弹力和形变

深圳昊创培训中心高一学科教学模板任课教师王老师授课时间2012--7 学员姓名教学目标：掌握形变、弹性和弹性性度、力的性质教学内容：形变、弹性和弹性性度、力的性质教学重点：研究形变和弹力的关系教学难点：弹力有无的判断及弹力方向的判断教学过程：通过综合讲述、举例、讨论法让学生掌握课堂重点知识第一部分：上次课知识点回顾以及后作业评讲第二部分：课堂讲解：一、弹力．实验设计与操作．教学方法探究、讲授、讨论、练习教学手段教具准备弹簧、钩码、泡沫塑料块、粉笔、烧瓶（内装红墨水瓶塞上面插细玻璃管）、演示胡克定律用的铁架台、刻度尺、弹簧、钩码等等．教学活动[新课导入]观看伊辛巴耶娃撑杆跳破世界纪录及运动员跳水的视频。

撑杆跳高运动员要使用撑杆，跳水时要使用跳板，你能说明这样做的目的吗？由此引入新课师：那么，这又是个什么力呢?它是怎样产生的，它的大小、方向各如何?带着这些问题我们一起来探究有关弹力的有关知识．[新课教学]一、形变实验演示演示实验1：弹簧挂上钩码后伸长。

演示实验2：泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转。

演示实验3：粉笔用力被折断。

学生观察思考什么是形变给出形变的定义——物体形状或体积的变化叫做形变．刚才举的那些例子都很容易观察到，如果一本书放在桌面上，书和桌面发生形变了没有?生1：没有．生2：可能发生了形变，但是由于形变量太小，所以肉眼观察不出来．演示实验1视频播放桌面微小形变的激光演示（在一个大桌上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两面镜子反射，最后射在刻度尺上形成一个光点。

用力压桌面，观察刻度尺上光点位置的变化。

）演示实验2用手挤压时烧瓶的形变（双手握住注满红墨水的烧瓶，用力挤压底部。

上插玻璃管中的红墨水液面上升。

）师：通过上面的实验，我们观察到什么样的实验现象?生：通过观察，我们发现原来不容易观察的瓶子和桌面也发生了形变．师：我们用了什么样的方法?生：微观放大的方法．师：由此我们可以想到一切物体都可以发生形变，形变分为很多种类，有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变．发生弹性形变的物体是不是在所有的情况下都可以恢复原状呢?给出形变的分类——弹性形变、范性形变弹性形变 ：外力在撤去后能够恢复原状范性形变：外力在撤去后不能够恢复原状师：刚刚我举的例子中哪个属于范性形变？生：粉笔用力后被折断二、弹力师：之前我们观察了伊辛巴耶娃撑杆跳视频，大家想想如果没有那根撑杆，她能跳5米06那么高吗？不能，那撑杆对它一定有了一个力的作用。

这个力我们就叫它弹力。

弹力定义——发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。

、从定义中我们可以得出弹力产生的条件——①直接接触②发生弹性形变确定弹力的方向实例1：给出吊灯图片，做出分析。

以灯为研究受力对象，链子吊住吊灯，链子发生形变。

链子被拉长，就要企图恢复形变。

这里施力物体----链子，受力物体----灯。

这时候链子对灯的拉力的方向是——竖直向上，指向链子收缩的方向。

实例2：播放小朋友跳蹦蹦床的图片，分析蹦床凹下去时它想要恢复形变，弹力的方向----竖直向上指向受力物体人。

做出总结：弹力方向——施力物体形变恢复的方向；与施力物体形变方向相反；施力物体指向受力物体[课堂训练]关于弹力的产生，下列说法中正确的是……………………………( )A.只要两物体相接触就一定产生弹力B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力指向链子收缩的方向C只要物体发生形变就一定有弹力产生D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用答案：D解析：此题根据弹力的产生条件，接触和弹性形变缺一不可．A、C都只有弹力产生条件的一个方面，而B只说“有相互吸引”，只能证明有力存在，不是弹力，故选项D正确．几种弹力：压力、支持力和拉力通过几种常见的弹力进一步来研究弹力问题．列表分析压力、支持力和拉力它们的施力物体、受力物体、力由谁的形变产生、和力的方向这几个问题。

进一步得出：弹力总是指向施力物体形变恢复的方向判断有无弹力：例1：如图所示，一球体静止于一水平面与一侧壁之间，不计任何摩擦，判断侧壁对球体有无弹力。

F1分析：方法1：①假设水平面和侧壁对球体均产生弹力，分别为F1、F2，对球体受力分析如图所示。

由图可知，F2的存在显然不能使还应体处于静止状态，与题设条件（球体静止）相矛盾，故侧壁对球体无弹力。

或②假设侧壁对球体无弹力，则球体只受重力和水平面的弹力（支持力），球体能够保持静止，满足题意，故假设成立。

假设法——就是假设这个力存在，看在这个力存在时作用效果是否与物体实际的运动状态相符合，如果符合，说明这个力确实存在，否则这个力不存在．F2压力支持力拉力物块桌面桌面物块绳子物块物块桌面绳子方法2：条件法——撤去斜面，球能保持静止，则斜面对球无弹力。

