3.2 科学探究：弹力 课件 -2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理课件聚焦“弹力”核心知识，涵盖形变与弹力的概念、弹簧弹力与伸长量关系的探究及胡克定律，通过生活现象提问、微小形变实验（含视频播放）导入，以“形变定义→弹力三要素→实验探究→定律应用”为脉络搭建学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过完整实验（器材、步骤、数据记录及图像分析）引导学生自主得出结论，结合假设法等判断弹力有无及方向，辅以实验图示和视频增强直观性。学生能深化物理观念，提升探究能力，教师可借此高效落实课标要求，提升教学效果。

第2节 科学探究：弹力 生活中的现象 观察以上各种现象的共性与区别？ 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 <主要是形状、体积的变化> 形变的原因：受到外力的作用。 弹性形变：某些发生形变的物体在撤去外力后能恢复原状，这种物体称不弹性体，对应的形变称为弹性形变。 范性形变：物体发生形变后不能够恢复原状。 2.弹性形变与范性形变 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。 注：在无特别说明情况下，形变通常是指弹性形变． [思考]：用力压讲台桌面或者用力跺脚，用力压玻璃等。 形变了吗？它又属于什么类型形变？ 微小形变实验：（观察玻璃瓶微小形变） 看看它是什么样的形变？ 观察桌面微小形变 观察玻璃瓶的微小形变 放大的思想 3.弹 力 提出问题 形变原因是物体受到了力，那么物体受到力后发生形变，形变后的物体又是如何呢？ 跟它接触物体又是如何呢？ 用手去感受压弹簧，拉弹簧 β A A β 弹簧被压时，会产生什么样的情况呢？ 弹簧被拉时，会产生什么样的情况呢？ 思考 要恢复原状！ 要往外弹！ 要往回缩！ -------就产生一个使物体恢复原状的力！！这个力就是弹力！ 弹力（定义）：物体发生形变时，会产生一种使物体恢复原状的力，叫做弹力。 [思考]（1）弹力产生的条件是什么？ （2）弹力的大小由什么决定？ （3）弹力的方向又是指向什么方向？ A β 弹力的条件：（1）要相互直接接触 （2）发生弹性形变 弹力的大小： 与物体发生弹性形变程度有关 弹力的方向： 垂直于接触面，跟物体恢复形状方向有关 （注意：接触面可以是“点线接触”、“点面接触”、“点与弧面接触”、所以均与过接触点的“切线”或“切面”垂直。） 例题、已知物体A均处于静止状态，试分析物体A受到的弹力。 A A B A B A A A A ， A 各种情景下弹力的方向特点 例子 书放在桌面上，其受力如何？ 书对桌面： 桌面对书： 压力 支持力 提出问题 书发生形变吗？为什么？压力怎么来的？ 桌子形变了吗？为什么？支持力怎么来的？ 分析 书要形变，要恢复原状，要向下恢复，所以向下产生弹力----压力 桌子要形变，要恢复原状，要向上恢复，所以向上产生弹力----支持力 所以拉力、压力、支持力等都是弹力。 弹力的方向指向物体要恢复的方向！！ 带挂钩的轻质弹簧、钩码、刻度尺、铁架台。 4 3 2 1 0 二、探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 实验器材： 实验原理与设计 弹簧受到拉力的作用长度变大，改变拉力，长度也相应变化。竖直悬挂的物体，静止时拉力等于物体的重力。由此我们可以探究弹簧的伸长量与弹力的关系。 我们该如何来做这个实验呢？请同学们先仔细观察，然后总结实验步骤 弹簧受到拉力的作用长度变大，改变拉力，长度也相应变化。竖直悬挂的物体，静止时拉力等于物体的重力。由此我们可以探究弹簧的伸长量与弹力的关系。 1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，记下弹簧下端的位置，从悬点到该点即为弹簧的原长． 实验步骤 2．如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时，记下弹簧下端的位置，从悬点到该位置即为弹簧变化之后的总长度L1，用刻度尺测量后，连同钩码的重力填写在记录表格里． 3.改变所挂钩码的个数，重复上述的实验过程多次，把每次测得的长度、钩码的重力记入表格。 1 2 3 4 5 钩码总重力F/N 弹簧总长L/cm 弹簧伸长量△x/cm 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 10.5 11 11.5 12 12.5 测量数据 4、以弹力F（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，弹簧的伸长量（或原长）为横坐标，用描点法作图，得出关系图线。 …… L/cm 0 F/N 0 F/N △x/cm 在相应的坐标纸上作出图象 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2 4 6 8 10 12 14 0.5 0.5 1.0 1.0 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 2.5 结论：（1）弹簧的弹力随伸长的增大而 。 （2）在误差允许范围内，弹簧的弹力大小与 成正比。 1．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．要注意观察，适可而止． 2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描出的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确． 3．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，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差． 4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧． 5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位． 注意事项 三、胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。 即 比例系数k叫做弹性体的劲度系数，简称劲度。在国际单位制中，k的单位是N/m X---为伸长量，注意不是本身长度。 K跟弹性体的粗细、材料、本身长度等量有关，是弹性本身特性，与f、x无关。 例题: 一根轻弹簧在10.0的拉力作用下，长度由原来的5.00cm伸长为6.00cm。那么，当这根弹簧伸长到6.20cm时，受到的拉力有多大？ 弹力的应用 储存能量功能。 例如：拉满的弓 可用于缓冲减震。 例如：火车减震弹簧；沙发床垫 【针对训练】 1．关于弹力产生的条件，下列说法正确的是(　　) A．只要两个物体接触就一定产生弹力 B．只要两个物体相互吸引就一定有弹力 C．只要物体处于运动状态，就一定有弹力 D．只要物体间相互接触且发生弹性形变就一定 有弹力 解析：弹力一定发生在直接接触且发生弹性形变的物体之间，故只有D正确。 答案：D 27 27 2．关于弹力的方向，下列说法正确的是(　　) A．弹力方向一定垂直于接触面 B．弹力方向不一定垂直于接触面 C．轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开 物体的方向，因为绳子只会发生拉伸形变 D．轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相 连的接触面 解析：压力或支持力的方向一定垂直于接触面，但是绳的拉力方向一定沿绳而且指向绳收缩的方向，它不一定垂直于与绳相连的接触面，如图所示，绳对物块的弹力就不垂直于物块的上表面，所以A、D不正确，B、C正确。 答案：BC C．弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹 力F的大小和弹簧伸长(或缩短)的长度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 答案：ACD 习 题 课 1．弹力的产生条件 (1)物体相互接触； (2)接触面相互挤压发生弹性形变。 一、弹力有无的判断方法 2．判断弹力有无的方法 　　(1)假设法：假设把与物体接触的面或点去掉，看物体还能否在原位置保持原来的状态，从而判断该物体是否受弹力作用。 如将图乙中与小球接触的斜面去掉，小球无法在原位置保持静止，而把图甲中的斜面去掉，小球仍静止，故甲球不受斜面的弹力，乙球受斜面的弹力。 (2)力的作用效果判断：如果相互接触的物体间存在弹力，则必有相应的作用效果，或使受力物体发生形变或改变受力物体的运动状态。看物体的受力是否与物体的运动状态相符合，从而确定物体所受弹力的有无。 点睛]　相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生。 【练习】 1．