1.3弹力（教案）-人教版《物理（通用类）》【上好课】

人教版《物理（通用类）》 第一单元 运动和力 1.3 弹力 授课班级 授课类型 新授课 授课教师 教学时长 1课时（45分钟） 教材分析 本课研究常见接触力中的弹力。由玻璃瓶和桌面的微小形变观察引入形变，结合弹簧拉小车、跳板支持运动员说明弹力的产生，再归纳压力、支持力和绳子拉力的方向。通过悬挂钩码实验及数据比较建立胡克定律，明确弹性限度、形变量和劲度系数。本课把生活感受转化为有条件的物理判断，为后续摩擦力、物体受力分析和力与运动关系的学习奠定基础。 学情分析 学生熟悉弹簧、跳板及桌面支撑等现象，能进行简单单位换算，但容易把“看不见形变”等同于“没有弹力”，把接触当成产生弹力的充分条件，或把弹簧总长代入胡克定律。需借助微小形变证据、施力与受力物体辨析和测量数据，逐步形成方向判断及规范计算习惯。 教学目标 1．能说出形变、弹力和弹性形变的定义，说明弹力的产生条件及常见方向，写出胡克定律、适用条件和各物理量单位。 2．能解释玻璃瓶及桌面微小形变实验，画出支持力、压力和绳子拉力的方向；能处理弹簧数据，区分形变量与总长并完成计算。 3．能用实验事实修正“硬物不形变”的经验判断，依据测量条件及误差评价结论，在同伴交流中说明证据和推理的联系。 教学重难点 重点：弹力的产生条件、常见弹力的方向、胡克定律及适用条件。 难点：辨认发生形变的施力物体；将微小形变与可见现象相联系；正确确定形变量并解释实验数据的近似比例关系。 教学方法 教材情境引导、微小形变观察、受力示意分析、实验数据比较、例题讲解和同伴互检相结合。 课前准备 教师准备：教材、演示课件。 学生准备：教材、笔记本。 教学环节设计 教学环节 教学内容 设计意图 教学导入 【教材情境】教师呈现教材节导语中的篮球落地后弹起现象，引导学生观察篮球与地面的接触及形状变化。学生先描述现象，再尝试解释。 问题：篮球碰到地面后为什么能够弹起？地面对篮球的作用与什么变化有关？ 答案：接触时篮球和地面会发生形变，地面恢复形变时对篮球产生向上的弹力。 解析：篮球受压后的恢复也会影响接触过程；本课从接触、形变和恢复趋势分析地面对球的弹力，不把“弹起”当作唯一判断依据。 教师归纳：推、拉、提、举以及牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭等，都体现物体接触时的相互作用。今天研究这些现象中的弹力。 借助篮球弹起的熟悉现象激活接触与形变经验，让学生先描述再解释，为追究弹力产生的依据建立问题情境。 新知讲授 一、形变与弹力的产生 【教材定义】物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫作形变。 【教材定义】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。 概念解释：弹力用符号表示，单位是牛顿（N）。判断弹力须考察物体是否接触，以及施力物体是否发生形变并有恢复原状的趋势；形变可以十分微小。 【教材实验】按压玻璃瓶（图1-3-4）：瓶内装水并插入细管，观察按压与松手时水面的变化。教师展示实验过程，学生描述现象。 问题：按压玻璃瓶时细管水面上升，松手后回到原处，这说明什么？细管在观察中起什么作用？ 答案：玻璃瓶受压发生微小形变，松手后恢复；细管把微小变化转化为明显的水面变化。 解析：水面变化是判断瓶体形变的间接证据，不能因为肉眼看不出瓶壁变化就否定形变。 【教材实验】按压桌面（图1-3-5）：在大桌上放置两平面镜M、N，让光依次经两镜反射到墙上形成光点；按压两镜之间的桌面，观察光点位置。 问题：墙上光点位置随按压桌面发生变化，说明什么？与玻璃瓶实验相比，共同的观察方法是什么？ 答案：桌面受压发生微小形变；两个实验都通过放大效应，把难以直接看见的形变转化为容易观察的变化。 解析：记录光点变化，再由装置联系桌面形变，区分“观察到的现象”与“依据现象作出的推论”。 