《高中物理 第三章 相互作用教案 新人教版必修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第三章 相互作用教案 新人教版必修1（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三章 相互作用 3.2 彈力 ★教學(xué)目標(biāo) (一) 知識(shí)與技能 1. 知道彈力是接觸力，本質(zhì)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(chǎn)生的條件 4. 知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力，會(huì)確定它們的方向 5. 知道彈簧形變與彈力的關(guān)系，掌握胡克定律 (二) 過(guò)程與方法 6. 觀察演示實(shí)驗(yàn)，把看到的現(xiàn)象與已有的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，細(xì)細(xì)體會(huì)彈力的產(chǎn)生。 7. 通過(guò)觀察桌面微小形變的演示實(shí)驗(yàn)，體會(huì)物理研究中的放大思想。 8. 在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的處理能力。 (三) 情感態(tài)度與價(jià)值觀 9. 在探究物理規(guī)律的過(guò)程中，感受學(xué)習(xí)物理的樂(lè)趣

2、，把親自探究出的規(guī)律與平時(shí)對(duì)彈力的認(rèn)識(shí)相結(jié)合，體會(huì)物理規(guī)律的價(jià)值 10. 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 ★教學(xué)重點(diǎn) 1. 彈力產(chǎn)生的條件及方向的判定 2. 胡克定律 ★教學(xué)難點(diǎn) 1. 彈力有無(wú)的判斷及彈力方向的判斷 ★教學(xué)過(guò)程 新課引入： 復(fù)習(xí)形變概念，讓學(xué)生親身感受推、拉、提、壓、舉等相互作用，并在教師的引導(dǎo)下，觀察分析現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生抽象概括的能力，并導(dǎo)人新課。 新課教學(xué)： 一、彈性形變及彈力 通過(guò)拉長(zhǎng)和壓縮彈簧，使學(xué)生認(rèn)識(shí)彈性形變，并理解彈性限度。啟發(fā)學(xué)生思考推、拉、提、壓、舉等力是怎樣產(chǎn)生的？ 如果物體的形狀或體積發(fā)生變化

3、，那么我們說(shuō)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(huì)發(fā)生形變嗎？ 演示實(shí)驗(yàn)：演示桌面微小形變（沒(méi)有儀器也可以簡(jiǎn)單一點(diǎn)：用激光燈照射桌面上的一塊小鏡子，擠壓桌面，會(huì)發(fā)現(xiàn)被反射到天花板上的亮點(diǎn)有明顯的移動(dòng)。） 思考：刻度尺上的光點(diǎn)為什么會(huì)上下移動(dòng)呢？有同學(xué)能畫出實(shí)驗(yàn)中激光的光路圖嗎？ 讓幾個(gè)學(xué)生上黑板畫光路圖，其余學(xué)生在各自座位上作圖，教師巡視并指導(dǎo)。 師生討論分析：原來(lái)是桌面發(fā)生了形變導(dǎo)致平面傾角性了變化，平面鏡角度變化致光點(diǎn)上下移動(dòng)。由此可見：我們用手壓桌面時(shí)，桌面是發(fā)生了形變，只不過(guò)形變比較微小，肉眼看不出來(lái)，剛才的這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)可以

