3.2科学探究：弹力（第三课时）课件-2022-2023学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册

3.2科学探究：弹力 （第三课时） 胡克定律 学习目标 1、知道胡克定律并运用胡克定律计算弹簧弹力 2、了解弹力的在生活中的应用。 通过探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系可知，弹簧的弹力等于钩码所受的重力，弹簧弹力的大小与弹簧的伸长量成正比。 思考：弹簧被压缩时，弹簧弹力与弹簧缩短量有什么关系呢？ 弹簧弹力的大小与弹簧的缩短量成正比。 弹簧弹力的大小和弹簧的形变量有 怎么样的数量关系呢？ ①.罗伯特·胡克（Hooke Robert 1635-1703）是17世纪英国最杰出的科学家之一。他在力学、光学、天文学等诸多方面都有重大成就。他所设计和发明的科学仪器在当时是无与伦比的。他本人被誉为是英国皇家学会的“双眼和双手”。 ②.我国东汉时期科学家郑玄在为《考工记》作注解时写道：“假令弓胜三石，引之中三尺，弛其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。”其意思是弓有弹性，在弓弦上每增加一石的重物，弓就伸张一尺。他得出的这个定量关系比胡克的发现早了约1500年。 一、胡克定律 胡克定律：在弹性限度内，弹性体弹力的大小和弹性体伸长（或缩短）的长度成正比，即F=kx 其中k是劲度系数，单位N/m。 注：①k表征弹性体抵抗形变的能力，其与弹性体的材料、形状和长度有关。 ②x是形变量，不是弹簧形变以后的长度。 生活中常说的弹簧“软”和“硬”，指的是弹簧的劲度系数不同，劲度系数越大则表明弹簧越“硬”。 讨论：弹簧的伸出量变大，弹力就会变大。那么，讲弹簧拉得很长甚至完全拉直，还能运用胡克定律计算吗？ 只有在弹性限度内，对于同一根弹簧，无论其形变量多大，劲度系数不变。 二、练习 1．(多选)关于胡克定律，下列说法中正确的是(　　) A．由F＝kx可知，弹力F的大小与弹簧的长度成正比 B．由k＝可知，弹簧的劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的长度改变量x成反比 C．弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的，与弹力F和弹簧形变量x的大小无关 D．弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小 C D 【解析】　对于确定的弹簧而言，在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的形变量x成正比，A错误；弹簧的劲度系数k由弹簧本身的因素决定，与弹力F的大小和形变量x的大小无关，k在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小，B错误，C、D正确． 【答案】　CD 2．如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上；②中弹簧的左端受到大小也为F的拉力作用；③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④中弹簧的左端拴一小物块，物块在粗糙的桌面上滑动．若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有 (　　) A．l1>l2 B．l2>l3 C．l3>l4 D．l1＝l2＝l3＝l4 D 【解析】弹簧的伸长量等于弹簧弹力与弹簧劲度系数的比值，分析四种情况下弹簧所受弹力，它们都等于外力F，又因弹簧完全相同，劲度系数相同，所以四种情况下弹簧的伸长量相等． 【答案】　D 3. 有一根弹簧的长度是15 cm，在下面挂上0.5 kg的重物后长度变成了18 cm，求弹簧的劲度系数? 解：已知弹簧原长为l0=15 cm，弹簧的弹力为5 N， 伸长量为3 cm=0.03 m 由胡克定律F=kx可知，k=F/x=166.7 N/m 4．如图所示为一轻质弹簧的弹力F大小和长度L的关系，试由图线求： (1)弹簧的原长； (2)弹簧的劲度系数； (3)弹簧伸长0.10 m时，弹力的大小。 【解析】　(1)由题图知，当弹簧的弹力F＝0时，弹簧的长度L＝10 cm，这就是弹簧的原长 (2)由题图知，当弹簧的长度L1＝15 cm，即伸长量x1＝L1－L＝5 cm时，弹簧的弹力F1＝10 N 由胡克定律得F1＝kx1，则k＝＝200 N/m (3)当弹簧伸长0.10 m时，F＝kx2＝200 N/m×0.10 m＝20 N 【答案】　(1)10 cm　(2)200 N/m　(3)20 N 在撑竿跳高和跳板跳水运动中，运动员利用撑竿或跳板来储存能量。跳水运动员的成绩与起跳蹬板的时机很有关系，运动员应把握时机调整动作，巧妙地应用能量转化的道理，取得最佳成绩。何时起跳最合适？是在跳板运动到最上端、最下端、还是中间位置？ 三、弹力的应用 储存势能 缓冲减震 自动复位 三、弹力的应用 常见应用： ①.储存势能　 ②.缓冲减震　 ③.自动复位 提升题：“蹦极”是一种非常刺激的户