试分析如图中球是否受弹力作用，若受弹力，试指出其施力物体。 [点拨]　判断弹力的有无可采用假设法：假设把与物体接触的面或点去掉，看物体还能否在原位置上保持原来的状态，从而判断该物体是否受弹力作用。 　　[解析]　采用假设法可判定：(1)图中球受到绳的拉力、竖直墙壁的弹力；(2)图中球受到绳的拉力；(3)图中球受到绳的拉力；(4)图中球受到绳的拉力、斜面的支持力；(5)图中球受到水平面的支持力；(6)图中球受到斜面的支持力、竖直挡板的弹力。 　　物体所受弹力的方向总是与物体形变的趋向相反，弹力的作用线总是通过两物体的接触点并沿其接触点公共切面的垂线方向。 二、弹力方向的判断 类型 方向 图例 接触方式 面与面 垂直公共接触面指向受力物体 点与面 过接触点，垂直于接触面(或接触面的切面)指向受力物体 点与点 垂直于过接触点的公切面指向受力物体 　　常见弹力的方向(见下表)： 类型 方向 图例 轻绳 沿绳指向绳收缩方向 轻杆 拉伸时沿杆收缩方向，压缩时沿杆伸长方向 类型 方向 图例 轻杆 当杆的受力较复杂时，杆的弹力方向要具体问题具体分析 轻弹簧 沿弹簧形变的反方向 [点睛] (1)弹簧和杆都可以产生拉力或压力，但绳只能产生拉力。 (2)杆与物体间的弹力方向不一定沿杆的方向。 【练习】 2．请在图中画出杆和球所受的弹力。 　　[解析]　(1)杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直，如图(1)所示。 　　(2)球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳斜向上。如图(2)所示。 　　[答案]　见解析 用图像解决弹簧弹力问题的方法 　由实验测得某弹簧的长度x和弹力F的关系如图所示，求：(1)该弹簧的原长为多少？ (2)该弹簧的劲度系数为多少？ (3)若用45 N的力拉弹簧，弹簧的伸长量为多少？ (4)若用25 N的力压弹簧，弹簧的长度为多少？ [答案]　(1)15 cm　(2)500 N/m　(3)9 cm　(4)10 cm 点 评 Lavf57.71.100 3．关于胡克定律，下列说法正确的是　　　　　　　　　(　　) A．由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧伸长 　(或缩短)的长度x成正比 B．由k＝eq \f(F,x)可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的 　长度改变量成反比 解析：在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律F＝kx，故A正确；弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F及弹簧的形变量x无关，故C对，B错；由胡克定律得k＝eq \f(F,x)，可理解为弹簧每伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与k相等，故D正确。 (1)杆靠在墙上； (2)球用细线悬挂在竖直墙上。 [解析]　(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为x0＝15 cm. (2)据F＝kx得劲度系数：k＝eq \f(F,x)＝eq \f(ΔF,Δx).由图像可知，该弹簧伸长Δx＝25 cm－15 cm＝10 cm时，弹力ΔF＝50 N， 所以，k＝eq \f(ΔF,Δx)＝eq \f(50,10×10－2) N/m＝500 N/m. 也就是F－x图线的斜率． (3)由胡克定律公式F＝kx可知，用45 N的力拉弹簧时， 弹簧的伸长量x1＝eq \f(F1,k)＝eq \f(45,500) m＝0.09 m＝9 cm. (4)当用25 N的力压弹簧时，弹簧的压缩量 x2＝eq \f(F2,k)＝eq \f(25,500) m＝0.05 m＝5 cm， 所以此时弹簧的长度x＝x0－x2＝10 cm. (1)(2)问还可以用以下方法求解： 根据胡克定律得F＝k(x－x0)， 代入图像中的两点(0.25，50)和(0.05，－50)， 可得50＝k(0.25－x0)，－50＝k(0.05－x0)， 解得x0＝0.15 m＝15 cm，k＝500 N/m. 利用图像能够求解的弹力问题 (1)利用图像在横轴上的截距，求弹簧的原长． (2)利用图像的斜率，求弹簧的劲度系数． (3)利用图像上的点(数据)列方程(或方程组)求解弹簧的原长或劲度系数． (4)利用图像上的坐标，可求在某力作用下弹簧的长度和形变的长度． $