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(共20张PPT)
第3章·第2节
科学探究：弹
力
物理必修一
形变
形变：物体在力的作用下的形状或体积的改变叫做形变。
微小形变放大法
形变
定义：物体在力的作用下的形状或体积的改变叫做形变。
弹性形变与范性形变
弹性限度
弹力
定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。
条件：
相互接触
发生弹性形变
弹力的方向
细绳吊着的物体
拉力
拉力
绳中拉力是弹力，方向沿绳子指向绳子收缩的方向
支持力
压力
压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面,指向被压和被支持的物体。
水平上静止的物体与桌面间的弹力
弹力的方向
斜面上静止的物体与桌面间的弹力
斜面上静止的物体与桌面间的弹力
支持力
压力
压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面,指向被压和被支持的物体。
弹力的方向总是与形变方向相反，与恢复形变的方向相同。
弹力的大小
猜想弹簧弹力大小与哪些因素有关
形变
弹簧的材料、粗细、长短
弹力的大小
探究
弹簧弹力大小与伸长量的关系
弹簧弹力大小与压缩量的关系
弹簧弹力大小与弹簧自身的关系
弹力的大小
数据处理
得出结论
弹簧弹力与伸长量成正比
弹簧弹力与压缩量成正比
对同一弹簧，拉伸或压缩的比例系数k为一定值，不同弹簧比例系数k不同
胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力
F
的大小跟弹簧伸长（或压缩）的长度x成正比。即
F
=
kx
k：弹簧的劲度系数，简称劲度。
在国际单位制中，k的单位是N／m。
它的大小与弹簧的材料、长度形状有关。
各种劲度系数不同的弹簧
当堂练习
1.杂技演员有高超的技术，能轻松地顶住从高处落下的坛子．如图所示，关于他顶坛时的描述，下列说法正确的是(　　
)
A．头与坛子之间没有弹力
B．坛子产生了形变
C．头产生向上的支持力
D．坛子向上形变，所以受到
向上的支持力
BC
2.如图所示为一轻质弹簧的长度l与弹力F大小的关系图象，试由图线确定：
(1)弹簧的原长；
(2)弹簧的劲度系数；
当堂练习
本节课收获
形变
微小形变放大法
弹力：
(1)定义
(2)条件
(3)方向
胡克定律:
F
=
kx
(x为形变量)《科学探究：弹力》测评练习
1.（对弹力的理解）（多选）书静止放在水平桌面上时，下列说法正确的是（　　）
A.书对桌面的压力就是书受的重力
B.书对桌面的压力是弹力，是由于书的形变而产生的
C.桌面对书的支持力是弹力，是由于桌面的形变而产生的
D.书和桌面都发生了微小形变
2.（多选）在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图所示的跳水运动就是一个实例。请判断下列说法正确的是（　　）
A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变
B.跳板和运动员的脚都发生了形变
C.运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的
D.跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的
3.（多选）如图所示的四幅图中，研究对象P所受弹力的方向正确的是（　　）
4.于弹簧的劲度系数的说法中正确的是（　　）
A.因胡克定律可写成k＝，由此可知弹力越大，劲度系数越大
B.在弹性限度内，弹簧拉长一些后，劲度系数变小
C.在弹性限度内，无论弹簧拉长或缩短劲度系数都不变
D.劲度系数大的弹簧能够产生更大的弹力
5.探究弹簧弹力大小与伸长量的关系）如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系实验。
（1）实验中还需要的测量工具有：　　
　　。
（2）如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x。由图可知：图线不通过原点的原因是　　　　　　　　；弹簧的劲度系数k＝　　　　N/m（计算结果保留2位有效数字，重力加速度g取9.8
m/s2）。
（3）如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b，作出弹簧弹力F与弹簧长度L的F－L图像，下列说法正确的是（　　）
A.a的原长比b的长
B.a的劲度系数比b的大
C.a的劲度系数比b的小
D.弹力与弹簧长度成正比
2《科学探究：弹力》教学设计