【教材案例】图1-3-6中，被拉长的弹簧要恢复原状，对相连接的小车产生拉力；被运动员压弯的跳板要恢复原状，对运动员产生支持力。教师引导学生分别指出发生形变的物体、施力物体和受力物体。 问题：弹簧拉小车、跳板支持运动员时，产生弹力的施力物体和受力物体分别是谁？ 答案：前者的施力物体是形变的弹簧，受力物体是小车；后者的施力物体是形变的跳板，受力物体是运动员。 解析：弹力由发生形变且有恢复趋势的物体施加给与它接触的另一物体，不能只因受力物体明显变形就颠倒施、受力对象。 即时练习 1．【教师原创】两本书仅轻轻接触。小明说“只要接触，就一定有弹力”。这个判断是否充分？还需检查什么？ 答案：不充分；还需检查接触处是否发生形变并有恢复原状的趋势。 解析：接触是必要条件之一，不能仅凭“接触”就断定弹力存在。 2．【教师原创】手压海绵，海绵凹陷并有恢复原状的趋势。海绵对手的弹力由谁的形变产生？ 答案：由海绵的形变产生；海绵是施力物体，手是受力物体。 解析：分别以“海绵对手”和“手对海绵”为研究对象，才能避免把相互作用的两个力混为一个。 教师归纳：观察形变、辨认接触关系、确定恢复趋势，是判断弹力的依据；再研究弹力指向何方。 二、常见弹力的方向 【教材结论】物体对地板的压力以及地板对物体的支持力都是弹力，其方向跟接触面垂直；绳子的拉力也是弹力，其方向沿着绳子，指向绳子收缩的方向。 概念解释：先确定受力物体和施力物体，再按接触面或绳子的方向判断。弹簧的弹力沿弹簧轴线，指向使其恢复原状的方向。压力、支持力和拉力是按作用效果命名的力，并非另加的力。 【教师原创案例】一本书放在水平桌面上，另一物体由竖直绷紧的绳子悬挂。分别说出桌面对书的支持力、书对桌面的压力和绳子对悬挂物体的拉力方向。 答案：支持力竖直向上；书对桌面的压力竖直向下；绳子对悬挂物体的拉力沿绳竖直向上。 解析：支持力和压力分别作用在书、桌面上，不能画在同一个受力图中相互抵消。绳子拉力的箭头从受力物体指向绳子的另一端。 可绘制的示意：以书为对象，只在书与桌面的接触处画向上的支持力箭头；以桌面为对象，在接触处画向下的压力箭头；以悬挂物体为对象，沿绳画向上的拉力箭头。学生绘制，教师逐一核对对象与方向。 即时练习 3．【教师原创】物体接触倾斜的光滑平面。平面对物体的支持力一定竖直向上吗？请说明正确方向。 答案：不一定；支持力垂直于接触面，指向物体一侧。 解析：“竖直向上”只适合水平面上的向上支持力情形，不能把重力的竖直方向套用到任意支持力。 4．【教师原创】一根绷紧的斜绳连接物体和其右上方的固定点。绳子对物体的拉力朝哪里？判断依据是什么？ 答案：沿绳指向右上方的固定点；依据是绳子的拉力指向绳子收缩的方向。 解析：先认准物体，再沿绳确定方向，不随物体运动方向改变判断规则。 教师归纳：平面弹力看法线方向，绳子拉力看绳子方向，弹簧弹力看恢复方向；方向明确后再研究弹簧弹力的大小。 三、弹性形变与胡克定律 【教材定义】物体发生形变后，撤去作用力能够恢复原状，这种形变叫作弹性形变。形变过大，超过一定限度后不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 【教材规律】在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比，即。 物理量与单位：是弹力大小，单位N；是弹簧伸长或缩短的长度，单位m；是劲度系数，单位牛顿每米（），反映弹簧的“软硬”。在相同形变量下，劲度系数越大，弹力越大。 【教师补充】自然长度与形变后的长度都用m表示。伸长时，缩短时；计算弹力大小时形变量取非负值，不能把弹簧总长代入。 【教材实验与观察】图1-3-7中，弹簧竖直悬挂，下端依次挂不同质量的钩码。先测自然长，再等钩码静止后测长度，求伸长量；此时弹簧弹力大小等于钩码重力大小。 表1-3-1原数据（下列两行从左到右一一对应）： 弹力（N）：0，0.30，0.60，0.90，1.2，1.5。 伸长量（cm）：0，1.2，2.3，3.5，4.6，5.8。 