第2节 科学探究：弹力（导学案）物理鲁科版2019必修第一册

第2节 科学探究：弹力 导学案 物理观念 学生理解弹力的产生条件及特点，建立对弹性形变与弹力关系的基本物理观念。 科学思维 通过分析弹力现象，培养用归纳法推导弹力规律的科学思维能力。 科学探究 设计实验探究弹力与形变关系，尝试改进实验方案，提升探究创新能力。 科学态度 与责任 体验探究过程，培养严谨记录数据的态度，增强应用弹力知识的责任感。 1.理解弹力产生条件及特点，掌握胡克定律的内容及应用。（重点） 2.判断弹力的方向及探究弹力与形变关系的实验分析。（难点） 【知识回顾】 初中弹力内容复习： (1)形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化。 (2)弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 (3)产生弹力必备的两个条件：(1)两物体间相互接触。(2)发生弹性形变。 【自主预习】 1.弹力 (1)形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化。 (2)弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 (3)三种常见弹力的方向 常见弹力 弹力方向 压力 垂直于物体的接触面，指向被压缩或被支持的物体 支持力 绳的拉力 沿着绳子指向绳子收缩的方向 2.胡克定律 (1)弹性形变：物体在发生形变后，撤去作用力能够恢复原状的形变。 (2)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 (3)胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即F＝kx。 (4)劲度系数：其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号是N/m，劲度系数是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。 魔术“消失的丝巾 ” 提出问题：消失的丝巾去哪里了？能否用物 理语言解释？ 一、形变 实验1：分析以下操作中形变的特点（填“是”或“否”） 序号 操作 形变是否明显 撤去力后是否恢复原状 1 把一张纸片团成纸团 2 用手指轻轻按压自己的脸蛋 3 使劲捏自己手中的笔 要点提炼1：形变的分类______________________________ _____ 二、弹力 实验2：分析分析以下两种情况中弹力的方向（填“向上”或“向下”） 施力物体 施力物体的形变方向 受力物体 弹力的方向 桌面对书本的支持力 书本对桌面的压力 绳对钩码的拉力 要点提炼2：弹力的方向______________________________ _____ 实验3：探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系 根据以下所给器材，探究弹簧弹力和形变量的关系 器材：弹簧、50g规格的钩码、刻度尺、铁架台 步骤： 1、将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度，即原长。 2、在弹簧下端挂质量为50g的钩码，测出此时弹簧的长度，记录数据 。 3、改变所挂钩码的个数，测出对应的弹簧长度，记录钩码个数和相应的弹簧长度。 4、计算出每次弹簧的伸长量x和弹簧受到的拉力，并将数据填入表格。 数据处理： （1）把所测得数据填在下表中 钩码个数 0 1 2 3 4 5 弹力(N) 0 [ 弹簧长度(cm) 伸长量(cm) 0 （2）根据表中的数据，在图的坐标纸上描点，画出F-x图像。 误差分析： ________________________________________________ _____________ ____ 要点提炼3：在弹性限度内，______________________________ _____ [ 1.如图所示，底端置于粗糙水平地面上的杆，其顶端被一根细线用手拉住，杆处于静止状态，细线水平，下列说法正确的是（　　） A．细线对杆的弹力方向垂直杆向左 B．杆对细线的弹力方向为水平向右 C．地面受到杆的弹力沿杆向左下方 D．杆受到地面的弹力是地面的形变产生的 【答案】BD 【详解】A．细线对杆的弹力方向沿细线收缩的方向，即水平向左，故A错误； B．细线对杆的弹力方向水平向左，则杆对细线的弹力方向为水平向右，故B正确； C．地面对杆的弹力方向竖直向上，则地面受到杆的弹力方向竖直向下，故C错误； D．杆受到地面的弹力是地面的形变产生的，故D正确。 故选BD。 2．滑板是深受年轻朋友追捧的极限运动。如图所示，当人站在滑板上运动时，下列说法正确的是（　　） A．人的重心位置固定不变 B．人对滑板的压力就是人的重力 C．人的重心一定在人身上 D．水平地面对滑板的弹力方向竖直向上 【答案】D 【解析】A．人的重心位置可能随人做各种动作而改变，故A错误； B．人对滑板的压力施力物体是人，人的重力施力物体是地球，人对滑板的压力和人的重力不是同一个力，故B错误； C．重心可能在人上，也可能在人外，故C错误； D．水平地面对滑板的弹力垂直于水平地面，故D正确。 故选D。 3．某小组测量一弹簧的劲度系数。