4、把這個(gè)微小變化進(jìn)行放大。 教師總結(jié)：將微小的變化放大，是物理學(xué)研究問(wèn)題中常用的方法，大家還可以看課本中“有機(jī)玻璃的形變”這張圖，多多體會(huì)放大思想，在以后的探究實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)運(yùn)用這種思想。 課后思考：當(dāng)你用力握一個(gè)圓底玻璃瓶時(shí)，玻璃瓶發(fā)生形變了嗎？ 如果發(fā)生了形變，你可以設(shè)計(jì)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(xì)管的橡皮塞封口，使水（將水造色：紅色或綠色）面位于細(xì)管中，用手捏玻璃瓶，可以看到透明細(xì)管中水面上升，說(shuō)明玻璃瓶在手的作用下發(fā)生了形變。 教師小結(jié)：通過(guò)剛才的演示實(shí)驗(yàn)，我們應(yīng)該可以得到一個(gè)結(jié)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(guò)有的物體形變比較明顯，有的則比較微小，不容易觀察。對(duì)于不易觀察的微小形變，我們可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)將微小變化放大。 讓學(xué)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(xì)管的橡皮塞封口，使水面位于細(xì)管中，用手捏玻璃瓶，可以看到透明細(xì)管中水面上升和下降，說(shuō)明玻璃瓶在手的作用下發(fā)生了形變。問(wèn)：捏扁的一面，水面上升還是下降？捏凸出來(lái)的一面，水面是上升還是下降？ 解：根據(jù)周長(zhǎng)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(gè)形變 1、人走在木板上，木板會(huì)彎曲，人走后，木板

6、恢復(fù)原狀。 2、人腳踩在濕泥地上，留下一個(gè)腳印，人走后，不會(huì)恢復(fù)原狀。 ⑴這兩個(gè)形變之間有什么區(qū)別呢？ 答：一個(gè)發(fā)生形變后能夠恢復(fù)原狀，一個(gè)不能恢復(fù)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(fù)原狀的形變叫做彈性形變（如木板）。不能完全恢復(fù)原狀的形變叫做范性形變(或塑性形變)（如泥地上的腳?。? 讓學(xué)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(yīng)該是彈性形變吧？ 教師分析：我想大部分人都是這個(gè)答案，大家都看到了，彈簧發(fā)生形變后能夠恢復(fù)形變。但大家有沒(méi)有想過(guò)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(fù)原狀嗎？ 生：不能了！ 師：那這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明什么呢？ 生：說(shuō)明物體發(fā)生彈性形變有個(gè)范圍，如果超過(guò)這個(gè)范圍就會(huì)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(fù)不過(guò)來(lái)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(guò)之后，橡皮泥這個(gè)微小形變能恢復(fù)嗎？ …… … …… … 總結(jié)： 1、每個(gè)物體都能發(fā)生彈性形變和范性形變，只不過(guò)它們的彈性限度不同。 2、在我們研究的問(wèn)題中一般認(rèn)為物體的形變就是彈性形變。 二、彈力 師生一起進(jìn)行以下小實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)1：用手扯住彈簧的

8、兩端，在彈簧的彈性限度范圍內(nèi)拉動(dòng)彈簧，使彈簧發(fā)生形變。在操作的同時(shí)，用心體會(huì)一下手與彈簧之間的相互作用。 提問(wèn)：根據(jù)力的定義，我們知道彈簧與左右手之間有力的作用，那同學(xué)們知道彈簧對(duì)左手的力是向哪個(gè)方向的？對(duì)右手的力又是向哪個(gè)方向的？為什么是這樣的方向呢？ 答：對(duì)左手的力向右手方向，對(duì)右手的力向左手方向。因?yàn)槲矬w發(fā)生彈性形變后，由于要恢復(fù)原狀而把兩手向中間扯。 實(shí)驗(yàn)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(huì)一下手與尺之間的相互作用。尺對(duì)手指的作用力向什么方向？為什么？ 答：方向向上。因?yàn)槌甙l(fā)生的彈性形變，由于要恢復(fù)原狀，會(huì)對(duì)手指有向上的力的作

