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(共20張PPT)
第3章·第2節(jié)
科學(xué)探究：彈
力
物理必修一
形變
形變：物體在力的作用下的形狀或體積的改變叫做形變。
微小形變放大法
形變
定義：物體在力的作用下的形狀或體積的改變叫做形變。
彈性形變與范性形變
彈性限度
彈力
定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。
條件：
相互接觸
發(fā)生彈性形變
彈力的方向
細繩吊著的物體
拉力
拉力
繩中拉力是彈力，方向沿繩子指向繩子收縮的方向
支持力
壓力
壓力和支持力的方向都垂直于物體的接觸面,指向被壓和被支持的物體。
水平上靜止的物體與桌面間的彈力
彈力的方向
斜面上靜止的物體與桌面間的彈力
斜面上靜止的物體與桌面間的彈力
支持力
壓力
壓力和支持力的方向都垂直于物體的接觸面,指向被壓和被支持的物體。
彈力的方向總是與形變方向相反，與恢復(fù)形變的方向相同。
彈力的大小
猜想彈簧彈力大小與哪些因素有關(guān)
形變
彈簧的材料、粗細、長短
彈力的大小
探究
彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系
彈簧彈力大小與壓縮量的關(guān)系
彈簧彈力大小與彈簧自身的關(guān)系
彈力的大小
數(shù)據(jù)處理
得出結(jié)論
彈簧彈力與伸長量成正比
彈簧彈力與壓縮量成正比
對同一彈簧，拉伸或壓縮的比例系數(shù)k為一定值，不同彈簧比例系數(shù)k不同
胡克定律：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力
F
的大小跟彈簧伸長（或壓縮）的長度x成正比。即
F
=
kx
k：彈簧的勁度系數(shù)，簡稱勁度。
在國際單位制中，k的單位是N／m。
它的大小與彈簧的材料、長度形狀有關(guān)。
各種勁度系數(shù)不同的彈簧
當堂練習(xí)
1.雜技演員有高超的技術(shù)，能輕松地頂住從高處落下的壇子．如圖所示，關(guān)于他頂壇時的描述，下列說法正確的是(　　
)
A．頭與壇子之間沒有彈力
B．壇子產(chǎn)生了形變
C．頭產(chǎn)生向上的支持力
D．壇子向上形變，所以受到
向上的支持力
BC
2.如圖所示為一輕質(zhì)彈簧的長度l與彈力F大小的關(guān)系圖象，試由圖線確定：
(1)彈簧的原長；
(2)彈簧的勁度系數(shù)；
當堂練習(xí)
本節(jié)課收獲
形變
微小形變放大法
彈力：
(1)定義
(2)條件
(3)方向
胡克定律:
F
=
kx
(x為形變量)《科學(xué)探究：彈力》測評練習(xí)
1.（對彈力的理解）（多選）書靜止放在水平桌面上時，下列說法正確的是（　　）
A.書對桌面的壓力就是書受的重力
B.書對桌面的壓力是彈力，是由于書的形變而產(chǎn)生的
C.桌面對書的支持力是彈力，是由于桌面的形變而產(chǎn)生的
D.書和桌面都發(fā)生了微小形變
2.（多選）在日常生活及各項體育運動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖所示的跳水運動就是一個實例。請判斷下列說法正確的是（　　）
A.跳板發(fā)生形變，運動員的腳沒有發(fā)生形變
B.跳板和運動員的腳都發(fā)生了形變
C.運動員受到的支持力，是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的
D.跳板受到的壓力，是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的
3.（多選）如圖所示的四幅圖中，研究對象P所受彈力的方向正確的是（　　）
4.于彈簧的勁度系數(shù)的說法中正確的是（　　）
A.因胡克定律可寫成k＝，由此可知彈力越大，勁度系數(shù)越大
B.在彈性限度內(nèi)，彈簧拉長一些后，勁度系數(shù)變小
C.在彈性限度內(nèi)，無論彈簧拉長或縮短勁度系數(shù)都不變
D.勁度系數(shù)大的彈簧能夠產(chǎn)生更大的彈力
5.探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系）如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系實驗。
（1）實驗中還需要的測量工具有：　　
　　。
（2）如圖乙所示，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖，縱軸是鉤碼質(zhì)量m，橫軸是彈簧的形變量x。由圖可知：圖線不通過原點的原因是　　　　　　　　；彈簧的勁度系數(shù)k＝　　　　N/m（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8
m/s2）。
（3）如圖丙所示，實驗中用兩根不同的彈簧a和b，作出彈簧彈力F與彈簧長度L的F－L圖像，下列說法正確的是（　　）
A.a的原長比b的長
B.a的勁度系數(shù)比b的大
C.a的勁度系數(shù)比b的小
D.彈力與彈簧長度成正比
2《科學(xué)探究：彈力》教學(xué)設(shè)計
設(shè)計思路：
普通高中物理課程標準明確要求學(xué)生具有科學(xué)探究意識，具有設(shè)計探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實施探究方案。能夠使用不同方法手段分析，處理信息，描述探究結(jié)果和變化趨勢，具有交流的意愿和能力。
