3.1.2重力与弹力-胡克定律 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦“重力与弹力——胡克定律”，通过知识回顾（形变、弹力及方向）导入，衔接胡克定律的弹性限度、实验探究及应用，构建“弹力产生条件-方向判断-大小计算”的学习支架，帮助学生系统掌握胡克定律F=kx的内涵。 其亮点在于以完整实验探究为主线，通过实验思路设计、数据记录分析（含表格与F-x图像处理）、误差讨论及注意事项，培养学生科学探究能力与科学思维。结合课堂练习强化物理观念，教师可直接沿用实验流程与总结框架，提升教学效率，学生能在实践中深化对劲度系数等概念的理解。

3.1.2重力与弹力 ——胡克定律 必修第一册&第三章 相互作用—力 授课教师：YANG 1. 形变：物体在力的作用下 会发生改变，这种变化叫 作形变。 2. 弹力：发生 的物体，要 ，对与它 ⁠ 的物 体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 3. 三种弹力的方向 （1）放在地板上的物体，它对地板的压力以及地板对它的支持力，其方 向都跟接触面是 的。 （2）绳子拉力的方向沿绳子指向绳子 的方向。 （3）弹簧弹力的方向沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向。 形状或体积　 形变　 恢复原状　 接触　 垂直　 收缩　 知识回顾 1、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。 问题：在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关系呢? 弹力的大小 一、胡克定律—弹性限度 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 一、胡克定律—实验思路和器材 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 一、胡克定律—实验步骤 一、胡克定律—实验过程 一、胡克定律—数据分析 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 (N/m) 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 一、胡克定律—数据分析 (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 一、胡克定律—数据分析 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 一、胡克定律—数据分析 F＝kx F—弹力（单位：N） k—劲度系数 （单位：牛顿每米 N/m 或牛顿每厘米 N/cm） x—弹簧的形变量 （伸长量或缩短量） F＝kx k为弹簧的劲度系数， 单位是N/m. 取决于弹簧的长短、粗细及材料，弹簧越长、越细，劲度系数就越小 x为弹簧伸长（或缩短）的长度。 生活中说有的弹簧 “硬”，有的弹簧 “软”，指的就是它们的劲度系数不同。 一、胡克定律—概念（P61） 5.误差分析 (1)本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差，为了减小误差，要尽量多测几组数据。 (2)弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差。为了减小该系统误差，实验中应使用轻质弹簧。 一、胡克定律—误差分析 6.注意事项 (1)尽量选轻质弹簧以减小弹簧 带来的影响。 (2)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免 。 (3)为了减小弹簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在 时保持自由下垂状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态。 (4)描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点均匀分布于线两侧，偏离太大的点应舍去，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线。 自身重力 超出弹簧的弹性限度 不挂钩码 一、胡克定律—注意事项 胡克定律 ① k 称为劲度系数，单位 N/m，由弹簧的材料，粗细，长度等自身 性质决定。 ②既适用于弹簧拉伸，也适用于弹簧压缩， x 是弹簧的形变量（压 缩或伸长）。 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 = k x 3.大小（胡克定律）：F=kx 2.方向：指向施力物体恢复原状的方向 1.产生：弹性形变 弹力 课堂总结 1. （探究弹力与形变量的关系）（2025·黑龙江哈尔滨高一期末）用铁架 台、毫米刻度尺以及若干个相同钩码组成如图甲所示的装置，一轻弹簧竖 直悬挂在铁架台的水平横杆上，指针固定在弹簧下端，刻度尺竖直固定在 弹簧一侧，刻度尺零刻度线与弹簧上端点对齐。 课堂练习 （1）在弹簧下依次挂上钩码，得到悬挂钩码的质量m与弹簧伸长量x的关 系如图乙所示，则弹簧的劲度系数k＝ （用m0、x0和重力加速度g 表示）。 解析：根据mg＝kx，可得m＝x，则图像的斜率＝＝，可得k＝。 ​ 课堂练习 （2）若实验中刻度尺的零刻度并未与弹簧上端对齐，则由实验数据得到 的劲度系数值将 （选填“偏小”“偏大”或“不受影 响”）；若再多挂几个钩码，发现图像弯曲，其原因是 ⁠。 解析：若实验中刻度尺的零刻度并未与弹簧上端对齐，则不会影响m-x图像的斜率，即由实验数据得到的劲度系数值将不受影响；若再多挂几个钩码，发现图像弯曲，其原因是超出弹性限度。 不受影响 超出弹性限度 课堂练习 2. （胡克定律）轻弹簧的两端各受20 N拉力F的作用，弹簧伸长了10 cm （在弹性限度内），则该弹簧的劲度系数为（　　） A. 2 N/m B. 4 N/m C. 200 N/m D. 400 N/m 解析：根据胡克定律可得该弹簧的劲度系数为k＝＝＝200 N/m，故选C。 √ 课堂练习 3. （胡克定律）如图所示，甲、乙为两根完全相同的轻质弹簧，甲弹簧一 端固定在天花板上，另一端悬挂一质量为mA的物块；乙弹簧一端固定在水 平地面上，另一端连接一质量为mB的物块，两物块静止时，测得甲、乙两 根弹簧的长度分别为l1和l2，已知重力加速度大小为g，两弹簧均在弹性限 度内，则这两根弹簧的劲度系数为（　　） A. B. C. D. √ 课堂练习 解析：　根据平衡条件得mAg＝k（l1－l0），mBg＝k（l0－l2），解得k＝ ，故选B。 课堂练习 4. （胡克定律）弹簧的原长为10 cm，它下面挂一个重力为4 N的物体时， 弹簧长为12 cm。 （1）求该弹簧的劲度系数； 答案：200 N/m　 解析：根据胡克定律F＝kΔx， 其中Δx＝12 cm－10 cm＝2 cm＝0.02 m， 代入可得弹簧的劲度系数为k＝200 N/m。 （2）在它下面挂一个重力为6 N的物体时，弹簧的长度为多少？（在弹性 限度内） 答案：13 cm 解析：在它下面挂一个重力为6 N的物体时， 由F'＝kΔx'，解得Δx'＝3 cm， 因此弹簧的长度为l＝10 cm＋3 cm＝13 cm。 课堂练习 Lavf57.62.100 Lavf58.28.100 $