9、用。 實(shí)驗(yàn)3：兩手拇指根處相互擠壓，發(fā)生形變。用心體會(huì)兩手間的相互作用。左手對(duì)右手的力向什么方向？右手對(duì)左手的力向什么方向？為什么是這樣的方向呢？ 答：左手對(duì)右手的力向右，右手對(duì)左手的力向左。因?yàn)閮墒窒嗷D壓時(shí)均發(fā)生了形變，為了恢復(fù)原狀，左右手相互往外推。 小結(jié)：以上三個(gè)小實(shí)驗(yàn)分別可以看出，彈簧對(duì)手的力，直尺對(duì)手的力，兩手之間的相互作用力等這些因?yàn)槲矬w發(fā)生了彈性形變要恢復(fù)原狀而對(duì)與之接觸的物體產(chǎn)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(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體有力的作用。這種力叫做彈力。 2.彈力產(chǎn)生的條件： ⑴兩物體相互接觸（接觸力）。 ⑵接觸處產(chǎn)生彈性形

10、變。 彈力產(chǎn)生實(shí)例分析： 下面我們來(lái)分析這樣三個(gè)實(shí)例 ①一本書平放在水平桌面上，我們來(lái)研究書本和桌面的形變及產(chǎn)生的彈力。 分析解答：因?yàn)橄嗷D壓，都發(fā)生了彈性形變,只不過(guò)形變比較微小，所以桌面產(chǎn)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(fù)原狀，它就要向上挺，這時(shí)就會(huì)對(duì)跟它接觸的物體書本產(chǎn)生一個(gè)向上的力。書本被擠壓得產(chǎn)生了向上的形變，為了恢復(fù)原狀，它就要向下挺，這時(shí)會(huì)對(duì)跟它接觸的物體桌面產(chǎn)生一個(gè)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(gè)勻質(zhì)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(zhǎng)，發(fā)生向下的形變，鐵球同樣被拉長(zhǎng)，發(fā)生向上的形變。所以，繩子發(fā)生形變后要恢復(fù)原狀會(huì)對(duì)鐵球有一個(gè)向上的彈力。鐵球發(fā)生形變后要恢復(fù)原狀會(huì)對(duì)繩子產(chǎn)生一個(gè)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(fù)原狀就會(huì)對(duì)箱子產(chǎn)生向前的彈力，箱子發(fā)生形變就會(huì)對(duì)人產(chǎn)生向后的彈力。如圖。 判斷正誤： ① 相互接觸擠壓的物體均產(chǎn)生形變。 ② AB相互接觸擠壓，A發(fā)生形變要恢復(fù)原狀會(huì)對(duì)B產(chǎn)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(chǎn)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(jié)論均正確，讓學(xué)生好好體會(huì)。 結(jié)論：以前所學(xué)的壓力、支持力、拉力、推力等從本質(zhì)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(lái)命名的。 提醒：上節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我們知道自然界有四種基本相互作用，那今天學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的彈力是物體與物體接觸時(shí)才產(chǎn)生的，是接觸力。是怎么回事呢？原因現(xiàn)在我們不講，等同學(xué)們以后進(jìn)入更高的學(xué)府去了解。但結(jié)論大家要知道：彈力是接觸力，接觸力從本質(zhì)上可以分為彈力和摩擦力，接觸力本質(zhì)上是電磁力引起的， 3.彈力有無(wú)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(chǎn)生彈性形變。 ⑵假設(shè)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(wú)法判斷出，因?yàn)槟愀究床怀鏊鼈冎g是否有彈性形變?？梢杂眉僭O(shè)法。假設(shè)AB之間有擠壓，則A對(duì)B有向右的彈力，B對(duì)A有向左的力。真是這樣，則AB均不能保持靜止，與題設(shè)矛盾。所以沒(méi)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(qǐng)分析A、B之間的彈力。 解答：由于A、B一起自由下落，運(yùn)動(dòng)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(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說(shuō)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(huì)對(duì)跟它接觸的物體產(chǎn)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(diǎn)面接觸：垂直于面。 ③點(diǎn)點(diǎn)接觸：垂直于公切面。 ④輕繩（不計(jì)質(zhì)量）：沿繩子收縮的方向。 ⑤輕桿（不計(jì)質(zhì)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(diǎn)、曲面與點(diǎn)等