第一次施加F1=10N的拉力，弹簧长L1=14cm；第二次施加F2=5N的拉力，弹簧长L2=12cm，实验时弹簧均在弹性限度内。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的劲度系数k=2.5N/m B．弹簧的劲度系数k=250N/m C．弹簧的原长L0=10cm D．弹簧的原长L0=8cm 【答案】BC 【详解】设弹簧的原长为L0，则有第一次拉伸时 第二次拉伸时 解这个方程组，我们可以得到弹簧的原长 劲度系数 故选BC。 4．有一弹簧座垫，宽为22.7cm，它的弹簧成对地如图所示排列，所有弹簧的劲度系数均为k＝10N/m，有一重为100N的物体放在座垫上，座垫的表面将下降10cm，假定当物体放上时，弹簧的长度都相同，则此座垫有多少个弹簧？（　　） A．400 B．200 C．100 D．80 【答案】A 【详解】两个弹簧串联时的劲度系数为 设有对弹簧，则有 解得，因此一共有400个。 故选A。 5．物理学习小组用每枚质量的同种一元新硬币、刻度尺等，测量某轻弹簧的劲度系数。实验过程如下： (1)测量硬币的厚度 将10枚硬币竖直叠放，刻度尺“0”刻线对齐最下端硬币下边缘，测出硬币的厚度。某次测量，最上面硬币上边缘对应刻度尺的示数如图2，每枚硬币的厚度d= mm。 (2)测弹簧的劲度系数 A．将轻弹簧下端固定在直径为（略大于硬币直径）、高度可调的圆柱形容器底盘中心。调节容器的高度，使弹簧上端与容器口齐平。 B．将若干硬币叠放在弹簧上端，硬币表面垂直弹簧，静止时，最上端硬币上边缘与容器口齐平，如图3所示。若每取走一枚硬币，不考虑摩擦，稳定后弹簧的弹力减小 ，恰发现余下的硬币正好升高补平，弹簧始终在弹性限度内，则弹簧的劲度系数 （重力加速度，保留2位有效数字）。 【答案】(1)1.84/1.85/1.86；(2) 0.061 33 【详解】（1）10枚硬币的厚度为 1枚硬币的厚度为 由于估读，答案在1.84mm-1.86mm之间均可 （2）[1]根据平衡条件可知 所以每取走一枚硬币，稳定后弹簧的弹力减小 [2]由于， 每取走一枚硬币 可得 6.（2022·湖南·高考真题）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下： （1）查找资料，得知每枚硬币的质量为； （2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度，记录数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 硬币数量/枚 5 10 15 20 25 长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 （3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线； （4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为 ； （5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为 （计算结果保留3位有效数字）。 【答案】 见解析 15.35 127 【详解】（3）[1]根据表格标点连线如图 （4）[2]由图可知刻度尺的分度值为1mm，故读数； （5）[3]设橡皮筋的劲度系数为k，原长为x0，则 则橡皮筋的劲度系数为k 从作的l-n图线读取数据则可得 ， 设冰墩墩的质量为m1，则有 可得 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2节 科学探究：弹力 导学案 物理观念 学生理解弹力的产生条件及特点，建立对弹性形变与弹力关系的基本物理观念。 科学思维 通过分析弹力现象，培养用归纳法推导弹力规律的科学思维能力。 科学探究 设计实验探究弹力与形变关系，尝试改进实验方案，提升探究创新能力。 科学态度 与责任 体验探究过程，培养严谨记录数据的态度，增强应用弹力知识的责任感。 1.理解弹力产生条件及特点，掌握胡克定律的内容及应用。（重点） 2.判断弹力的方向及探究弹力与形变关系的实验分析。（难点） 【知识回顾】 初中弹力内容复习： (1)形变：物体在 下形状或体积发生的变化。 (2)弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 (3)产生弹力必备的两个条件：(1) 。(2) 。 【自主预习】 1.弹力 (1)形变：物体在力的作用下 或 发生的变化。 (2)弹力：发生形变的物体，要 ，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 (3)三种常见弹力的方向 常见弹力 弹力方向 压力 于物体的接触面，指向被压缩或被支持的物体 支持力 绳的拉力 沿着绳子指向绳子 的方向 2.胡克定律 (1)弹性形变：物体在发生形变后，撤去作用力能够 的形变。 (2)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能 的形状，这个限度叫作弹性限度。 (3)胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成 ，即F＝ 。 (4)劲度系数：其中k为弹簧的劲度系数，单位为 ，符号是 ，劲度系数是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。 魔术“消失的丝巾 ” 提出问题：消失的丝巾去哪里了？能否用物 理语言解释？ 一、形变 实验1：分析以下操作中形变的特点（填“是”或“否”） 序号 操作 形变是否明显 撤去力后是否恢复原状 1 把一张纸片团成纸团 2 用手指轻轻按压自己的脸蛋 3 使劲捏自己手中的笔 要点提炼1：形变的分类______________________________ _____ 二、弹力 实验2：分析分析以下两种情况中弹力的方向（填“向上”或“向下”） 施力物体 施力物体的形变方向 受力物体 弹力的方向 桌面对书本的支持力 书本对桌面的压力 绳对钩码的拉力 要点提炼2：弹力的方向______________________________ _____ 实验3：探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系 根据以下所给器材，探究弹簧弹力和形变量的关系 器材：弹簧、50g规格的钩码、刻度尺、铁架台 步骤： 1、将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度，即原长。 2、在弹簧下端挂质量为50g的钩码，测出此时弹簧的长度，记录数据 。 3、改变所挂钩码的个数，测出对应的弹簧长度，记录钩码个数和相应的弹簧长度。 4、计算出每次弹簧的伸长量x和弹簧受到的拉力，并将数据填入表格。 数据处理： （1）把所测得数据填在下表中 钩码个数 0 1 2 3 4 5 弹力(N) 0 [ 弹簧长度(cm) 伸长量(cm) 0 （2）根据表中的数据，在图的坐标纸上描点，画出F-x图像。 误差分析： ________________________________________________ _____________ ____ 要点提炼3：在弹性限度内，______________________________ _____ [ 1.如图所示，底端置于粗糙水平地面上的杆，其顶端被一根细线用手拉住，杆处于静止状态，细线水平，下列说法正确的是（　　） A．细线对杆的弹力方向垂直杆向左 B．杆对细线的弹力方向为水平向右 C．地面受到杆的弹力沿杆向左下方 D．杆受到地面的弹力是地面的形变产生的 2．滑板是深受年轻朋友追捧的极限运动。如图所示，当人站在滑板上运动时，下列说法正确的是（　　） A．人的重心位置固定不变 B．人对滑板的压力就是人的重力 C．人的重心一定在人身上 D．水平地面对滑板的弹力方向竖直向上 3．某小组测量一弹簧的劲度系数。第一次施加F1=10N的拉力，弹簧长L1=14cm；第二次施加F2=5N的拉力，弹簧长L2=12cm，实验时弹簧均在弹性限度内。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的劲度系数k=2.5N/m B．弹簧的劲度系数k=250N/m C．弹簧的原长L0=10cm D．弹簧的原长L0=8cm 4．有一弹簧座垫，宽为22.7cm，它的弹簧成对地如图所示排列，所有弹簧的劲度系数均为k＝10N/m，有一重为100N的物体放在座垫上，座垫的表面将下降10cm，假定当物体放上时，弹簧的长度都相同，则此座垫有多少个弹簧？（　　） A．400 B．200 C．100 D．80 5．物理学习小组用每枚质量的同种一元新硬币、刻度尺等，测量某轻弹簧的劲度系数。实验过程如下： (1)测量硬币的厚度 将10枚硬币竖直叠放，刻度尺“0”刻线对齐最下端硬币下边缘，测出硬币的厚度。某次测量，最上面硬币上边缘对应刻度尺的示数如图2，每枚硬币的厚度d= mm。 (2)测弹簧的劲度系数 A．将轻弹簧下端固定在直径为（略大于硬币直径）、高度可调的圆柱形容器底盘中心。调节容器的高度，使弹簧上端与容器口齐平。 B．将若干硬币叠放在弹簧上端，硬币表面垂直弹簧，静止时，最上端硬币上边缘与容器口齐平，如图3所示。若每取走一枚硬币，不考虑摩擦，稳定后弹簧的弹力减小 ，恰发现余下的硬币正好升高补平，弹簧始终在弹性限度内，则弹簧的劲度系数 （重力加速度，保留2位有效数字）。 6.（2022·湖南·高考真题）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下： （1）查找资料，得知每枚硬币的质量为； （2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度，记录数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 硬币数量/枚 5 10 15 20 25 长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 （3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线； （4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为 ； （5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为 （计算结果保留3位有效数字）。 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$