基于課標要求，以培養(yǎng)學(xué)生自主探究、研討合作能力為目標，盡量將物理與生活聯(lián)系起來，本堂課的引入和演示實驗都選用生活中常見的簡單器材，討論環(huán)節(jié)也是學(xué)生在課堂很容易實現(xiàn)的小情境；而學(xué)生的分組實驗選用DIS數(shù)字化系統(tǒng)實驗器材，是對課本上實驗內(nèi)容的一個突破，自己搭建組合傳感器，使得實驗內(nèi)容更完整，既能測彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系，也能測與壓縮量的關(guān)系，并且實驗數(shù)據(jù)更精確，實驗過程更簡潔高效。傳統(tǒng)演示、生活情境與現(xiàn)代技術(shù)的有機結(jié)合能夠培養(yǎng)學(xué)生主動合作的精神與求真務(wù)實的科研態(tài)度。
一、導(dǎo)入新課
通過日常生活情境引入新課。請一名學(xué)生展示如何使用彈簧拉力器（既可以拉長彈簧，也可以拉短彈簧當握力器），并描述自己的感受（越拉越費力，拉長彈簧和短彈簧感覺短彈簧更硬）。老師提出問題：“彈力是怎樣一種力？拉彈簧為什么會有以上兩種感受？”這個體驗既能為本節(jié)課的重點內(nèi)容胡克定律做鋪墊，也是學(xué)生都熟悉的感受，能夠激發(fā)學(xué)生求知欲，帶著思考和問題進入新課。
二、新課探究
1．形變。這里涉及到的兩個微小形變放大法的實驗，第一個擠壓桌子觀察激光器紅色光點位置移動，由老師演示。第二個捏玻璃瓶的實驗現(xiàn)象明顯操作性強，設(shè)計為學(xué)生分組實驗，讓學(xué)生親手體驗并分析現(xiàn)象及原因。形變的分類（彈性/范性形變）由師生一起舉例分類歸納得出，老師演示鋼尺和橡皮泥的形變。
2．彈力。(1)學(xué)生通過形變知識的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗討論并嘗試給彈力下定義。(2)彈力條件的得出設(shè)計一個日常情境：同桌兩人由分離開始靠近直至擠壓，找一組同學(xué)上臺分享體驗，并總結(jié)出彈力的產(chǎn)生條件：相互接觸并產(chǎn)生彈性形變。(3)彈力方向，讓學(xué)生拉桌上的彈簧，總結(jié)彈簧中彈力方向，再由老師演示拉繩繩的形變方向，引導(dǎo)學(xué)生得出繩中彈力方向。最后水平面上及斜面上的彈力，為了將這種硬接觸面的形變及恢復(fù)原狀方向讓學(xué)生看得更清楚，設(shè)計了這樣一個小實驗：用鋼板尺代替桌面，以氣球代替一般的物體，先將鋼板尺水平放置再傾斜放置。這樣學(xué)生可以很直觀的觀察并分析出水平面及斜面上的支持力和壓力是如何產(chǎn)生的。進而得出：支持力與壓力本質(zhì)都是彈力，方向指向被支持和被壓的物體。最后由學(xué)生討論并總結(jié)彈力的方向：總是與形變方向相反，與恢復(fù)形變的方向相同。
3.探究實驗。這一部分，課本上是基于傳統(tǒng)實驗器材設(shè)計的“探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系”，器材和內(nèi)容都比較簡單。本堂課選擇在DIS數(shù)字化系統(tǒng)探究實驗室進行，就是為了做一些突破。首先引導(dǎo)學(xué)生猜想彈簧彈力大小與哪些因素有關(guān)，學(xué)生：“形變量和彈簧自身都會影響”，器材如下圖：
學(xué)生經(jīng)過小組討論進行自主設(shè)計實驗進行探究。小組討論可以集思廣益，讓實驗設(shè)計更全面，更合理。
探究(1)
彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系。彈簧一端連接力的傳感器另一端連接位移傳感器，可以同時記錄力與伸長量。得出二者關(guān)系。
探究(2)
彈簧彈力大小與壓縮量和伸長量的關(guān)系，并試著比較同一根彈簧的彈力大小與伸長量和壓縮量的比例系數(shù)。
探究(3)
彈簧彈力大小與彈簧自身的關(guān)系。學(xué)生可以測一組彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系，并進行比較，得出結(jié)論。
綜合三個探究實驗，得出實驗結(jié)論。彈簧彈力大小與伸長量成正比，與壓縮量成正比，并且比例系數(shù)相同。對不同彈簧，比例系數(shù)不同。
4.胡克定律。勁度系數(shù)的意義。
三、當堂檢測
練習(xí)1.雜技演員有高超的技術(shù)，能輕松地頂住從高處落下的壇子。如圖所示，關(guān)于他頂壇時的描述，下列說法正確的是(　　
)。
A．頭與壇子之間沒有彈力
B．壇子產(chǎn)生了形變
C．頭產(chǎn)生向上的支持力
D．壇子向上形變，所以受到向上的支持力
練習(xí)2.如圖所示為一輕質(zhì)彈簧的長度l與彈力F大小的關(guān)系圖象，試由圖線確定：
(1)彈簧的原長；
(2)彈簧的勁度系數(shù)。
在這里，啟發(fā)學(xué)生自主命一道題。比如當彈簧彈力為8
N時求彈簧的長度和狀態(tài)。
四、課堂小結(jié)
形變
微小形變放大法
彈力：
(1)定義
(2)條件
(3)方向
胡克定律：F
=
kx
(x為形變量)
五、作業(yè)
1.尋找身邊的彈簧并說明用途。舉例說明生活中哪些情景需要勁度系數(shù)大的彈簧，哪些又需要勁度小的彈簧。
2.
一根輕彈簧的伸長量x跟所受的外力F之間的關(guān)系圖像如圖所示。
（1）求彈簧的勁度系數(shù)k；
（2）若彈簧原長l0＝60
cm，當把彈簧壓縮到40
cm長時，需要多大的壓力？
（3）如果用600
N的拉力拉彈簧（仍在彈性限度內(nèi)，彈簧原長同上），彈簧長度l是多少？
4

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