2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 教案

教案精选：高中物理《探究形变与弹力的关系》教学设计   教案精选：高中物理《探究形变与弹力的关系》教学设计   教案精选：高中物理《探究形变与弹力的关系》教学设计   教案精选：高中物理《探究形变与弹力的关系》教学设计   教案精选：高中物理《探究形变与弹力的关系》教学设计   教案精选：高中物理《探究形变与弹力的关系》教学设计   教案精选：高中物理《探究形变与弹力的关系》教学设计  1．形变：物体在力的作用下______发生改变的现象．  2．弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够完全__________的形变．  3．弹性限度：当形变超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复__________，这个限度叫弹性限度．  4．弹力：发生__________的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．  5．弹力的产生条件  (1)两物体______；(2)发生____________．  6．常见弹力  平时所说的______、________和______都是弹力，绳中的弹力通常称为______．  7．弹力的方向  (1)压力和支持力的方向______于两物体的接触面．  (2)绳的拉力方向沿着绳且指向绳______的方向．  8．胡克定律  (1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与________________成正比．  (2)公式：______，其中k为弹簧的__________，单位：牛顿每米，符号：____________，它的大小反映了弹簧的软硬程度．  9．物理学中用一带有________的线段来表示力，________的方向表示力的方向，得到的图称为____________；用线段的长度表示力的大小，线段的箭头指向力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点，得到的图叫做__________．  一、弹性形变  [问题情境]  1．压缩弹簧、海绵，用手弯曲竹片，我们能明显地观察到什么现象？     2．我们用力拉弹簧直到不能再伸长会看到什么现象？     [要点提炼]  1．物体在力的作用下形状或______发生改变的现象，叫做形变．  2．物体发生形变后在撤去外力时能够恢复原状，这种形变叫做______形变．  3．弹性限度：如果形变过大，超过了一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度．弹簧在使用过程中不能超过其弹性限度．  二．弹力  [问题情境]  你用扁担挑过水吗？打过弹弓吗？玩过蹦蹦床吗？练过拉力器吗？总结一下，在这些活动中你感受到了什么样的作用力？在物理学中把它们叫做什么力？        [要点提炼]  1．定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．  2．弹力产生的条件：(1)物体直接相互________；(2)物体发生__________．  3．弹力的方向：跟物体恢复形状的方向______．  (1)一般情况：凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力；支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体．  (2)一般情况：凡是一根线(或绳)对物体的拉力，都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力；拉力的方向总是沿线(或绳)的方向．  (3)弹力方向的特点：由于弹力的方向跟接触面垂直，面面接触、点面接触时弹力的方向都是垂直于接触面的．  弹力的大小：与形变大小有关．一般来说形变越大，弹力越大．  三、胡克定律  [要点提炼]  1．胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的______________成正比，即F＝kx，其中k是弹簧的劲度系数，单位的符号是N/m.  2．注意的问题  (1)胡克定律的成立是有条件的，就是弹簧发生“__________”，即必须在弹性限度内．  (2)F＝kx中的x是弹簧的________，是弹簧的伸长(或缩短)的长度，而不是弹簧的长度．  (3)F＝kx中的k是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的软硬程度，大小由弹簧本身的性质决定，与弹力的大小______．  (4)在应用F＝kx时，要把各物理量的单位统一到国际单位制中．  (5)公式ΔF＝kΔx可作为胡克定律的推论使用，式中ΔF、Δx分别表示弹力变化量和形变变化量．  (6)判断弹簧弹力的方向时，要注意弹簧是被拉伸还是被压缩或两者均有可能，计算弹簧弹力大小的方法一般是根据胡克定律，有时也根据平衡条件来计算.  例1 关于弹力的产生，下列说法正确的是(  )  A．只要两物体相接触就一定产生弹力  B．只要两物体相互吸引就一定产生弹力  C．只要物体发生形变就一定产生弹力  D．只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用  听课记录    例2 如图1所示，一个球放在“V”形两光滑面AC和AB上，处于静止状态，请画出球所受的弹力．  图1  变式训练1 如图2所示，光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间．试画出小球所受弹力．  图2  例3 竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4N的物体时弹簧长度为12cm；挂重为6N的物体时弹簧长度为13cm，则弹簧原长为______cm，劲度系数为______ N/m.  