探究弹簧的伸长量与弹力的关系

3.2弹力（第二课时）

教学目标

（一）知识与技能

1、通过实验探究弹力和弹簧伸长量的关系。

2、理解胡克定律并能进行简单应用。

（二）过程与方法

通过本实验掌握实验数据的基本处理方法——图像法。

（三）情感态度与价值观

1、利用实验培养学生的观察能力，激发学生对物理规律的求知欲。

2、通过探究过程，培养学生科学的研究问题的方法。

教学重点：

怎样从实验中得到弹力与弹簧伸长量的关系。

教学难点：

根据实验数据得出结论。

教学方法：

实验探究图像法总结归纳

教学用具：

弹簧、弹簧秤、铁架台（带铁夹）、直尺、三角板、坐标纸、钩码若干

导入：

弹簧秤是实验室里常用的测量力的工具，那么它上面的刻度是根据什么刻上去的？弹簧秤上都有一个很重要的东西——弹簧，实际上，它的工作原理正是应用到了弹力与弹簧伸长量的关系。

现在大家桌子上都有一根弹簧，试着用手拉一下，有什么感觉？

（拉的越长，弹力就越大）

弹簧被拉得越长，弹簧的弹力就越大。可见：弹簧的弹力与弹簧的伸长量有一定的关系。

猜想：二者之间是什么关系？（一定是正比吗？）

(学生猜想)

那么它们之间的定量关系究竟如何呢？这就是我们接下来要探究的内容。 新课教学： 一、设计方案

引导学生设计实验方案

1、如何改变并测量弹簧伸长量？

（可以悬挂钩码或者用弹簧秤直接拉）（刻度尺测量弹簧长度，原长） 2、如何测弹簧弹力的大小？

（弹簧静止时所挂钩码的重量、弹簧测力计的读数） 3、需要记录哪些数据？ 设计表格 二、分组探究

本节课采用悬挂钩码的方法来探究弹簧的弹力与伸长量的关系。

学生分组活动。测量弹簧在不同的伸长量时的拉力，并记录数据。弹簧原长L 0= 。

三、数据分析

根据测出的数据能得出什么结论？ 1、分析、推理

从测出的数据能看出弹簧的弹力与伸长量大致成正比的关系。 2、图像法

根据测量数据画出F —x 图象：（以F 为纵轴，以x 为横轴），再根据图像的性质分析物理量间的函数关系。 四、探索结论

按照F —x 图象中各点的分布与走向，尝试做出一条平滑的曲线（包括直线）。所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。尝试写出曲线所代表的函数。（首先尝试F —x 是否为一次函数，如果不行则考虑二次

函数或其它函数）

从图像可以看出，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F 跟弹簧伸长的长度x 成正比，即

F=kx

弹簧不仅可以被拉伸，还可以被压缩，如我们家里面坐的沙发等，实验表明当弹簧被压缩时，弹力的大小跟弹簧被压缩的长度也成正比的关系。即满足公式F=kx ，所以，x 应该是弹簧的形变量。

英国物理学家胡克早在1678年就已经发现了这一规律，故称之为胡克定律。 另外，从图像还可以看出，所用的弹簧不同，直线的倾斜程度也不相同，即公式中的k 不同，我们把式中的k 称为弹簧的劲度系数，与弹簧自身有关系，取决于弹簧的材料，金属丝的半径以及螺旋管的半径等因素。单位：牛每米（N/m ），我们通常所说的弹簧的“硬”和“软”指的就是它们的劲度系数不同。 五、随堂练习

1、一根轻质弹簧，当受到一个大小为16N 的拉力作用时，该弹簧的伸长量是4cm 。该弹簧的劲度系数是多大？

如果弹簧的原长是10cm ，当受到8N 的压力时，该弹簧将缩短到多少厘米？

2、探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15 N 重物时，弹簧长度为0.16 m ；悬挂20 N 重物时，弹簧长度为0.18 m ，则弹簧的原长L 和劲度系数k 分别为 （ ） A ．L 原＝0.02 m k ＝500 N/m B ．L 原＝0.10 m k ＝500 N/m C ．L 原＝0.02 m k ＝250 N/m D ．L 原＝0.10 m k ＝250 N/m 解析：

N/m

250N/m 1601801520=--=

∆∆=

..L

F k m

100250

15160原..k

F L L =-

=-=

六、作业

1、思考：在建立坐标系（F—x）描点时，我们要探求的是弹力的大小与弹簧的伸长量的关系，而不是弹簧的总长度。请根据你测得的数据，试着找出弹力与弹簧的总长度有什么关系？

2、根据所学知识，试着制作一个简易弹簧秤。