高中物理2 弹力学案

这是一份高中物理2 弹力学案，共8页。

学习目标
知识与技能
1．知道弹力产生的条件．
2．知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的示意图中画出它们的方向．
3．知道形变越大弹力越大，知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比，即胡克定律．会用胡克定律解决有关问题．
过程与方法
1．通过在实际问题中确定弹力方向的能力．
2．自己动手进行设计实验和操作实验的能力．
3．知道实验数据处理常用的方法，尝试使用图象法处理数据．
情感态度与价值观
1．真实准确地记录实验数据，体会科学的精神和态度在科学探究过程的重要作用．在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中，感受学习物理的乐趣，培养学生善于把物理学习与生活实践结合起来的习惯．
2．从任何物体都能发生形变人手，培养学生实事求是的世界观．认识事物本来面目，不被表面现象所迷惑．
课前预习
（1）形变： ，叫做形变。
说明：①任何物体都能发生形变，不过有的形变比较明显，有的形变及其微小。
②弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变，叫做弹性形变，简称形变。
（2）弹力： ，这种力叫弹力。
说明：①弹力产生的条件：接触；弹性形变。
②弹力是一种接触力，必存在于接触的物体间，作用点为接触点。
③弹力必须产生在同时形变的两物体间。
④弹力与弹性形变同时产生同时消失。
（3）弹力的方向：与作用在物体上使物体发生形变的外力方向 。
几种典型的产生弹力的理想模型：
①轻绳的拉力（张力）方向沿绳收缩的方向。注意杆的不同。
②点与平面接触，弹力方向垂直于平面；点与曲面接触，弹力方向垂直于曲面接触点所在切面。
③平面与平面接触，弹力方向垂直于平面，且指向受力物体；球面与球面接触，弹力方向沿两球球心连线方向，且指向受力物体。
（4）大小：弹簧在弹性限度内遵循胡克定律F=kx，k是 ，表示弹簧本身的一种属性，k仅与弹的 、 、 有关，而与运动状态、所处位置无关。其他物体的弹力应根据运动情况，利用平衡条件或运动学规律计算。
预习评价
1.关于弹力的产生，下列说法中正确的是[ ]
A.只要两物体相接触就一定产生弹力
B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C只要物体发生形变就一定有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用

2.试分析图3—2—2中光滑小球受到的弹力的情况(小球放在水平面上静止)，并画出小球受到的重力和弹力(示意图)．

图3—2—2

课程导学
1. 关于弹力的产生，下列说法中正确的是[ ]
A.只要两物体相接触就一定产生弹力
B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C只要物体发生形变就一定有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用
2．请在图3—2—3中画出杆及球所受的弹力．
(1)杆靠在墙上．
(2)杆放在半球形的槽中．
(3)球用细线悬挂在竖直墙上．
(4)球放在两个等高的支座上．
图3—2—3
3.如图3—2—4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；弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出．
注意事项
图3—2—4
(1)本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差．标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后再读数．
(2)实验中所提供的米尺精确度为1 mm，应估读一位．
(3)弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用．
建议做法：
(1)选择器材：
从弹簧组中选择一只弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横杆上；实验桌上有200g、50g的钩码各一盒，选择50g钩码来做这一实验．(想一想，为什么?)
(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否便于读数等)．
(3)读出弹簧自然下垂时指针所指刻度．
(4)悬挂50g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格
(5)逐个增加钩码，重复第4步，至少做5组数据．
初态指针对应刻度(cm)
弹簧弹力(N)
指针所指刻度(cm)
弹簧伸长量(cm)
(6)图象法处理数据：在下面的坐标纸上，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸长量为横轴建立坐标系，如图3—2—5所示．描出5个特殊点，以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系．
图3—2—5

图3—2—6
4.如图3—2—6所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系．根据图象判断，正确的结论是 [ ]
A．弹簧的劲度系数为1 N／m
B．弹簧的劲度系数为100 N／m
C.弹簧的原长为6 cm
D．弹簧伸长0．2 m时，弹力的大小为4 N