听课记录    图3  变式训练2 如图3所示，A、B两物体的重力分别是GA＝3N，GB＝4N．A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧中的弹力F＝2N，则细线中的张力FT及B对地面的压力FN的可能值分别是(  )  A．5N和6NB．5N和2N  C．1N和6ND．1N和2N  图4  例4 如图4所示，叠放的物体A、B静止于水平地面上，物体A对物体B的压力是10N，试画出这个力的图示和示意图．  图5  例5 如图5所示，一个质量分布均匀的球放在互成120°角的两块光滑平面之间，保持静止状态，球与水平面AB相切于a点，与倾斜面AC相切于b点，试分析球的受力情况，画出球的受力示意图．  图6  变式训练3 如图6所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，小球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有(  )  A．1个B．2个  C．3个D． 4个  【即学即练】  1．下列有关弹力的一些说法中，正确的是(  )  A．只有弹簧才有可能施加弹力  B．施加弹力的物体一定有形变  C．墨水瓶放在课桌上，墨水瓶对课桌施加了弹力，但墨水瓶并没发生形变  D．压力就是竖直向下压的力  2．将一本书放在水平桌面上静止，则下面说法中正确的是(  )  A．书对桌面的压力就是书受的重力，施力物体是地球  B．书对桌面的压力是弹力，在数值上等于书受的重力  C．书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的  D．书能静止，是由于书的重力大于桌面对书的支持力  3．下列叙述中错误的是(  )  A．压力、支持力和拉力都是弹力  B．压力和支持力的方向总垂直于接触面  C．轻绳、轻杆上产生的弹力总是在沿绳、杆的直线上  D．轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不在沿杆的直线上  4．画出图中小球或杆所受弹力的示意图．  参考答案  课前自主学习  1．形状 2.恢复原状 3.原来的形状  4．弹性形变 5.(1)接触 (2)弹性形变  6．压力 支持力 拉力 张力  7．(1)垂直 (2)收缩  8．(1)弹簧的伸长(或缩短)量x (2)F＝kx 劲度系数 N/m  9．箭头 箭头 力的示意图 力的图示  核心知识探究  一、  [问题情境]  1．观察到形状或体积发生了改变．  2．弹簧被拉直后不能恢复原长．  [要点提炼]  1．体积 2.弹性  二、  [问题情境]  它们是压力、拉力、支持力等，都是接触力，在物理学中叫弹力．日常生活中，推、拉、提、压是弹力常见的表现形式．  [要点提炼]  2．(1)接触 (2)弹性形变 3.相同  三、  [要点提炼]  1．伸长(或缩短)量x  2．(1)弹性形变 (2)形变量 (3)无关  解题方法探究  例1 D  例2 如下图所示．  解析 由于球受到竖直向下的重力作用，一定与AB面和AC面相互挤压，所以球一定受到两斜面的弹力作用，弹力的方向与斜面形变的方向相反，分别垂直于AB面和AC面指向球体．  此题也可以用假设法判断，假设去掉其中一个斜面则球都不能静止，由此可知两斜面对球都有弹力作用．  变式训练1 如图所示．  解析 由于弹力的方向总是垂直于接触面，在A点，弹力F1应该垂直于球面，所以沿半径方向指向球心O；在B点弹力F2垂直于墙面，因此也沿半径指向球心O.  例3 10 200  解析 弹簧下端悬挂物体时弹簧要伸长，由胡克定律得知：弹簧的拉力与弹簧伸长量成正比，即F＝kx，其中k为劲度系数，x为弹簧伸长量，x在数值上等于伸长后总长度L减去原长L0，即x＝L－L0.改变悬挂重物的重力，伸长量变化，这样可以列出两个方程，通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数．  设弹簧的原长为L0，劲度系数为k，设挂G1＝4N的重物时弹簧的长度为L1，挂G2＝6N的重物时弹簧的长度为L2，则L1＝12cm，L2＝13cm，由胡克定律得：  G1＝k(L1－L0)  G2＝k(L2－L0)  代入数据解得：L0＝10cm，k＝200N/m  即弹簧原长为10cm，劲度系数为200N/m.  变式训练2 BC  例4 见解析  解析 (1)画力的图示：  ①选定标度：此题用2mm长的线段表示2N的力．  ②从作用点沿力的方向画一线段，线段长短根据选定的标度和力的大小成正比，线段上加刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示，从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度(即10mm)的线段；  ③在线段上加箭头表示力的方向．  (2)画力的示意图：从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明FN＝10 N即可，如图丙所示．  例5 见解析  解析 解法一 放在水平面上的球，由于受到重力的作用而挤压水平面，使水平面和球同时发生微小形变．水平面AB由于发生微小的压缩形变后要恢复原状，对球产生垂直于水平面向上的弹力Fa.球与倾斜面AC相切于b点，球是否受到AC面对它的弹力作用呢？假设把AC面轻轻地从左侧拆除，将观察到球仍保持静止状态．现球与AC面虽然在b点接触，但不相互挤压，不发生形变，故AC面对球没有弹力作用．综上所述，球受到重力G和水平面AB对它的支持力Fa两个力的作用，保持静止状态，满足二力平衡的条件，Fa＝G，受力示意图如图甲所示．  甲   乙  解法二 假设法  假设所有与研究对象接触的物体都施加了弹力，画出假设状态下的受力图，判断受力情况与原有状态是否矛盾．若矛盾，说明假设不正确，则两者间无弹力产生；若不矛盾，说明假设正确，则有弹力产生．现用这种思路再分析上例．假设AC面和水平面AB对球体都产生弹力，分别为Fb和Fa.对球体进行受力分析如图乙所示．由图可知，Fb的存在显然不能使球体处于静止状态，与题设条件(球体静止)相矛盾．故AC面对球体无弹力．  变式训练3 B  即学即练  1．B 2.BC 3.C  4．如图所示