第二节 弹力（导学案） 物理粤教版2019必修第一册

3.2 弹力 导学案 1. 理解弹力产生的条件（接触、形变）；了解常见的弹力类型（支持力、压力、拉力等）；掌握弹力方向的判断方法。 2. 通过放大“微小形变”的实验，培养抽象和推理能力；探究弹簧弹力与形变量的关系，学习归纳物理规律。 3. 经历探究弹簧弹力与形变量关系的实验过程；学习使用图像法处理数据并寻找规律。 4. 认识弹力在生产和生活中的广泛应用（如弹簧秤、减震器）；体会物理学对技术进步的重要作用。 重点： 1. 弹力产生的条件（接触并发生形变）； 2. 弹力方向的判断（垂直于接触面，指向受力物体）。 难点： 1. “微小形变”的客观存在性及其理解； 2. 点面接触、面面接触、点点接触等情况下的弹力方向判断； 3. 胡克定律的适用条件（弹性限度内）。 【知识回顾】 1.力是 对 的作用。力能改变物体的 或使物体发生 。 2. 物体的运动状态不变，称为 状态。此时物体所受合力为 。 3. 重力是由于 的吸引而产生的，方向总是 。 【自主预习】 1. 形变 物体 或 的变化叫做形变。 撤去外力后能恢复原状的形变叫 形变；不能恢复原状的叫 形变。 2. 弹力 定义：发生 形变的物体，由于要恢复原状，对与它 的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。 产生条件：① ；② 。 3. 弹力的方向 弹力的方向总是指向 物体，与施力物体形变的方向 。 通常说的压力、支持力的方向总是 于接触面，指向被压或被支持的物体。 绳的拉力方向沿着绳而指向绳 的方向。 4. 胡克定律 内容：在 _限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧 （或 ）的长度x成 。 公式： 。其中k称为弹簧的 ，单位是 ，由弹簧的 、 、 等因素决定。 探究1：认识形变与弹力 1. 观察与思考：观察老师演示的玻璃瓶挤压实验（或类似放大微小形变的实验）。 实验现象：当用力挤压玻璃瓶时，细管中的液面会 。 实验结论：这个现象说明了即使看起来坚硬的物体，在受力时也会发生 ，只是非常 。该实验采用的物理方法是 法。 2. 弹力产生条件判断：根据弹力产生的两个条件，判断下列图中A、B两物体间是否存在弹力，并说明理由。 (1) A、B两球静止在光滑水平面，相互接触但无挤压。 ( ) (2) 小球A被绳子拴住，静止在斜面B上。 ( ) (结论：接触是 条件，发生 才是产生弹力的 条件。) 探究2：弹力方向的判断 请在下列示意图中，画出指定物体所受弹力的方向（用带箭头的线段表示）。 总结规律：压力、支持力的方向总是与接触面 ，并指向 物体。 探究3：探究弹簧弹力与形变量的关系 【提出问题】弹簧弹力大小与什么因素有关？ 【猜想与假设】可能与弹簧的 有关。 【实验设计】 · 测量工具： 、 。 · 如何测量弹力F？ 。 · 如何测量形变量x？ 。（x = - ） · 本实验采用的科学方法是 法。 【进行实验与数据记录】 【数据处理与分析】 1. 在右图坐标系中描点，并作出F-x图像。 2. 观察图像，它是一条 ，说明在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变量x成 比。 3. 【得出结论】胡克定律： 。其中k是 系数。 【思考】如果钩码挂得太重，弹簧被拉得过长，F-x图像会怎样变化？这说明了什么？ 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．木块放在桌面上受到向上的弹力，是木块发生微小形变而产生的 B．木块放在桌面上受到向上的弹力，是桌面发生微小形变而产生的 C．用一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的推力，是木头发生形变而产生的 D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是电灯发生微小形变而产生的 2．如图所示，轻弹簧的两端各受20N拉力F的作用，弹簧伸长了10cm（在弹性限度内）。那么下列说法中正确的是（　　） A．