设计思路：
普通高中物理课程标准明确要求学生具有科学探究意识，具有设计探究方案和获取证据的能力，能正确实施探究方案。能够使用不同方法手段分析，处理信息，描述探究结果和变化趋势，具有交流的意愿和能力。
基于课标要求，以培养学生自主探究、研讨合作能力为目标，尽量将物理与生活联系起来，本堂课的引入和演示实验都选用生活中常见的简单器材，讨论环节也是学生在课堂很容易实现的小情境；而学生的分组实验选用DIS数字化系统实验器材，是对课本上实验内容的一个突破，自己搭建组合传感器，使得实验内容更完整，既能测弹簧弹力大小与伸长量的关系，也能测与压缩量的关系，并且实验数据更精确，实验过程更简洁高效。传统演示、生活情境与现代技术的有机结合能够培养学生主动合作的精神与求真务实的科研态度。
一、导入新课
通过日常生活情境引入新课。请一名学生展示如何使用弹簧拉力器（既可以拉长弹簧，也可以拉短弹簧当握力器），并描述自己的感受（越拉越费力，拉长弹簧和短弹簧感觉短弹簧更硬）。老师提出问题：“弹力是怎样一种力？拉弹簧为什么会有以上两种感受？”这个体验既能为本节课的重点内容胡克定律做铺垫，也是学生都熟悉的感受，能够激发学生求知欲，带着思考和问题进入新课。
二、新课探究
1．形变。这里涉及到的两个微小形变放大法的实验，第一个挤压桌子观察激光器红色光点位置移动，由老师演示。第二个捏玻璃瓶的实验现象明显操作性强，设计为学生分组实验，让学生亲手体验并分析现象及原因。形变的分类（弹性/范性形变）由师生一起举例分类归纳得出，老师演示钢尺和橡皮泥的形变。
2．弹力。(1)学生通过形变知识的学习和经验讨论并尝试给弹力下定义。(2)弹力条件的得出设计一个日常情境：同桌两人由分离开始靠近直至挤压，找一组同学上台分享体验，并总结出弹力的产生条件：相互接触并产生弹性形变。(3)弹力方向，让学生拉桌上的弹簧，总结弹簧中弹力方向，再由老师演示拉绳绳的形变方向，引导学生得出绳中弹力方向。最后水平面上及斜面上的弹力，为了将这种硬接触面的形变及恢复原状方向让学生看得更清楚，设计了这样一个小实验：用钢板尺代替桌面，以气球代替一般的物体，先将钢板尺水平放置再倾斜放置。这样学生可以很直观的观察并分析出水平面及斜面上的支持力和压力是如何产生的。进而得出：支持力与压力本质都是弹力，方向指向被支持和被压的物体。最后由学生讨论并总结弹力的方向：总是与形变方向相反，与恢复形变的方向相同。
3.探究实验。这一部分，课本上是基于传统实验器材设计的“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”，器材和内容都比较简单。本堂课选择在DIS数字化系统探究实验室进行，就是为了做一些突破。首先引导学生猜想弹簧弹力大小与哪些因素有关，学生：“形变量和弹簧自身都会影响”，器材如下图：
学生经过小组讨论进行自主设计实验进行探究。小组讨论可以集思广益，让实验设计更全面，更合理。
探究(1)
弹簧弹力大小与伸长量的关系。弹簧一端连接力的传感器另一端连接位移传感器，可以同时记录力与伸长量。得出二者关系。
探究(2)
弹簧弹力大小与压缩量和伸长量的关系，并试着比较同一根弹簧的弹力大小与伸长量和压缩量的比例系数。
探究(3)
弹簧弹力大小与弹簧自身的关系。学生可以测一组弹簧弹力大小与伸长量的关系，并进行比较，得出结论。
综合三个探究实验，得出实验结论。弹簧弹力大小与伸长量成正比，与压缩量成正比，并且比例系数相同。对不同弹簧，比例系数不同。
4.胡克定律。劲度系数的意义。
三、当堂检测
练习1.杂技演员有高超的技术，能轻松地顶住从高处落下的坛子。如图所示，关于他顶坛时的描述，下列说法正确的是(　　
)。
A．头与坛子之间没有弹力
B．坛子产生了形变
C．头产生向上的支持力
D．坛子向上形变，所以受到向上的支持力
练习2.如图所示为一轻质弹簧的长度l与弹力F大小的关系图象，试由图线确定：
(1)弹簧的原长；
(2)弹簧的劲度系数。
在这里，启发学生自主命一道题。比如当弹簧弹力为8
N时求弹簧的长度和状态。
四、课堂小结
形变
微小形变放大法
弹力：
(1)定义
(2)条件
(3)方向
胡克定律：F
=
kx
(x为形变量)
五、作业
1.寻找身边的弹簧并说明用途。举例说明生活中哪些情景需要劲度系数大的弹簧，哪些又需要劲度小的弹簧。
2.
一根轻弹簧的伸长量x跟所受的外力F之间的关系图像如图所示。
（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）若弹簧原长l0＝60
cm，当把弹簧压缩到40
cm长时，需要多大的压力？
（3）如果用600
N的拉力拉弹簧（仍在弹性限度内，弹簧原长同上），弹簧长度l是多少？
4

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