3.1 重力与弹力（第二课时）课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第三章 相互作用——力 第一节 重力与弹力（第二课时） docerID:327037375 学习目标 1.知道弹力产生的原因和条件，会分析弹力的方向 2.能通过实验探究弹力的大小与形变量的关系 3.能根据数据表格绘制F-x图像，求出弹簧的劲度系数 4.知道胡克定律的内容及公式 2 新课讲解 2.弹力产生的条件： (1)相互接触 (2)发生弹性形变。 1.定义：发生形变的物体，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。 一、弹力 新课讲解 由弹力的定义知，发生形变的物体（弹簧）由于要恢复原状，对与之接触的物体（小球）有弹力作用，所以弹力方向总是和施力物体发生形变的方向相反。 （3）弹力的方向 桌面形变 FN 物体形变 FN 物体受到支持力 桌面受到压力 新课讲解 1.有明显形变的情况下，根据物体的形变方向来判断：弹力的方向与物体形变的方向相反.如弹簧伸长时与伸长的方向相反，压缩时与压缩的方向相反. 2.发生微小形变时，形变方向不易观察，应根据物体间接触面特点进行分析： ①面面接触，弹力垂直于公共接触面 ②点面接触，弹力过点垂直于接触面 ③点点接触，弹力垂直于公切面 弹力方向的判断 面面接触 新课讲解 （4）判断有无弹力的方法： ①直接法：对于形变效果明显的情况，可由形变情况直接判断弹力的存在与否。如弹簧、橡皮筋等产生弹力的情况。 新课讲解 ②假设法：撤掉与之接触的物体，看研究物体的状态是否改变，若改变则存在弹力，否则不存在弹力。 小心去掉斜面，球仍静止，说明斜面与球A之间无相互作用因而无弹力。 若去掉斜面，小球则无法保持在原来的位置静止，这说明斜面对小球有相互作用的弹力。 新课讲解 二、弹簧弹力与形变量的关系 1.弹力的大小：弹力的大小与形变的程度有关，对同一个物体来讲，形变程度越大，弹力越大。 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。 弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。那么，弹簧在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关系呢？ 新课讲解 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 1.实验思路 (1)弹簧弹力F的确定：在弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码所受弹力大小与所挂钩码的重力大小 ，即F= 。 (2)弹簧伸长的长度x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧伸长的长度x= 。 2.实验器材 铁夹、弹簧、 、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸。 相等 mg l-l0 刻度尺 新课讲解 3.实验步骤 (3)增加钩码的个数，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5…。 (1)如图所示，将弹簧的上端固定在铁架台的横杆上，用刻度尺测出弹簧 时的长度l0，即 ____________。 (2)在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度l1和钩码的质量m1 。 自由下垂 弹簧的原长 新课讲解 新课讲解 新课讲解 4.数据分析 (1)数据记录 计算出每次弹簧伸长的长度x(x= )和弹簧受到的拉力F(F=mng)，并将数据填入表格。 弹簧的原长l0=　　　cm。  钩码质量m/g 弹簧的弹力F/N 弹簧长度l/cm 弹簧伸长的长度x/cm 1 2 3 4 5 6 ln-l0 4.35  50  0.50  4.90  100  1.00  5.45  150  1.50  5.95  200  2.00  6.50  250  2.50  7.05  300  3.00  7.55  0.55  1.10  1.60  2.15  2.70  3.20 90.91  90.91 93.75 93.02 92.59 93.75 新课讲解 (2)数据处理 ①建立如图所示的直角坐标系，以弹簧的弹力F为纵轴、以弹簧伸长的长度x 为横轴，选择合适的单位长度，根据测量数据在坐标纸上描点。 ②按照图中所绘点的分布，作出一条直线，所画点不一定正好在这条直线上，但要注意使直线两侧的点数大致相同，得到F-x图像。 ③以弹簧伸长的长度为自变量，写出图像所代表的函数 。 F=kx 1.0 2.0 3.0 4.0 /N 1.0 2.0 3.0 4.0 /cm ④得出弹簧弹力和伸长的长度之间的定量关系。 弹簧长度l/cm 弹簧伸长的长度x/cm 1 2 3 4 5 6  0.50  1.00  1.50  2.00  2.50  3.00  0.55  1.10  1.60  2.15  2.70  3.20 新课讲解 在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，_____________________________ 。 (3)实验结论 弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短) 的长度x成正比 新课讲解 思考：实验操作过程中有哪些注意事项？ 所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。 每次所挂钩码的质量差尽量大一些。 测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量。 由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，存在较大的测量误差。 由于弹簧自身的重力的影响，当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，也会有一定的影响。 新课讲解 1.内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。 2.公式：F＝kx 3.k为弹簧的劲度系数， 单位是N/m，只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定，它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变． 三、胡克定律 课堂练习 l.如图所示，两个钩码均重5N，弹簧测力计自重不计，如果弹簧的劲度系数为50N/m，则此时弹簧测力计（没有超过弹性限度)的伸长量为( ) A.0 B.0.1m C.0.2m D.0.4m 18 课堂练习 2.探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m;悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L原和劲度系数k分别为( ) A.L原=0.02m k =500N/m B.L原=0.10m k =.500N/m C.L原 = 0.02m k =250N/m D.L原=0.10m k = 250N/m 19 课堂练习 20 课堂练习 3.某小组利用如图所示的装置测量弹簧的劲度系数，毫米刻度尺的零刻度线与弹簧上端对 齐，实验时通过改变弹簧下端悬挂的钩码数量，改变弹簧的弹力F，并利用刻度尺读出对应的弹簧长度l。 （1）关于本实验操作，下列说法正确的是___ A.实验前，必须先把弹簧水平放置测量其原长 B.悬挂钩码时应用手抓住钩码使其静止并读数 C.钩码的数量可以任意增减 D.安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态 21 课堂练习 (2)多次实验，记录数据后描点连线得到F-l图像如图所示，由图得该弹簧的劲度系数k =__N/m(保留三位有效数宁)。 (3)若实验时弹簧上端并未对齐刻度尺的零刻度线，而是与0.50cm刻度线对齐，则得到的弹簧劲度系数将___(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 22 课堂练习 23 课堂练习 24 探究弹簧弹力与形变量的关系 胡克定律 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系、 胡克定律 实验思路 弹簧弹力的测量 弹簧长度的测量 实验器材及实验步骤 误差分析及注意事项 数据分析 数据记录—表格 图像法处理数据 实验结论 内容 表达式：F=kx x为弹簧形变量 k为劲度系数， 仅由弹簧本身决定 课堂小结 25 感谢观看 Lavf57.62.100 $$