度，注意不要超過(guò)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(tái)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(lái)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(gè)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(shí)指針?biāo)缚潭?(4)懸掛50g鉤碼一個(gè)，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(zhǎng)量記入表格 (5)逐個(gè)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(duì)應(yīng)刻度(cm) 彈簧彈力(N) 指針?biāo)缚潭?cm) 彈簧伸長(zhǎng)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(zhǎng)量為橫軸建立坐標(biāo)系，如圖325所示描出5個(gè)特殊點(diǎn)，以尋找彈簧彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系圖325 圖326 4.如圖326所示，為一輕質(zhì)彈簧的長(zhǎng)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 Nm B彈簧的勁度系數(shù)為100 Nm C.彈簧的原長(zhǎng)為6 cm D彈簧伸長(zhǎng)02 m時(shí)，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(shuō)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(dòng)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(duì)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(duì) 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?nèi)?duì)彈力的理解4、關(guān)于彈力的下列說(shuō)法中，正確的是 A、只有發(fā)生形變的物體，才會(huì)對(duì)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(shuō)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(duì)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(lái)，當(dāng)下面不掛重物時(shí)其指什恰好指在5N刻度處，當(dāng)彈簧下掛上20N的重物時(shí)，彈簧秤示數(shù)為30N，當(dāng)彈簧下掛上多重的物體時(shí)彈簧秤的示數(shù)為100N？方法與技巧展示:自我小結(jié)：自主評(píng)價(jià)圖3-2-81如圖3-2-8，一個(gè)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(shuō)法正確的是 A物體受三個(gè)力，重力、B點(diǎn)的支持力、A點(diǎn)的彈力B物體受二個(gè)力，重力、B點(diǎn)的支持力C物體受三個(gè)力，重力、B點(diǎn)的支持力、地面的彈力D物體受三個(gè)力，重力、B點(diǎn)的支持力、物體對(duì)地面的壓力l 小木塊放在桌子上，下列說(shuō)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(duì)桌面的壓力是木塊形變后要恢復(fù)原狀而對(duì)桌面施加的力D木塊對(duì)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3-2-9AA和B對(duì)地面的壓力之和B只有B對(duì)地面的壓力CB的重力DA和B的重力4關(guān)于彈力的方向，以下說(shuō)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(duì)物體拉力的方向總是沿著繩，并指向繩收縮的方向D桿對(duì)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(zhǎng)8mm，現(xiàn)在把兩個(gè)這樣的彈簧串聯(lián)起來(lái)，在兩端各用10N的力來(lái)拉它們，這時(shí)彈簧的總伸長(zhǎng)應(yīng)是 A4mm B8mm C16mm D32mm圖3-2-106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(gè)小物塊，將彈簧與物塊按圖1-17所示的方式懸掛起來(lái)，現(xiàn)要求兩根彈簧的總長(zhǎng)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(gè)等質(zhì)量的小球，彈簧上端固定于天花板上，靜止時(shí)，上下兩段彈簧的伸長(zhǎng)量之和是_。（小球質(zhì)量為m）。9用兩個(gè)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(zhǎng)，如圖3-2-11所示，小球A的大小不計(jì)。當(dāng)A靜止時(shí)，則兩彈簧的勁度系數(shù)為？圖3-2-1110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3-2-1311如圖3-2-13所示，一個(gè)重600N的人，用200N的力通過(guò)繩子和光滑定滑輪拉一個(gè)靜止在地面上重400N的物體M，則地面對(duì)M的彈力（支持力）有多大？自主探究用彈簧自制一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)。拓展閱讀羅伯特胡克羅伯特胡克（Robert Hooke，1635.7.181703.3.3）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(ài)擺弄機(jī)械，自制過(guò)木鐘、可以開(kāi)炮的小戰(zhàn)艦等。十歲時(shí)，胡克對(duì)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(gè)油畫匠家里當(dāng)學(xué)徒，后來(lái)作過(guò)教堂唱詩(shī)班的領(lǐng)唱，還當(dāng)過(guò)富豪的待從。在威斯特敏斯特學(xué)校校長(zhǎng)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(shí)了一些頗有才華的科學(xué)界人士。這些人后來(lái)大都成為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的骨干。此時(shí)的胡克熱心于參加醫(yī)生和學(xué)者活動(dòng)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(guó)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(huì)的實(shí)驗(yàn)主持人，為每次聚會(huì)安排三、四個(gè)實(shí)驗(yàn)，1663年獲碩士學(xué)位，同年被選為皇家學(xué)會(huì)正式會(huì)員，又兼任了學(xué)會(huì)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(cè)工作。1666年倫敦大火后，他擔(dān)任測(cè)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(guó)皇家學(xué)會(huì)秘書并負(fù)責(zé)出版會(huì)刊。學(xué)會(huì)的工作條件使他在當(dāng)時(shí)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(ài)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(wèn)題。這也是胡克與牛頓、惠更斯相比的遜色之處。111