思维点击
难点突破
一、关于弹力产生的原因
1、下列说法正确的是[ ]
A、木块放在桌面上受到向上的支持力，这是木块发生微小形变而产生的
B、用一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的推力，这是由于木头发生形变而产生的
C、绳对物体的拉力方向总是竖直向上
D、挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是由于电线发生微小形变而产生的
2、放在水平桌面上的书，在重力的作用下与桌面互相接触，由于书发生了微小的形变，产生了 对 的 力，其方向 。
二、弹力产生的条件
3、已知物体甲和乙之间有弹力的作用，那么[ ]
A、物体甲和乙必定直接接触，且都发生形变
B、物体甲和乙不一定直接接触，但必定都发生形变
C、物体甲和乙必定直接接触，但不一定都发生形变
D、物体中和乙不一定直接接触；也不一定都发生形变
三、对弹力的理解
4、关于弹力的下列说法中，正确的是[ ]
A、只有发生形变的物体，才会对它接触的物体产生弹力
B、只有受弹簧作用的物体才受到弹力
C、通常所说的压力、支持力和绳子的拉力都是弹力
D、压力和支持力的方向总是垂直接触面
5、画出图3-2-7中物体受力的示意图
图3-2-7
四、对胡克定律的应用
6、一弹簧秤由于弹簧老化而换用了一新弹簧。将弹簧秤竖直挂起来，当下面不挂重物时其指什恰好指在5N刻度处，当弹簧下挂上20N的重物时，弹簧秤示数为30N，当弹簧下挂上多重的物体时弹簧秤的示数为100N？
方法与技巧展示:
自我小结：
自主评价
图3-2-8
1．如图3-2-8，一个球形物体O静止放在水平地面上，并与竖直墙相接触，A、B两点是球与墙和地面的接触点，则下列说法正确的是[ ]
A．物体受三个力，重力、B点的支持力、A点的弹力
B．物体受二个力，重力、B点的支持力
C．物体受三个力，重力、B点的支持力、地面的弹力
D．物体受三个力，重力、B点的支持力、物体对地面的压力
小木块放在桌子上，下列说法正确的是[ ]
A．在接触处只有桌子有弹力产生
B．在接触处桌面和小木块都有弹力产生
C．木块对桌面的压力是木块形变后要恢复原状而对桌面施加的力
D．木块对桌子的压力是木块的重力
3．如图3-2-9，A、B叠放在水平地面上，则地面受到的压力等于[ ]
图3-2-9
A．A和B对地面的压力之和
B．只有B对地面的压力
C．B的重力
D．A和B的重力
4．关于弹力的方向，以下说法正确的是[ ]
A．压力的方向总是垂直于接触面，并指向被压物
B．支持力的方向总是垂直于支持面，并指向被支持物
C．绳对物体拉力的方向总是沿着绳，并指向绳收缩的方向
D．杆对物体的弹力总是沿着杆，并指向杆收缩的方向
5．用5N的力可以使一轻弹簧伸长8mm，现在把两个这样的弹簧串联起来，在两端各用10N的力来拉它们，这时弹簧的总伸长应是[ ]
A．4mm B．8mm C．16mm D．32mm
图3-2-10
6．如图3-2-10，、表示劲度系数分别为、的两根弹簧，；a和b表示质量分别为和的两个小物块，，将弹簧与物块按图1-17所示的方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最短，则应使[ ]
A．在上，a在上 B．在上，b在上
C．在上，a在上 D．在上，b在上
7．一铁块放在桌面上，下列关于铁块和桌面受力的论述中，正确的是[ ]
A．铁块和桌面之间有弹力作用，其原因是桌面发生了形变，铁块并未发生形变
B．桌面受到向下的弹力，是由于铁块发生了形变
C．桌面受到向下的弹力，是由于桌面发生了形变
D．铁块受到向上的弹力，是由于铁块发生了形变
8．在劲度系数为k的一根弹簧下端与中点各固定一个等质量的小球，弹簧上端固定于天花板上，静止时，上下两段弹簧的伸长量之和是_______。（小球质量为m）。
9．用两个完全相同的轻弹簧的一端拉住一重量为G的小球A，将弹簧的另一端分别固定在同一竖直线上的MN两点，MN距离恰为2倍弹簧原长，如图3-2-11所示，小球A的大小不计。当A静止时，，，则两弹簧的劲度系数为？
图3-2-11
10．画出图3-2-12中物块A或匀质球B所受的重力和弹力。
图3-2-12
图3-2-13
11．如图3-2-13所示，一个重600N的人，用200N的力通过绳子和光滑定滑轮拉一个静止在地面上重400N的物体M，则地面对M的弹力（支持力）有多大？
自主探究
用弹簧自制一个弹簧测力计。
拓展阅读
罗伯特·胡克
罗伯特·胡克（Rbert Hke，—1703.3.3）于1635年7月18日出生于英格兰南部威特岛的弗雷施瓦特。父亲是当地的教区牧师。胡克从小体弱多病，性格怪僻但却心灵手巧，酷爱摆弄机械，自制过木钟、可以开炮的小战舰等。十岁时，胡克对机械学发生了强烈的兴趣，并为日后在实验物理学方面的发展打下了良好的基础。1648年，胡克的父亲逝世后，家道中落。十三岁的胡克被送到伦敦一个油画匠家里当学徒，后来作过教堂唱诗班的领唱，还当过富豪的待从。在威斯特敏斯特学校校长的热心帮助下，胡克修完了中学课程。1653年，胡克进入牛津大学里奥尔学院作为工读生学习。在这里，他结识了一些颇有才华的科学界人士。这些人后来大都成为英国皇家学会的骨干。此时的胡克热心于参加医生和学者活动小组，并且显露出独特的实验才能。1655年胡克成为牛津大学威力斯（1621-1675年，英国医学家、脑及神经科专家）的助手，还被推荐到玻意耳的实验室工作。由于他的实验才能，1662年被任命为皇家学会的实验主持人，为每次聚会安排三、四个实验，1663年获硕士学位，同年被选为皇家学会正式会员，又兼任了学会陈列室管理员和图书管理员。1665年，胡克担任格列夏姆学院几何学、地质学教授，并从事天文观测工作。1666年伦敦大火后，他担任测量员以及伦敦市政检查官，参加了伦敦重建工作。1677年至1683年就任英国皇家学会秘书并负责出版会刊。学会的工作条件使他在当时自然科学的前沿（如机械仪器改制、弹性、重力、光学，乃至生物、建筑、化学、地质等方面）作出了自己的贡献。1676年，胡克发表了著名的弹性定律。1703年3月3日，胡克逝世于伦敦，终年68岁。
胡克热爱科学事业，并为此奉献了一生。他研究的面十分广泛，如建筑、化石、气象等，他都有所涉猎和贡献。但作为科学家的素养，胡克还缺少熟练雄厚的数学与逻辑推理功力作为进行研究和思维的武器，这样便不容易从理论和实践的结合上透彻地分析与解决问题。这也是胡克与牛顿、惠更斯相比的逊色之处。