[练习]：判断图2中物体有无弹力作用。

①②③④四种接触情况下弹力的方向①面面接触：垂直于接触面着绳并指向绳收缩的方向[课堂训练]1．请在图中画出杆及球所受的弹力．甲乙丙丁解析：(1)甲图中杆在重力的作用下，对A、B两处都产生挤压的作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力的方向与接触点的平面垂直(2)乙图中杆对C、D两处有挤压作用，因C处是曲面．D处为支承点，所以，C处的弹力垂直其切面指向球心，D处的弹力垂直于杆斜向上．(3)丙图中绳子拉住小球，两只小球互相挤压，绳子对球的弹力沿绳斜向上．(4)丁图中球与两点接触并且挤压，球受的弹力F1、F2垂直于接触点的切面(虚线是切面)，沿着半径方向指向球心．三、胡克定律用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，系统静止时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重；弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出．注意事项(1)本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差．标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后再读数．(2)实验中所提供的米尺精确度为1 mm，应估读一位．(3)弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用．实验过程(1)选择器材：选择一只弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横杆上，固定刻度尺的位置。

(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否便于读数等)．(3)读出弹簧自然下垂时指针所指刻度．(4)悬挂200g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格(5)逐个增加钩码，重复第4步，至少做4组数据．(6)图象法处理数据：将数据输入Excel，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸长量为横轴建立坐标系，描出4个特殊点，以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系．得出结论----弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比．师：用一个公式来表示这种关系．生：F＝KX．师：这个公式实际上是一个定律，叫做胡克定律，是英国科学家胡克首先发现的，其中式子中的K是弹簧的劲度系数，单位是牛每米，符号是N／m．其中F是弹簧受到的弹力大小，X是弹簧的形变量，既可以是弹簧的伸长量，又可以是弹簧的压缩量。

弹簧的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．[课堂延伸]利用胡克定律原理设计制作简易弹簧秤。

（课后有兴趣可以做）材料：弹簧（或橡皮筋）、50克钩码5个、回形针2枚、卡纸片、直尺、水笔[课堂训练]一个弹簧原长8cm，下端悬挂4N的重物，静止时，弹簧的长度为10cm，此弹簧的劲度系数多大?解：由F ＝k x得4N=K•（0.1-0.08）mK=200 N/m[板书设计]形变定义——物体形状或体积的变化叫做形变分类——弹性形变、范性形变弹力定义——发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。

产生条件——①直接接触②发生弹性形变判断有无弹力的方法——假设法、条件法方向——指向施力物体形变恢复的方向大小——胡克定律F ＝k x第三部分：课后巩固练习夯基达标1.下列关于弹力的说法正确的是（）A.只有弹簧才有可能施加弹力B.施加弹力的物体一定有形变C.物体的形变越大（弹性限度内），产生的弹力也越大D.形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大2.关于弹性形变，下列说法正确的是（）A.物体形状的改变叫弹性形变B.一根铁丝用力折弯后的形变就是弹性形变C.物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫弹性形变D.物体受外力作用后的形变叫弹性形变3.(广东广州模拟)下列关于弹力产生的条件的说法中正确的是（）A.只要两个物体接触就一定产生弹力B.只要两个物体相互吸引就一定产生弹力C.只要物体发生形变就一定产生弹力D.只有发生弹性形变的物体才能产生弹力4.一弹簧测力计的量程是10 N，刻度的总长度是5 cm，该弹簧测力计上弹簧的劲度系数是（）A.200 N/mB.2 N/mC.50 N/mD.5 000 N/m5.一辆汽车停放在水平地面上，下列说法正确的是…（）A.汽车受到向上的弹力，是因为汽车发生了向上的形变B.汽车受到向上的弹力，是因为地面发生了向下的形变C.地面受到向下的弹力，是因为汽车发生了向上的形变D.地面受到向下的弹力，是因为地面发生了向下的形变6.(经典回放)如图3-2-19所示，a、b、c为三个物块，M、N为两个轻弹簧，R为跨过定滑轮的轻绳，系统静止，则下列说法中正确的有（）图3-2-19A.弹簧N一定处于伸长状态B.弹簧N可能处于原长状态C.弹簧M一定处于压缩状态D.弹簧M可能处于伸长状态7.如图3-2-20所示，一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5 N，在弹性限度内，当挂上80 N重物时指针正对刻度45 N。

若要指针正对刻度20 N，应悬挂的重物是（）图3-2-20A.40 NB.30 NC.20 ND.不知弹簧的劲度系数，无法计算8.竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4 N的物体时弹簧长度为12 cm；挂重为6 N的物体时弹簧长度为13 cm，则弹簧原长为______________cm，劲度系数为_____________N/m。

L0)9.如图3-2-21，G A＝100 N，G B＝40 N，弹簧的劲度系数为500 N／m。

不计绳重和摩擦，求：物体A对支持面的压力和弹簧的伸长量。

图3-2-21综合发展10.如图3-2-22所示，三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c。

支点P、Q在同一水平面上，a球的重心为O a，位于球心，b球和c球的重心O b、O c分别位于球心的正上方和球心的正下方，三球均处于平衡状态。

支点P对a球的弹力为N a，对b 球和c球的弹力分别为N b、N c,则（）图3-2-22A.N a＝N b＝N cB.N b＞N a＞ N cC.N b＜N a＜ N cD.N a＞N b= N c11.如图3-2-23所示，两木块质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态。