弹簧所受的合力为零 B．弹簧所受的合力为20 N C．该弹簧的劲度系数为20 N/m D．根据公式，弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力F的增大而增大 3．某同学用如图所示的弹簧拉力器锻炼，拉力器共有5根弹簧，每根弹簧的劲度系数均为200N/m，若该同学两臂都用300N的力去拉（弹簧处于弹性限度内），稳定时每根弹簧的伸长量为（　　） A．0.4m B．0.3m C．1.5m D．1.0m 4．学完胡克定律后，小明对口罩两边的弹性轻绳展开研究。如图所示，他将弹性轻绳拆下，弹性绳自然伸长时长为8.50cm，当悬挂一支笔时，长为9.50cm；当悬挂一个圆规时，长为10.00cm。若弹性轻绳满足胡克定律且始终在弹性限度内，由以上数据可得（　　） A．根据以上数据可计算出此弹性轻绳的劲度系数 B．圆规的质量是笔的1.5倍 C．圆规的质量是笔的2.5倍 D．将圆规和笔一起挂在弹性绳下端时，长为12cm 5．如图所示，图中的物体A均处于静止状态，受到弹力作用的说法正确的是（　　） A．图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力 B．图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为，，A对两斜面均有压力的作用 C．图丙中A不会受到斜面B对它的支持力的作用 D．图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用 二、多选题 6．下列关于力的说法正确的是（　　） A．物体的重力就是地球对物体的吸引力，它的方向总是竖直向下 B．弹簧测力计在称过重物后指针恢复到零刻度属于弹性形变 C．因为力是物体对物体的相互作用，所以只有相互接触的物体间才有力的作用 D．力是矢量，既有大小又有方向 7．如图所示，一辆吉普车停在水平地面上，下列说法正确的是（　　） A．吉普车没有发生形变，所以汽车不受弹力 B．吉普车受到向上的弹力，是因为地面发生了形变 C．吉普车受到向上的弹力，是因为吉普车发生了形变 D．地面受到向下的弹力，是因为吉普车发生了形变 8．某人用来锻炼身体的拉力器并列装有三根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40cm，一次锻炼时，他用600N的力把弹簧拉长至1.4m，如图所示，则（  ） A．人的每只手受到拉力器的拉力为300 N B．每根弹簧产生的弹力为200 N C．每根弹簧的劲度系数为200 N/m D．每根弹簧的劲度系数为600 N/m 三、实验题 9．某同学在竖直悬挂的弹簧下悬挂钩码，做实验研究弹力与弹簧伸长量的关系。他将实验数据记录在下表中。实验时弹簧形变始终未超过弹性限度，g取9.8 N/kg。 钩码质量m/g 0 30 60 90 120 150 弹簧总长度l/cm 6.0 7.2 8.3 9.5 10.6 11.8 （1）根据以上数据填写下表。 弹簧弹力F/N 弹簧伸长量x/cm （2）在图的坐标纸中画出弹力F与弹簧伸长量x的关系图 ，并根据图像计算弹簧的劲度系数。 四、解答题 10．弹簧在10.0 N的拉力作用下，长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm.弹簧的劲度系数为多大？那么当这根弹簧长度为4.20 cm时，受到的压力有多大？ 1. 知识结构图：请用思维导图或流程图总结本节关于“弹力”的核心知识要点。 2. 核心概念辨析：弹力与重力有何本质区别？（从施力物体、产生条件、方向等方面思考） 3. 实验方法总结：本节课中，我们用了哪些实验方法或物理思想？（可多选） [ ] 控制变量法 [ ] 放大法 [ ] 图像法 [ ] 等效替代法 4. 学后感想与应用： · 本节课让我最感兴趣的内容是______，因为______。 · 请举一个生活中利用弹力的实例（除弹簧测力计外）：______，它利用了弹力的______特性。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.2 弹力 导学案 1. 