问题：根据表1-3-1比较弹力与伸长量。任选两组非零数据，先把长度换成米，再比较弹力与伸长量的比值，可以得出什么结论？ 答案：各组比值接近，弹力与伸长量近似成正比；这根弹簧的劲度系数约为。 解析：，。测量数据有误差，不能要求每组比值精确相等；零弹力、零伸长量是基准点，不计算零除以零。 易错辨析：“只要是弹簧，任何拉伸下都能用胡克定律”不正确；必须检查弹性限度。撤力后未能完全恢复时，不能继续把原劲度系数和线性关系任意外推。 【教师原创例题】一弹簧自然长10 cm，在弹性限度内拉长到13 cm，劲度系数为。求伸长量和弹力大小。 答案：伸长量为3 cm，即0.030 m；弹力大小为6.0 N。 解析：已知自然长、拉伸后的长度和劲度系数，求形变量及弹力。解：；。形变量是长度差，不是0.13 m。 即时练习 5．【教师原创】同一弹簧在弹性限度内，第一次伸长3 mm，第二次所受拉力大小是第一次的2倍。第二次伸长量是多少？请说明理由。 答案：6 mm。 解析：同一弹簧劲度系数不变，弹力与伸长量成正比；拉力加倍时，伸长量也加倍。比较的是形变量，不是弹簧总长。 6．【教师原创】小明用弹簧自然长作形变量代入胡克定律，认为弹簧未拉伸时仍有很大的弹力。这一错误来自哪里？应怎样修正？ 答案：把自然长误当作形变量；应使用相对自然长的伸长或缩短量，未形变时该模型中的形变量和弹力均为零。 解析：先确定自然长，再求长度差，最后在弹性限度内使用胡克定律。 教师归纳：实验支持弹簧弹力与形变量的近似比例关系，胡克定律给出弹性限度内的定量模型。教材还指出，许多物体发生微小形变时也可用胡克定律解释。 用微小形变证据、方向辨析和弹簧数据依次推进，把感性认识转化为有条件的判断；即时反馈帮助纠正对象、长度及单位误用。 课堂背诵 学生独立回忆并口头作答，同桌对照关键词互检，教师依次揭示标准答案。 1．请完整说出形变和弹力的定义。 答案：物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫作形变。发生形变的物体要恢复原状，对与它接触的物体产生的力，叫作弹力。 2．判断弹力存在，需要检查哪两个方面？形变很小能否仅凭肉眼直接否定弹力？ 答案：检查是否接触，以及施力物体是否发生形变并有恢复原状的趋势；不能仅凭肉眼看不到形变就否定弹力。 3．压力、支持力与绳子拉力的方向各有什么规律？ 答案：压力和支持力垂直接触面；绳子的拉力沿绳，指向绳子收缩的方向。 4．什么是弹性形变？弹性限度说明什么？ 答案：撤去作用力能够恢复原状的形变叫弹性形变；超过弹性限度后，撤力时物体不能完全恢复原来的形状。 5．写出胡克定律并说出适用条件，以及弹力、形变量、劲度系数的单位。 答案：；适用于弹簧在弹性限度内的弹性形变。弹力单位N，形变量单位m，劲度系数单位。 6．胡克定律中的形变量是不是弹簧总长？同样形变量下，较“硬”的弹簧有何特点？ 答案：不是；形变量是相对自然长的伸长或缩短量。较“硬”的弹簧劲度系数较大，同样形变量下弹力较大。 通过独立回忆和同伴互检强化定义、方向、单位及适用条件，使学生能完整表达关键知识而不只记住公式形式。 师生互动 1．【教师原创活动】同桌分别扮演解释者和质疑者。甲说“桌子很硬，没有形变，所以不会对书产生弹力”。请结合教材实验反驳，并指出桌面对书施加支持力时的施力物体。 答案：甲的说法不正确。教材桌面实验中光点变化表明桌面发生微小形变；桌面有恢复趋势并对接触的书产生支持力，施力物体是桌面。 解析：先引用光点变化这一事实，再说明形变和恢复趋势，最后明确力的作用对象。不能用“很硬”代替实验判断。 教师归纳：判断弹力须有接触与形变依据；形变是否明显不决定弹力是否存在。 2．【教师原创活动】小组审核一份弹簧实验方案：“不测自然长，挂上钩码后立刻读总长，把总长代入胡克定律。”请指出三处错误并说明修正步骤。 答案：应先测自然长；等钩码静止后读数；用拉伸后的长度减去自然长得到伸长量，并统一换算成米。