第三章 第2节 科学探究：弹力（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（鲁科版2019）

第2节　科学探究：弹力 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道形变、弹性形变、弹性限度及弹力的概念． 2．知道胡克定律的内容及表达式，并能分析和解决实际问题． 1.会根据弹力产生的条件或者物体的运动状态及其变化，分析弹力的方向． 2．通过实验观察，抽象概括弹力产生的条件． 通过实验探究弹簧弹力和形变量的关系，了解科学探究中获取及处理数据的研究方法，会通过与他人交流解决实验中的问题． 通过对弹力的探究，认识实验对物理研究的重要性，体会物理学与生产、生活的紧密联系． 知识点一 形变与弹力 1.形变：物体发生的伸长、缩短、弯曲等形状的变化称为形变． 2．弹性体及弹性形变 (1)弹性体是撤去外力后能恢复原状的物体． (2)弹性形变指弹性体发生的形变． 3．范性形变：物体发生形变后不能恢复原状，这种形变叫范性形变． 4．弹性限度：弹性体的形变不能无限增大，若超过一定的限度，撤去外力时物体就不能恢复原状，这个限度称为弹性限度． 5．弹力的定义：相互接触的物体发生弹性形变时，由于物体要恢复原状，物体会对与它接触的另一物体产生力的作用，这种力叫弹力． 6．弹力的方向：弹力的方向总是与物体形变的方向相反，以使物体恢复原状． 1．书本放在桌子上，书本和桌子都发生了形变．(　√　) 2．用泥坯捏泥人时，泥坯发生了弹性形变．(　×　) 3．相互接触的物体间一定存在弹力．(　×　) 4．弹力的方向总是与形变的方向相同．(　×　) 知识点二 探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 1.实验目的 (1)探究弹簧弹力大小与伸长量的关系． (2)了解弹簧测力计的工作原理． 2．实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸． 3．实验原理与设计 (1)如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，由二力平衡知识可知，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等． (2)通过改变悬挂钩码的个数来改变弹簧弹力的大小，弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算． 4．实验步骤 (1)按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0. (2)在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力． (3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格． 1 2 3 4 5 6 7 钩码质量m/g 弹簧弹力F/N 弹簧长度l/cm 弹簧伸长量x/cm 5.数据处理 (1)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线，如图所示． (2)以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F­x图线的斜率求解，k＝. 1．弹簧被拉伸时，可以超出它的弹性限度．(　×　) 2．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态．(　√　) 3．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量．(　×　) 4．用几根不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等．(　×　) 知识点三 胡克定律 1.内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧伸长(或压缩)的长度x成正比． 2．公式：F＝kx． 3．劲度系数 (1)公式F＝kx中的k称为弹簧的劲度系数，是一个有单位的物理量，单位为牛顿每米，符号N/m. (2)弹簧的劲度系数与弹性体的材料、形状等因素有关． (3)弹簧的劲度系数为1 N/m的物理意义：弹簧伸长或缩短1 m时产生的弹力大小为1 N. 1．在弹性限度内，同一根弹簧被拉的越长弹力越大，弹力大小与弹簧长度成正比．(　×　) 2．在弹性限度内，两根弹簧被拉长相同的长度，弹力的大小一定相等．(　×　) 3．在弹性限度内，同一根弹簧被拉伸长度x和被压缩长度x，弹力的大小相等．(　√　) 4．由F＝kx可知k＝，故劲度系数k与外力F成正比，与形变量x成反比．(　×　) ． 探究点一　形变与弹力　(运动观念之形成) ►情境探究 “蹦极”是一种极限运动，人自身所受的重力使其自由下落，被拉伸的橡皮绳又会产生向上的力，把人拉上去，然后人再下落．正是在这上上下下的振荡中，蹦极者体会到惊心动魄的刺激． 人受到橡皮绳的弹力是哪个物体发生形变产生的？方向如何？ 提示：以人为受力对象，橡皮绳指向橡皮绳收缩的方向拉住人，橡皮绳发生形变．橡皮绳被拉长，就要企图恢复形变．这里施力物体——橡皮绳，受力物体——人．这时候橡皮绳对人的拉力的方向是指向橡皮绳收缩的方向． ►探究归纳 1．对于形变明显的情况