理解弹力产生的条件（接触、形变）；了解常见的弹力类型（支持力、压力、拉力等）；掌握弹力方向的判断方法。 2. 通过放大“微小形变”的实验，培养抽象和推理能力；探究弹簧弹力与形变量的关系，学习归纳物理规律。 3. 经历探究弹簧弹力与形变量关系的实验过程；学习使用图像法处理数据并寻找规律。 4. 认识弹力在生产和生活中的广泛应用（如弹簧秤、减震器）；体会物理学对技术进步的重要作用。 重点： 1. 弹力产生的条件（接触并发生形变）； 2. 弹力方向的判断（垂直于接触面，指向受力物体）。 难点： 1. “微小形变”的客观存在性及其理解； 2. 点面接触、面面接触、点点接触等情况下的弹力方向判断； 3. 胡克定律的适用条件（弹性限度内）。 【知识回顾】 1.力是物体对物体的作用。力能改变物体的运动状态或使物体发生形变。 2. 物体的运动状态不变，称为 平衡状态。此时物体所受合力为零。 3. 重力是由于 地球的吸引而产生的，方向总是竖直向下。 【自主预习】 1. 形变 物体形状或体积的变化叫做形变。 撤去外力后能恢复原状的形变叫弹性形变；不能恢复原状的叫；塑性（或范性）形变。 2. 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 接触；②发生弹性形变。 3. 弹力的方向 弹力的方向总是指向受力物体，与施力物体形变的方向相反。 通常说的压力、支持力的方向总是垂直于接触面，指向被压或被支持的物体。 绳的拉力方向沿着绳而指向绳收缩的方向。 4. 胡克定律 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（或压缩）的长度x成正比。 公式： F = kx。其中k称为弹簧的劲度系数，单位是牛/米 (N/m)，由弹簧的材料、长度、粗细等因素决定。 探究1：认识形变与弹力 1. 观察与思考：观察老师演示的玻璃瓶挤压实验（或类似放大微小形变的实验）。 实验现象：当用力挤压玻璃瓶时，细管中的液面会上升。 实验结论：这个现象说明了即使看起来坚硬的物体，在受力时也会发生形变，只是非常微小。该实验采用的物理方法是放大法。 2. 弹力产生条件判断：根据弹力产生的两个条件，判断下列图中A、B两物体间是否存在弹力，并说明理由。 (1) A、B两球静止在光滑水平面，相互接触但无挤压。 (不存在 ，因为只有接触没有形变 ) (2) 小球A被绳子拴住，静止在斜面B上。 (存在，因为接触且相互挤压 ) (结论：接触是必要条件，发生弹性形变才是产生弹力的充要（或根本）条件。) 探究2：弹力方向的判断 请在下列示意图中，画出指定物体所受弹力的方向（用带箭头的线段表示）。 总结规律：压力、支持力的方向总是与接触面垂直，并指向受力物体。 探究3：探究弹簧弹力与形变量的关系 【提出问题】弹簧弹力大小与什么因素有关？ 【猜想与假设】可能与弹簧的形变量（或伸长量）有关。 【实验设计】 · 测量工具：弹簧测力计（或已知质量的钩码）、刻度尺。 · 如何测量弹力F？通过悬挂钩码，静止时弹力F等于钩码重力G。 · 如何测量形变量x？用刻度尺测量弹簧伸长后的长度L以及原长L₀。（x = 伸长后长度L - 原长L₀） · 本实验采用的科学方法是控制变量法。 【进行实验与数据记录】 【数据处理与分析】 1. 在右图坐标系中描点，并作出F-x图像。 2. 观察图像，它是一条过原点的直线，说明在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变量x成正比。 3. 【得出结论】胡克定律：F = kx。其中k是劲度系数。 【思考】如果钩码挂得太重，弹簧被拉得过长，F-x图像会怎样变化？这说明了什么？ 图像会发生弯曲，不再是一条直线；说明超过了弹簧的弹性限度，胡克定律不再成立。 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．木块放在桌面上受到向上的弹力，是木块发生微小形变而产生的 B．木块放在桌面上受到向上的弹力，是桌面发生微小形变而产生的 C．