实验应在弹性限度内进行。 解析：静止时才可用钩码重力大小表示此时弹簧弹力大小；长度差才是形变量。沿尺读数时视线应正对刻度，比较不同负载的数据时使用同一根弹簧。 教师归纳：先定零点、再控制读数条件、最后比较弹力与形变量；记录误差而不人为改成精确比例。 围绕错误说法与实验方案进行证据交流，促使学生说明推理依据，检查测量条件，并学会在合作中修正认识。 课堂练习 学生独立作答；教师按题号揭示答案与解析，追问判断依据和计算条件。 1．【教师原创】关于微小形变，下列说法正确的是（　）。 A．坚硬的物体在任何情况下都不发生形变 B．看不见形变就说明物体间没有弹力 C．光点位置的变化可作为桌面微小形变的证据 D．物体只要接触，形变条件就不必检查 答案：C。 解析：桌面实验通过光点移动放大了微小形变的观察效果；形变大小不能仅由肉眼是否看见来判定。 2．【教师原创】一个物体与倾斜平面接触，平面支持着物体。关于物体对平面的压力，下列说法正确的是（　）。 A．一定竖直向下 B．垂直于接触面并指向平面内部 C．一定沿着斜面向下 D．与平面对物体的支持力同向 答案：B。 解析：先认准受力物体是平面；物体施加的压力垂直于接触面并指向平面内部，不一定竖直向下。 3．【教师原创】两根弹簧在弹性限度内伸长相同的长度，弹簧甲所需的拉力比乙大。下列判断正确的是（　）。 A．甲的劲度系数比乙大 B．乙的劲度系数比甲大 C．两者的劲度系数一定相同 D．甲的自然长度一定比乙长 答案：A。 解析：由可知，形变量相同而弹力较大的弹簧，劲度系数较大；自然长不能由这些条件确定。 4．【教师原创】一根弹簧在弹性限度内受到1.0 N的压力，缩短5.0 mm。它的劲度系数为______，单位应写______。 答案：200；。 解析：先统一长度单位：；。胡克定律中的形变量也可以是缩短量。 5．【教师原创】同一弹簧在弹性限度内受到2.0 N拉力时总长11 cm，受到6.0 N拉力时总长13 cm。求劲度系数和自然长度。 答案：劲度系数为，自然长度为10 cm。 解析：两次均在弹性限度内，劲度系数不变。先作差消去自然长：；再求自然长：。总长之差等于两次伸长量之差，不能直接把任一次总长当伸长量。 6．【教材练习·思考与练习2】对一根弹簧施加2 N的压力，缩短量为2 cm，那么施加1 N的拉力，伸长量是多少？ 答案：伸长量为1 cm。 解析：按同一弹簧的伸缩均在弹性限度内理解。由压缩数据求劲度系数：；再求伸长量：。伸、缩两种情形的劲度系数不变。 用不同情境综合检测观察、方向判断和计算能力，区分形变量与总长，及时发现劲度系数和单位换算中的薄弱环节。 课堂小结 教师提问：怎样判断弹力是否存在，并确定它的方向？ 答案：检查接触关系、施力物体的形变及恢复趋势；明确受力物体后，压力和支持力垂直接触面，绳子拉力沿绳指向收缩方向，弹簧弹力沿轴线指向恢复原状的方向。 教师归纳：看不见形变不等于没有弹力；支持力并非在所有情况下都竖直向上。 教师提问：使用胡克定律前需要核对哪些条件和数据？ 答案：核对弹性限度，确定相对自然长的伸长或缩短量，并统一单位；用计算，弹力单位N、形变量单位m、劲度系数单位。 教师归纳：实验读数等静止、形变量取长度差；数据支持近似正比，误差应如实记录。 将产生条件、方向规则与定量计算串成判断步骤，突出实验读数和长度差，帮助学生形成后续受力分析可调用的方法。 作业布置 1．复习本节课的知识点； 2．完成课后练习； 3．整理笔记和易错题。 教学反思 目标与参与：课后记录学生对弹力条件、方向和胡克定律的掌握情况，以及实验解释和同伴互检的参与表现。 典型问题：重点观察是否仍用“接触即有弹力”作判断，是否混淆施、受力对象，是否误用总长或漏做单位换算。 原因分析：依据课堂作答区分生活经验迁移、对象选择和计算步骤中的问题，记录数据误差理解是否充分。 改进措施：根据实际反馈补充接触与形变对照、法线方向示意或自然长测量演示，在后续受力分析中继续核对对象、方向和条件。 学科网（北京）股份有限公司 $