内容正文:
第一单元 运动和力
1.3 弹力
人教版《物理(通用类)》
SZ-LWH
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C:/Users/xkw/Desktop/物理人教版通用类.docx;Document.paragraphs零基329—349;表1-3-1;思考与练习2(零基382);图1-3-4至图1-3-7。前课重力止于328,后课摩擦力从350起。
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评价映射:
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
学习目标
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评价映射:
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
观察教材中的篮球落地后弹起现象,描述篮球与地面的接触及形状变化,再尝试解释。
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。
篮球弹起说明接触形变会产生弹力
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评价映射:RJ07-INTRO-01
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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。
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。
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。
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。
形变和弹力的定义
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评价映射:
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
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。
玻璃瓶实验把微小形变放大出来
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评价映射:RJ07-OBSERVE-01
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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。
按压桌面: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。
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”。
桌面实验用光点变化显示微小形变
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评价映射:RJ07-OBSERVE-02
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
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。
形变物体是弹力的施力物体
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评价映射:RJ07-CASE-01
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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。
1.两本书仅轻轻接触。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。
即时练习
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评价映射:RJ07-INSTANT-01
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
2.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。
即时练习
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评价映射:RJ07-INSTANT-02
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
常见弹力的方向有明确规则
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评价映射:
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
先认准受力物体,再判断方向
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评价映射:RJ07-CASE-02
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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。
3.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。
即时练习
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评价映射:RJ07-INSTANT-03
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
4.一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。
即时练习
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评价映射:RJ07-INSTANT-04
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题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
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。
弹性形变和弹性限度规定了模型边界
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题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
先测自然长,再等钩码静止;用拉伸后的长度减去自然长得到伸长量。
弹簧弹力大小等于钩码重力大小。
测量弹簧伸长量要先定自然长
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题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
表1-3-1 弹簧弹力与伸长量的关系
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
两行数据从左到右一一对应;比较时先把长度换成米。
问题:任选两组非零数据,比较弹力与伸长量的比值,可以得到什么结论?
表1-3-1给出弹力与伸长量的对应数据
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题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
实验数据支持近似成正比关系
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评价映射:RJ07-OBSERVE-03
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在弹性限度内,弹簧的弹力大小跟伸长(或缩短)的长度成正比。
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。
胡克定律把弹力和形变量联系起来
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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。
形变量是相对自然长的长度差
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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。
例题:由自然长和伸长后的长度求弹力
SZ-LWH
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评价映射:RJ07-EXAMPLE-01
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5.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.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。
即时练习
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评价映射:RJ07-INSTANT-05,RJ07-INSTANT-06
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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。
判断弹力:先看接触,再看施力物体是否形变并有恢复趋势;确定方向后,若研究弹簧大小,再核对弹性限度、自然长和单位。
把产生条件、方向和定量模型串成判断步骤
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评价映射:
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题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
课堂背诵
SZ-LWH
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评价映射:RJ07-RECITE-01,RJ07-RECITE-02
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
课堂背诵
SZ-LWH
[Sources]
D:\上好课(物理)\物理上好课(通用类)人教版\第七课时生成/1.3弹力(教案)-人教版《物理(通用类)》【上好课】.docx
C:/Users/xkw/Desktop/物理人教版通用类.docx;Document.paragraphs零基329—349;表1-3-1;思考与练习2(零基382);图1-3-4至图1-3-7。前课重力止于328,后课摩擦力从350起。
模板:D:/上好课(物理)/物理上好课生产材料/第十六课时生成/ppt-build/source-template.pptx
评价映射:RJ07-RECITE-03,RJ07-RECITE-04
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
课堂背诵
SZ-LWH
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评价映射:RJ07-RECITE-05,RJ07-RECITE-06
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
师生互动:用实验事实反驳经验判断
SZ-LWH
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评价映射:RJ07-INTERACT-01
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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。
师生互动:审核弹簧实验方案
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评价映射:RJ07-INTERACT-02
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
1.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。
课堂练习
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评价映射:RJ07-EXERCISE-01
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
2.一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。
课堂练习
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评价映射:RJ07-EXERCISE-02
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
3.两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。
课堂练习
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评价映射:RJ07-EXERCISE-03
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
4.一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。
课堂练习
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评价映射:RJ07-EXERCISE-04
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
5.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。
课堂练习
SZ-LWH
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评价映射:RJ07-EXERCISE-05
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
6.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。
课堂练习
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评价映射:RJ07-EXERCISE-06
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
判断弹力
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。
使用胡克定律
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。
课堂小结
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评价映射:RJ07-SUMMARY-01,RJ07-SUMMARY-02
[Teaching]
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。
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。
作业布置
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评价映射:
[Teaching]
题干初始显示,按语义组依次揭示答案、解析或归纳。
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