一、教學(xué)目標(biāo)
1.了解形變的概念,了解彈力是物體發(fā)生彈性形變時(shí)產(chǎn)生的。
2.能夠正確判斷彈力的有無和彈力的方向,正確畫出物體受到的彈力。
3.掌握利用胡克定律計(jì)算彈簧彈力的方法。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.彈力是在物體發(fā)生形變后產(chǎn)生的,了解彈力產(chǎn)生的原因、方向的判斷和大小的計(jì)算是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)。
2.彈力的有無和彈力方向的判斷是教學(xué)中學(xué)生較難掌握的知識,在教學(xué)中應(yīng)加以注意。
三、教具
1.演示形變用的橡皮泥、棉線、泡沫塑料、木板、彈簧、木塊、激光器、平面鏡等。
2.演示胡克定律用的帶長度刻度的木板,彈簧、鉤碼等。
四、主要教學(xué)過程
(一)引入新課
前邊我們研究了重力的特點(diǎn),這一節(jié)課我們一起研究力學(xué)中的第二種力——彈力。
(二)教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1.彈力
先來看幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)。用手捏橡皮泥、用力技壓彈簧、用力壓木板,它們的形狀都發(fā)生了變化。
(1)形變:物體的形狀或體積的改變叫做形變。形變的原因是物體受到了外力。
一塊橡皮泥用手可以捏成各種形狀,捏后它將保持這種形狀。棉線彎曲后的形狀也不再復(fù)原。把一塊木板壓彎后,放手木板又恢復(fù)原形。把彈簧拉長后也能恢復(fù)原形。能夠恢復(fù)原來形狀的形變,叫做彈性形變。彈簧、木板、泡沫塑料等發(fā)生的形變屬于這一種。
不能夠恢復(fù)的形變,叫做塑性形變。棉線,橡皮泥等發(fā)生的形變屬于這一種。以后重點(diǎn)研究彈性形變,不加說明就指這種彈性形變。
實(shí)驗(yàn):用鐵絲彎成一根彈簧,跟用鋼絲彎成的彈簧對比。在下面掛較少的鉤碼時(shí),去掉鉤碼,兩彈簧都能恢復(fù)原長。當(dāng)下面掛的鉤碼較多時(shí),鐵絲制作的彈簧不能恢復(fù)原長,而鋼絲彎成的彈簧可以恢復(fù)原長。可以看出,彈性形變是在一定范圍內(nèi)成立的。
讓學(xué)生舉幾個(gè)彈性形變的例子。
以上討論的都是明顯的彈性形變,其實(shí)有時(shí)的彈性形變是用眼看木出但又確實(shí)存在的。
實(shí)驗(yàn):桌面上放激光器、兩個(gè)平面鏡,激光通過兩個(gè)平面鏡反射后照到墻上。當(dāng)用手壓桌子時(shí),墻上的光點(diǎn)發(fā)生移動(dòng),這說明桌面發(fā)生了形變。
棉線在拉長時(shí)也發(fā)生了形變,而這種形變也是不易觀察到的。
物體受力后發(fā)生形變,形變后的物體對跟它接觸的物體又有什么作用呢?
實(shí)驗(yàn):木塊壓在泡沫塑料上,泡沫塑料形變后對木塊產(chǎn)生向上的支持力。
彈簧拉木塊時(shí),彈簧伸長后產(chǎn)生對木塊的彈力。
(2)彈力:發(fā)生形變的物體由于要恢復(fù)原狀,對與它接觸
的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用,這種力叫做彈力。
討論:
彈力產(chǎn)生的條件:物體發(fā)生形變。
定性地分析彈力的大。焊矬w發(fā)生的形變有關(guān),跟形變物體的彈性有關(guān)。
彈力的方向;垂直于接觸面,跟物體恢復(fù)形狀的方向一致。
例:把書放在桌面上,書壓桌面,書和桌面都有微小的變形。書要恢復(fù)原狀,對桌面有一個(gè)向下的彈力,壓力。桌要恢復(fù)原狀有一個(gè)向上的彈力,支持力。
一般情況:凡是支持物對物體的支持力,都是支持物因發(fā)生形變而對物體產(chǎn)生的彈力;支持力的方向總是垂直于支持面并指向被支持的物體。
例:用繩吊重物,繩對重物是否有彈力?物體受重力和繩的拉力。物技繩,繩拉重物,使重物和繩都有極微小的形變。發(fā)生形變的繩要恢復(fù)原形,對重物產(chǎn)生向上的彈力,拉力。發(fā)生形變的重物要恢復(fù)原狀,對繩產(chǎn)生向下的彈力,拉力。
一般情況:凡是~根線(或繩)對物體的拉力,都是這根線(或繩)因?yàn)榘l(fā)生形變而對物體產(chǎn)生的彈力;拉力的方向總是指向線收縮的方向。
結(jié)論:支持力、壓力、拉力、都是彈力。
練習(xí):畫出下列物體受到的彈力。
應(yīng)注意第3張圖中斜面與球間無彈力,可采用把斜面移開的方法看物體的平衡是否被破壞來判斷。
彈力方向的特點(diǎn):由于彈力的方向跟接觸面垂直,面面結(jié)合,點(diǎn)面結(jié)合時(shí)彈力的方向都是垂直于接觸面的。點(diǎn)點(diǎn)結(jié)合可轉(zhuǎn)化成面的結(jié)合上去。
討論:浮力是不是彈力?答案為是。
2.胡克定律
前邊我們定性地研究了彈力的大小,下面定量地研究彈簧的彈力跟哪
些因素有關(guān)。
實(shí)驗(yàn):在一個(gè)后面附有長度刻度的彈簧上面掛鉤碼,當(dāng)鉤碼的數(shù)量增
加時(shí),彈簧中的彈力加大,彈簧的伸長增大,把讀出的數(shù)據(jù)記錄在表中。
實(shí)驗(yàn)次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 |
鉤碼數(shù)(個(gè)) | ||||
彈簧的伸長(厘米) |
分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到胡克定律:彈簧彈力的大小f跟彈簧伸長的長度成正比。
寫成公式為f=kx
k為勁度系數(shù),跟彈簧絲的粗細(xì)、材料、彈簧的直徑、繞法、彈簧的長度等量有關(guān),這個(gè)量反映了彈簧的特性。
例:有一根彈簧的長度是15厘米,在下面掛上 0.5千克的重物后的長度變成了18厘米,求彈簧的勁度系數(shù)。
答:這根彈簧的勁度系數(shù)為163.3N/m。
(三)小結(jié)
這節(jié)課研究了彈力,彈力產(chǎn)生的原因是物體發(fā)生了彈性形變;彈力的方向是跟接觸面垂直的,繩中的彈力是沿著繩的方向的;彈簧彈力的大小用胡克定律計(jì)算。
五、說明
1.在本節(jié)教學(xué)中幾個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)做好,這對學(xué)生理解相關(guān)的知識很重要。
2.在教學(xué)中要發(fā)揮學(xué)生的作用,可讓學(xué)生多舉一些例子,有些結(jié)論可讓學(xué)生總結(jié)出來。
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