用一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的推力，是木头发生形变而产生的 D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是电灯发生微小形变而产生的 【答案】B 【详解】AB．木块和桌面相互作用，都会发生微小的形变．桌面发生微小形变对木块有向上的弹力即支持力；木块由于发生微小形变对桌面有向下的弹力即压力，故A错误，B正确； C．用一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的推力，是由细竹竿发生弹性形变而产生的，C错误； D．挂在电线下面的电灯受到向上的是拉力是由于电线发生微小形变而产生的，D错误。 故选B。 2．如图所示，轻弹簧的两端各受20N拉力F的作用，弹簧伸长了10cm（在弹性限度内）。那么下列说法中正确的是（　　） A．弹簧所受的合力为零 B．弹簧所受的合力为20 N C．该弹簧的劲度系数为20 N/m D．根据公式，弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力F的增大而增大 【答案】A 【详解】AB．轻弹簧的两端各受拉力F的作用，所以弹簧所受的合力为零，故A正确，B错误； C．根据胡克定律 得弹簧的劲度系数 故C错误； D．弹簧的伸长与受的拉力成正比，弹簧的劲度系数k与弹簧弹力F的变化无关，与弹簧本身有关，故D错误。 故选A。 3．某同学用如图所示的弹簧拉力器锻炼，拉力器共有5根弹簧，每根弹簧的劲度系数均为200N/m，若该同学两臂都用300N的力去拉（弹簧处于弹性限度内），稳定时每根弹簧的伸长量为（　　） A．0.4m B．0.3m C．1.5m D．1.0m 【答案】B 【详解】由题意 稳定每根弹簧的伸长量为 故选B。 4．学完胡克定律后，小明对口罩两边的弹性轻绳展开研究。如图所示，他将弹性轻绳拆下，弹性绳自然伸长时长为8.50cm，当悬挂一支笔时，长为9.50cm；当悬挂一个圆规时，长为10.00cm。若弹性轻绳满足胡克定律且始终在弹性限度内，由以上数据可得（　　） A．根据以上数据可计算出此弹性轻绳的劲度系数 B．圆规的质量是笔的1.5倍 C．圆规的质量是笔的2.5倍 D．将圆规和笔一起挂在弹性绳下端时，长为12cm 【答案】B 【详解】A．由胡克定律 可知，根据题给数据不能算出此弹性轻绳的劲度系数。故A错误； BC．设弹性轻绳的劲度系数为，笔的质量为，圆规的质量为，根据胡克定律有 ， 解得 故B正确；C错误； D．将圆规和笔一起挂在弹性绳下端时，弹性绳长为 故D错误。 故选B。 5．如图所示，图中的物体A均处于静止状态，受到弹力作用的说法正确的是（　　） A．图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力 B．图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为，，A对两斜面均有压力的作用 C．图丙中A不会受到斜面B对它的支持力的作用 D．图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用 【答案】B 【详解】A．图甲中对B进行受力分析，B球受重力和弹力的作用，二力平衡B球静止，不可能再受到A对B的弹力的作用， A错误； B．图乙中采用假设法，若除去左侧的斜面，A将运动，去掉右侧的斜面，A也将运动，所以两斜面对球A均有力的作用， B正确； C．图丙中绳子对A的拉力是倾斜的，假设斜面B移走，则绳子要竖直，故A要受到斜面B对它的弹力的作用，C错误； D．图丁中绳子处于竖直状态，故绳子有拉力；但若与斜面间有弹力，物体不能保持竖直状态，故物体不受斜面的弹力，D错误。 故选B。 二、多选题 6．下列关于力的说法正确的是（　　） A．物体的重力就是地球对物体的吸引力，它的方向总是竖直向下 B．弹簧测力计在称过重物后指针恢复到零刻度属于弹性形变 C．因为力是物体对物体的相互作用，所以只有相互接触的物体间才有力的作用 D．力是矢量，既有大小又有方向 【答案】BD 【详解】A. 物体的重力不是地球对物体的吸引力，A错误； B. 