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1、2022年高一物理上學(xué)期第8周 第二章 彈力教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo):
1.知道形變的概念,并會(huì)區(qū)分彈性形變和范性形變.
2.知道彈力的定義及產(chǎn)生的條件,會(huì)判斷兩個(gè)物體間是否存在彈力,會(huì)判斷彈力的方向.
3.掌握胡克定律并能用此定律解決有關(guān)問題.
新課教學(xué):
一、物體的形變和彈力
[問題設(shè)計(jì)]
(1)如圖1所示,取一個(gè)圓玻璃瓶,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,會(huì)看到什么現(xiàn)象?說明什么?
圖1
(2)用手壓橡皮泥,橡皮泥發(fā)生形變;腳踩在松軟的土地上,留下了深深的腳印(形變),這兩種形變與玻璃瓶的形變有什么不同?
圖2
(3)用手拉彈
2、簧,彈簧會(huì)對手產(chǎn)生一個(gè)拉力(如圖2所示),這個(gè)拉力是如何產(chǎn)生的?
答案 (1)手捏玻璃瓶,管中水面上升.
說明受壓時(shí)玻璃瓶發(fā)生形變,體積變小了.
(2)橡皮泥、泥土受力后發(fā)生的形變,在撤去外力后不能恢復(fù)原狀(范性形變),玻璃瓶的形變在撤去外力后能恢復(fù)原狀(彈性形變).
(3)彈簧受到拉力后發(fā)生形變(伸長),發(fā)生形變的彈簧要恢復(fù)原狀,對手就產(chǎn)生了拉力.
[要點(diǎn)提煉]
1.物體的形變
(1)形變:物體的形狀或體積的變化.
(2)彈性形變:當(dāng)撤去外力后物體能恢復(fù)原狀的形變.
(3)彈性限度:如果外力過大,超出了一定的限度,那么撤去外力后,物體就不能恢復(fù)原狀,這個(gè)限度叫做彈性限度.
3、
(4)范性形變:當(dāng)撤去外力后物體的形變或多或少仍有保留而不能復(fù)原的形變.
2.彈力: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)生的力.
3.彈力產(chǎn)生的條件:(1)兩物體相互接觸;(2)發(fā)生彈性形變.
二、常見的彈力及其方向
[問題設(shè)計(jì)]
1.一鐵塊放在海綿上,鐵塊和海綿都發(fā)生了形變,從而在它們之間產(chǎn)生了彈力,如圖3所示.海綿對鐵塊的支持力是如何產(chǎn)生的?方向怎樣?鐵塊對海綿的壓力是怎樣產(chǎn)生的?方向怎樣?
圖3
答案 (1)海綿對鐵塊的支持力:海綿發(fā)生彈性形變,對與它接觸的鐵塊產(chǎn)生力的作用,方向垂直于接觸面向上(如圖甲).
甲 乙
(2)鐵塊對
4、海綿的壓力:鐵塊發(fā)生彈性形變,對與它接觸的海綿產(chǎn)生力的作用,方向垂直接觸面向下(如圖乙).
2.如圖4所示,用橡皮繩斜向右上拉放在水平面上的物塊.橡皮繩對物塊的拉力是怎樣產(chǎn)生的?方向怎樣?
圖4
答案 由于橡皮繩發(fā)生形變,對與它接觸的物塊產(chǎn)生力的作用,方向沿繩指向繩收縮的方向(沿繩斜向右上).
[要點(diǎn)提煉]
彈力的方向:總是與引起形變的作用力的方向相反
1.壓力或支持力的方向:總是垂直于接觸面,若接觸面是曲面,則垂直于接觸面的切線;若接觸面是球面,彈力方向延長線或反向延長線過球心.
2.繩的拉力方向:總是沿著繩并指向繩收縮的方向.
三、胡克定律
[要點(diǎn)提煉]
1.內(nèi)容:
5、在彈性限度內(nèi),彈簧彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比.
2.公式:F=kx.
3.說明
(1)應(yīng)用條件:彈簧發(fā)生形變時(shí)必須在彈性限度內(nèi).
圖5
(2)x是彈簧的形變量,而不是彈簧形變后的長度.
(3)k為彈簧的勁度系數(shù),反映彈簧本身的屬性,由彈簧自身的長度、粗細(xì)、材料等因素決定,與彈力F的大小和伸長量x無關(guān).
(4)F-x圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線(如圖5所示),直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k.
(5)彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比,即ΔF=kΔx.
典例講解:
一、彈力的產(chǎn)生
例1 下列關(guān)于彈力的幾種說法,其中正確的是( )
A.只
6、要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力
B.靜止在水平面上的物體所受重力就是它對水平面的壓力
C.靜止在水平面上的物體受到向上的彈力是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了形變
D.只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生
解析 兩物體接觸并發(fā)生彈性形變才會(huì)產(chǎn)生彈力,A、D錯(cuò)誤.靜止在水平面上的物體所受重力的施力物體是地球,而壓力的施力物體是該物體,受力物體是水平面,兩力不同,B錯(cuò)誤,C正確.
答案 C
二、彈力的方向
例2 畫出圖6中靜止物體A所受彈力的示意圖.
圖6
解析 支持力、壓力的方向都要與接觸面垂直并指向被支持或被壓的物體,A物體所受彈力的示意圖如圖所示.
答案 見解析圖
針對訓(xùn)練 分別畫出圖7
7、甲、乙中小球、丙中桿的受力示意圖.(甲中小球用細(xì)繩掛在光滑的墻壁上,乙中小球用細(xì)繩拴著靜止在桌角上,丙中桿一端放在光滑的半球形碗中,另一端靠在墻壁上)
圖7
答案 受力示意圖如圖所示
三、胡克定律
例3 豎直懸掛的彈簧下端,掛一重為4 N的物體時(shí)彈簧長度為12 cm;掛一重為6 N的物體時(shí)彈簧長度為13 cm,則彈簧原長為多少?勁度系數(shù)為多少?
解析 設(shè)彈簧的原長為L0,勁度系數(shù)為k,
設(shè)掛G1=4 N的重物時(shí)彈簧的長度為L1,
掛G2=6 N的重物時(shí)彈簧的長度為L2,
則L1=12 cm,L2=13 cm,由胡克定律得:
G1=k(L1-L0)
G2=k(L2-L0)
代入數(shù)據(jù)解得:L0=10 cm,k=200 N/m
即彈簧原長為10 cm,勁度系數(shù)為200 N/m.
答案 10 cm 200 N/m
板書設(shè)計(jì):
彈力