16、多種接觸面的情況，根據(jù)各接觸面上彈力方向的特點(diǎn)分析可得，B、C、D、E各點(diǎn)彈力所圖所示。 例6.分析下圖中A點(diǎn)的受力情況。 A B C A B C 解：假設(shè)AB不在會(huì)怎樣，AC不在或者用細(xì)繩替代會(huì)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(chǎn)生的，在彈性限度內(nèi)，形變?cè)酱?，彈力就越大。形變消失，彈力消失。彈力與形變之間的定量關(guān)系一般是比較復(fù)雜的。但也有比較簡(jiǎn)單的，比如彈簧。現(xiàn)在我們就來(lái)研究彈簧的形變量與產(chǎn)生的彈力之間的關(guān)系。 請(qǐng)大家自己來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，尋找彈簧的彈力與彈簧形變量之間的關(guān)系。 學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，

17、然后分組實(shí)驗(yàn) 參考實(shí)驗(yàn) 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(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) (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。 實(shí)驗(yàn)步驟: (1)組裝器材 (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

18、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)缚潭取? (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)。 (6)圖象法處理數(shù)據(jù)： 下面是幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，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(shí)驗(yàn)一、（用彈簧A） 原來(lái)長(zhǎng)10cm 掛重物時(shí)，彈簧長(zhǎng)為12cm 掛重物1N時(shí)，彈

19、簧長(zhǎng)為14cm 掛重物時(shí)，彈簧長(zhǎng)為16cm ……………… 實(shí)驗(yàn)二、（用彈簧B） 原來(lái)長(zhǎng)10cm 掛重物1N時(shí)，彈簧長(zhǎng)為12cm 掛重物2N時(shí)，彈簧長(zhǎng)為14cm 掛重物3N時(shí)，彈簧長(zhǎng)為16cm 彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 …………………… 分析總結(jié)：從這里可以看出，對(duì)于同一根彈簧，彈力與形變量是成正比的，對(duì)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(zhǎng)量的關(guān)系。 總結(jié)得出規(guī)律。 胡克定律： 實(shí)驗(yàn)表明：彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，產(chǎn)生的彈力大小F與彈簧伸長(zhǎng)（或縮短）的長(zhǎng)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(zhǎng)度與原來(lái)長(zhǎng)度的差） 勁度系數(shù)： 單位是N/m。生活中常說(shuō)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(xì)、材料、彈簧的直徑、繞法、彈簧的長(zhǎng)度等量有關(guān)，這個(gè)量反映了彈簧的特性。 例7.一根長(zhǎng)6cm的橡皮條上端固定，下端掛物體時(shí)長(zhǎng)度為8cm，要再拉長(zhǎng)1cm則再掛多重物體？勁度系數(shù)是多少？ 解：根據(jù)胡克定律有：第一次 第二次因?yàn)橐倮L(zhǎng)1cm，所以第二次長(zhǎng)度為9cm.有兩式相消可以得到。比原來(lái)的重了，所以要再掛的物體。 勁度系數(shù)為k=25N/m 師：對(duì)于勁度系數(shù)k=25N/m，你能說(shuō)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(zhǎng)度為8cm，彈簧彈力為；第二次再拉長(zhǎng)1cm，即形變量增大1cm，則根據(jù)k的定義知形變量變化1cm則彈力變化，所以再拉長(zhǎng)1cm需再加的物體。 例8.量得一只彈簧測(cè)力計(jì)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(xí)： 1．關(guān)于彈力方向的有關(guān)說(shuō)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(diǎn)的切線而指向受力物體。 2.三個(gè)相同的支座上分別擱著三個(gè)質(zhì)量和直徑均相同的光滑圓球abc，支點(diǎn)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(diǎn)P、Q對(duì)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(diǎn)和下端同時(shí)掛上一個(gè)重G的小球，則兩彈簧的伸長(zhǎng)之和為( ) A．2G／k B．G／k C．3G／k D．G/2k