能够恢复原来现状的形变叫弹性形变，弹簧测力计在称过重物后指针恢复到零刻度属于弹性形变，B正确； C．两个磁铁不接触也有力的作用，C错误； D. 力是矢量，既有大小又有方向，D正确。 故选BD。 7．如图所示，一辆吉普车停在水平地面上，下列说法正确的是（　　） A．吉普车没有发生形变，所以汽车不受弹力 B．吉普车受到向上的弹力，是因为地面发生了形变 C．吉普车受到向上的弹力，是因为吉普车发生了形变 D．地面受到向下的弹力，是因为吉普车发生了形变 【答案】BD 【详解】A．吉普车和地面相互挤压，都发生了弹性形变，故汽车受到地面的弹力，地面受到汽车的弹力，A错误； BC．地面发生形变，对吉普车产生向上的弹力，B正确，C错误； D．吉普车发生形变，对地面产生向下的弹力，D正确。 故选BD。 8．某人用来锻炼身体的拉力器并列装有三根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40cm，一次锻炼时，他用600N的力把弹簧拉长至1.4m，如图所示，则（  ） A．人的每只手受到拉力器的拉力为300 N B．每根弹簧产生的弹力为200 N C．每根弹簧的劲度系数为200 N/m D．每根弹簧的劲度系数为600 N/m 【答案】BC 【详解】A．由题，某人用600N的力，根据牛顿第三定律得知，人的每只手受到拉力器的拉力为600N，故A错误； B．由于三根弹簧并联，每根弹簧受到的拉力相等，拉力之和等于600N，则每根弹簧产生的弹力均为200N，故B正确； CD．每根弹簧的伸长长度为 x=1.4m-0.4m=1.0m 弹力 F=200N 则由胡克定律F=kx得，劲度系数 故C正确，D错误。 故选BC。 三、实验题 9．某同学在竖直悬挂的弹簧下悬挂钩码，做实验研究弹力与弹簧伸长量的关系。他将实验数据记录在下表中。实验时弹簧形变始终未超过弹性限度，g取9.8 N/kg。 钩码质量m/g 0 30 60 90 120 150 弹簧总长度l/cm 6.0 7.2 8.3 9.5 10.6 11.8 （1）根据以上数据填写下表。 弹簧弹力F/N 弹簧伸长量x/cm （2）在图的坐标纸中画出弹力F与弹簧伸长量x的关系图 ，并根据图像计算弹簧的劲度系数。 【答案】 0 0.294 0.588 0.882 1.176 1.470 0 1.20 2.30 3.50 4.60 5.80 25.0 N/m 【详解】（1）[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12]弹簧所受到的拉力大小等于钩码重力的大小，故 F=G=mg 弹簧伸长量应等于弹簧总长度减去不挂砝码时弹簧的长度，表格如下所示 弹簧弹力F/N 0 0.294 0.588 0.882 1.176 1.470 弹簧伸长量x/cm 0 1.20 2.30 3.50 4.60 5.80 （2）[13]在坐标纸中画出弹力F跟弹簧伸长量x的关系图像如图所示 [14]在图线上选择尽可能远的一点，求解斜率，即劲度系数 四、解答题 10．弹簧在10.0 N的拉力作用下，长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm.弹簧的劲度系数为多大？那么当这根弹簧长度为4.20 cm时，受到的压力有多大？ 【答案】1.00×103N/m；8.0 N 【详解】弹簧的劲度系数为 当这根弹簧长度为4.20 cm时，受到的压力有 1. 知识结构图：请用思维导图或流程图总结本节关于“弹力”的核心知识要点。 2. 核心概念辨析：弹力与重力有何本质区别？（从施力物体、产生条件、方向等方面思考） 3. 实验方法总结：本节课中，我们用了哪些实验方法或物理思想？（可多选） [ ] 控制变量法 [ ] 放大法 [ ] 图像法 [ ] 等效替代法 4. 学后感想与应用： · 本节课让我最感兴趣的内容是______，因为______。 · 请举一个生活中利用弹力的实例（除弹簧测力计外）：______，它利用了弹力的______特性。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $