实验_弹力与胡克定律

实验：弹力与胡克定律
河南油田高级中学
一、教学目标
1．了解形变的概念，了解弹力是物体发生弹性形变时产生的。

2．能够正确判断弹力的有无和弹力的方向，正确画出物体受到的弹力。

3．掌握利用胡克定律计算弹簧弹力的方法。

二、重点、难点分析
1．弹力是在物体发生形变后产生的，了解弹力产生的原因、方向的判断和大小的计算是本节教学的重点。

2．弹力的有无和弹力方向的判断是教学中学生较难掌握的知识，在教学中应加以注意。

三、教具
1．演示形变用的橡皮泥、棉线、泡沫塑料、木板、弹簧、木块、激光器、平面镜等。

2．演示胡克定律用的带长度刻度的木板，弹簧、钩码等。

四、主要教学过程
(一)引入新课
前边我们研究了重力的特点，这一节课我们一起研究力学中的第二种力——弹力。

(二)教学过程设计
1．弹力
先来看几个小实验。

用手捏橡皮泥、用力拉压弹簧、用力压木板，它们的形状都发生了变化。

(1)形变：物体的形状或体积的改变叫做形变。

形变的原因是物体受到了外力。

一块橡皮泥用手可以捏成各种形状，捏后它将保持这种形状。

棉线弯曲后的形状也不再复原。

把一块木板压弯后，放手木板又恢复原形。

把弹簧拉长后也能恢复原形。

能够恢复原来形状的形变，叫做弹性形变。

弹簧、木板、泡沫塑料等发生的形变属于这一种。

不能够恢复的形变，叫做塑性形变。

棉线，橡皮泥等发生的形变属于这一种。

以后重点研究弹性形变，不加说明就指这种弹性形变。

实验：用铁丝弯成一根弹簧，跟用钢丝弯成的弹簧对比。

在下面挂较少的钩码时，去掉钩码，两弹簧都能恢复原长。

当下面挂的钩码较多时，铁丝制作的弹簧不能恢复原长，而钢丝弯成的弹簧可以恢复原长。

可以看出，弹性形变是在一定范围内成立的。

让学生举几个弹性形变的例子。

以上讨论的都是明显的弹性形变，其实有时的弹性形变是用眼看不出但又确实存在的。

实验：桌面上放激光器、两个平面镜，激光通过两个平面镜反射后照到墙上。

当用手压桌子时，墙上的光点发生移动，这说明桌面发生了形变。

棉线在拉长时也发生了形变，而这种形变也是不易观察到的。

物体受力后发生形变，形变后的物体对跟它接触的物体又有什么作用呢？
实验：木块压在泡沫塑料上，泡沫塑料形变后对木块产生向上的支持力。

弹簧拉木块时，弹簧伸长后产生对木块的弹力。

(2)弹力：发生形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。

讨论：
弹力产生的条件：物体发生形变。

定性地分析弹力的大小：跟物体发生的形变有关，跟形变物体的弹性有关。

弹力的方向：垂直于接触面，跟物体恢复形状的方向一致。

例：把书放在桌面上，书压桌面，书和桌面都有微小的变形。

书要恢复原状，对桌面有一个向下的弹力，压力。

桌要恢复原状有一个向上的弹力，支持力。

一般情况：凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力；支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体。

例：用绳吊重物，绳对重物是否有弹力？物体受重力和绳的拉力。

物拉绳，绳拉重物，使重物和绳都有极微小的形变。

发生形变的绳要恢复原形，对重物产生向上的弹力，拉力。

发生形变的重物要恢复原状，对绳产生向下的弹力，拉力。

一般情况：凡是一根线(或绳)对物体的拉力，都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力；拉力的方向总是指向线收缩的方向。

结论：支持力、压力、拉力、都是弹力。

练习：画出下列物体受到的弹力。

应注意第3张图中斜面与球间无弹力，可采用把斜面移开的方法看物体的平衡是否被破坏判断。

弹力方向的特点：由于弹力的方向跟接触面垂直，面面结合，点面结合时弹力的方向都是垂直于接触面的。

点点结合可转化成面的结合上去。

讨论：浮力是不是弹力？答案为是。

2．胡克定律
前边我们定性地研究了弹力的大小，下面定量地研究弹簧的弹力跟哪些因素有关。

实验：在一个后面附有长度刻度的弹簧上面挂钩码，当钩码的数量增加时，弹簧中的弹力加大，弹簧的伸长增大，把读出的数据记录在表中。

分析实验数据可以得到胡克定律：弹簧弹力的大小f跟弹簧伸长的长度成正比。

写成公式为f=kx
k为劲度系数，跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关，这个量反映了弹簧的特性。

例：有一根弹簧的长度是15厘米，在下面挂上0.5千克的重物后的长度变成了18厘米，求弹簧的劲度系数。

答：这根弹簧的劲度系数为163.3N/m。

(三)小结
这节课研究了弹力，弹力产生的原因是物体发生了弹性形变；弹力的方向是跟接触面垂直的，绳中的弹力是沿着绳的方向的；弹簧弹力的大小用胡克定律计算。

五、说明
1．在本节教学中几个实验应做好，这对学生理解相关的知识很重要。

2．在教学中要发挥学生的作用，可让学生多举一些例子，有些结论可让学生总结出来。