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整體設(shè)計(jì)
教材分析
1.形變：物體發(fā)生形變是力作用的結(jié)果，形變方式有形狀及體積的改變，任何物體只要受到力的作用必發(fā)生形變，只不過有些形變程度很小，只有通過儀器及實(shí)驗(yàn)手段才能明顯顯示出來，在力的作用下不發(fā)生形變的物體是不存在的.形變的種類有兩種：一種是彈性形變，一種是非彈性形變.
2.彈力：彈力是接觸力，物體間產(chǎn)生彈力，兩物體必互相接觸且發(fā)生彈性形變，這兩個(gè)條件缺一不可.兩接觸物體是否發(fā)生彈性形變，可用假設(shè)法來判定，若假設(shè)接觸的物體間有彈性形變，則有彈力作用，若物體所處的狀態(tài)與事實(shí)不相符，則假設(shè)不成立，無彈力作用.
教 學(xué)建議
物體在力的作用下發(fā)生形變的情況應(yīng)多演示幾個(gè)實(shí)驗(yàn),同時(shí)做好顯示微小形變的實(shí)驗(yàn).胡克定律應(yīng)先通過演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生猜測，然后通過分組實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生探究，并比較各組所用不同彈簧F與x的比值不同.
“演示實(shí)驗(yàn)”：課本上的演示實(shí)驗(yàn)可以先讓學(xué)生根據(jù)初中知識(shí)分析，如果桌子在壓力作用下發(fā)生形變，則會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象；反之，如果出現(xiàn)該現(xiàn)象，則說明了什么，而且，根據(jù)墻上光斑移動(dòng)的方向判斷桌子形變的方向，桌子形變的程度與施加壓力的大小有什么關(guān)系.
“思考與討論”：課本上的思考與討論，可以先演示形變明顯的彈性繩的作用效果，讓學(xué)生分析，再演示形變不明顯的繩子的作用情況，然后讓學(xué)生分析、討論，最后總結(jié)完善.
重點(diǎn)
彈力產(chǎn)生的條件及彈力方向的判定，胡克定律的內(nèi)容及應(yīng)用.
難點(diǎn)
接觸的物體是否發(fā)生形變及彈力方向的確定.
課時(shí)安排
1課時(shí)
三維目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.知道什么是彈力以及彈力產(chǎn)生的條件.
2.知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力，能在力的示意圖中正確畫出力的方向.
3.知道彈力大小的決定因素及胡克定律.
過程與方法
通過探究彈力的存在，使學(xué)生體會(huì)假設(shè)推理法及微量放大法解決問題的巧妙.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
觀察和了解形變的有趣現(xiàn)象，感受自然界的奧秘，培養(yǎng)對科學(xué)的好奇心和求知欲.
課前準(zhǔn)備
各種彈簧、橡皮筋（泥）、鋼尺、細(xì)鋼絲、微小形變演示、多媒體課件
教學(xué)過程
導(dǎo)入新課
情景導(dǎo)入
（課件展示）多媒體播放拉弓射箭、蹦極、跳水等情景：

射箭 蹦極 水
圖3-2-1
讓學(xué)生試著回答以上動(dòng)作的完成有什么共同特點(diǎn).
結(jié)論：都離不開物體的彈性作用.
彈性物體對作用對象的作用我們稱之為彈力，本節(jié)課我們就來研究彈力產(chǎn)生的條件及其方向的判定等系列問題.
感知導(dǎo)入
學(xué)生分成幾個(gè)小組，每組分發(fā)一根細(xì)鐵絲.讓大家自己動(dòng)手制作成一個(gè)小彈簧，然后輕輕地拉一拉或者壓一壓，并說出自己的感受.
總結(jié)：當(dāng)手拉或壓彈簧時(shí)，都要給彈簧一個(gè)力的作用，也就是說手都要受到彈簧的 力的作用.
那么，這又是什么力呢？它是怎樣產(chǎn)生的呢？它的大小、方向各如何呢？
推進(jìn)新課
一、彈性形變和彈力
實(shí)驗(yàn)演示1：
壓縮彈簧、海綿,用手彎曲竹片,我們能明顯地觀察到什么現(xiàn)象？
結(jié)論：看到形狀或體積改變，我們就把物體形狀或體積的變化叫做形變.
情景設(shè)置：給學(xué)生提供不同的物體，教師引導(dǎo)學(xué)生使物體的形狀或體積發(fā)生變化（設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生親身經(jīng)歷探究過程，明確兩類形變）
討論交流：物體的形變有兩種情況：一種是物體在形變后能夠恢復(fù)原狀，這種形變叫做彈性形變，如彈簧的形變、竹片的形變等；另一種是物體在形變后，撤去外力物體也不能夠恢復(fù)原狀的形變，這種形變叫做非彈性形變.
閱讀(課件展示):
凡物體受到外力而發(fā)生形狀變化謂之“形變”.物體由于外因或內(nèi)在缺陷，物質(zhì)微粒的相對位置發(fā)生改變，也可引起形態(tài)的變化.形變的種類有：
1.縱向形變：桿的兩端受到壓力或拉力時(shí)，長度發(fā)生改變；
2.體積形變：物體體積大小的改變；
3.切變：物體兩相對的表面受到在表面內(nèi)的（切向）力偶作用時(shí)，兩表面發(fā)生相對位移，稱為切變；
4.扭轉(zhuǎn)：一圓柱狀物體，兩端各受方向相反的力矩作用而扭轉(zhuǎn)，稱扭轉(zhuǎn)形變；
5.彎曲：兩端固定的鋼筋，因負(fù)荷而彎曲，稱彎曲形變.
【實(shí)驗(yàn)探究】 怎么才能夠使物體發(fā)生形變呢?(分組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、討論，不難得出結(jié)論)
結(jié)論：物體間相互接觸并相互擠壓.
學(xué)生實(shí)驗(yàn)：鼓勵(lì)大家自己使勁拉課下制作好的小彈簧，拉到再不能伸長為止.
現(xiàn)象：彈簧被拉直后不能恢復(fù)原長.
結(jié)論：如果形變過大，超過一定的限度，撤去外力作用后，物體就不能完全恢復(fù)原來的形狀,這個(gè)限度叫做彈性限度.
彈性限度微觀解釋（設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)提高的過程）
教師精講：鐵絲在被拉伸過程中， 其形變與銅原子的引力范圍有關(guān).當(dāng)鐵絲被拉伸時(shí)，由于鐵原子的引力，鐵絲可以恢復(fù)到原來的長度，這屬于彈性形變的范圍；但是若繼續(xù)拉鐵絲，當(dāng)鐵原子間的距離拉得太大時(shí)，鐵原子的引力不能使其恢復(fù)到原來的位置，這時(shí)鐵絲就無法恢復(fù)到原長甚至?xí)�斷�?
問題設(shè)置：發(fā)生彈性形變的物體有什么用途呢？
引導(dǎo)學(xué)生舉出彎弓射箭、撐桿起跳、拍打籃球、擊打網(wǎng)球等例子.
師生交流討論以上例子的本質(zhì).
結(jié)論：發(fā)生彈性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.
問題設(shè)置：任何物體都能發(fā)生形變嗎？
此時(shí)教師可以在桌子上放一本書，借此提問桌子會(huì)發(fā)生形變嗎？
（學(xué)生可能回答不發(fā)生形變）
演示實(shí)驗(yàn)2：
教師向?qū)W生作顯示微小形變裝置的簡單介紹.
實(shí)驗(yàn)：入射光的位置不變，將光線經(jīng)M、N兩平面鏡兩次反射，射到一個(gè)刻度尺上，形成一光亮點(diǎn).如圖3-2-2,讓一學(xué)生用力壓桌面，同學(xué)們會(huì)看到什么現(xiàn)象？
學(xué)生 會(huì)看到光點(diǎn)在刻度尺上移動(dòng).

圖3-2-2
學(xué)生分析：桌面有了形變，使M、N平面鏡的位置發(fā)生了微小的變化.
總結(jié)：我們通常用眼看到一些物體發(fā)生形變，還有一些物體眼睛根本觀察不到它的形變，比如一些比較堅(jiān)硬的物體，但是這些物體都有形變，只不過形變很微小.所以，一切物體都在力的作用下會(huì)發(fā)生形變.
演示實(shí)驗(yàn)3：
（課件展示）多媒體課件展示教材55頁圖3.2-2有機(jī)玻璃的形變.
歸納：一塊三角形有機(jī)玻璃壓在另一塊有機(jī)玻璃上，發(fā)生的形變很小，肉眼不能看出來.但是形變使有機(jī)玻璃內(nèi)部不同部位的光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了差異，讓特殊的光通過時(shí)，就完全可以看到這種差異.
二、幾種彈力
事實(shí)上，只要兩個(gè)相互接 觸的物體相互擠壓，就一定能產(chǎn)生彈力的作用.可見，彈力的產(chǎn)生需兩個(gè)條件：直接接觸并發(fā)生形變.
常見的彈力除了以上講到的外，還有支持力和拉力等.
彈力的方向：一般情況下，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)生彈力,所以支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體.
教師精講:放在水平桌面上的書，由于重力的作用而壓迫桌面，使書和桌面同時(shí)發(fā)生微小形變，書要恢復(fù)原狀，對桌面產(chǎn)生垂直于桌面向下的彈力F1，這就是書對桌面的壓力；桌面由于發(fā)生微小的形變，對書產(chǎn)生垂直于書面向上的彈力F2，這就是桌面對書的支持力.如圖3-2-3.

圖3-2-3 圖3-2-4
學(xué)生活動(dòng)：靜止地放在傾斜木板上的書，書對木板有壓力,木板對書有支持力.指導(dǎo)學(xué)生并畫出力的示意圖.如圖3-2-4.
結(jié)論：壓力、支持力都是彈力.壓力的方向總是垂直于支持面而指向被壓的物體，支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體.

圖3-2-5
引導(dǎo)學(xué)生分析靜止時(shí)懸繩對重物的拉力及方向.如圖3-2-5.
引導(dǎo)得出：懸掛物由于重力的作用而拉緊懸繩，使重物、懸繩同時(shí)發(fā)生微小的形變.重物由于發(fā)生微小的形變，對懸繩產(chǎn)生豎直向下的彈力F1，這是物對繩的拉力；懸繩由于發(fā)生微小形變，對物產(chǎn)生豎直向上的彈力F 2，這就是繩對物體的拉 力.
結(jié)論：拉力是彈力，方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向.
課堂訓(xùn)練（課件展示）
畫出下列各靜止物體的彈力（接觸面光滑）.

圖3-2-6
分析：彈力的方向總跟接觸的面垂直，面與面接觸，點(diǎn)與面接觸，都是垂直于面；點(diǎn)與點(diǎn)的接觸要找兩接觸點(diǎn)的公切面，彈力垂直于這個(gè)公切面指向被支持物.
問題：像B圖中，斜面與球間有無彈力？
對小球狀態(tài)進(jìn)行分析：如果小球受到斜面彈力，小球在水平方向上不會(huì)靜止，會(huì)向右運(yùn)動(dòng),由此可判定小球不受斜面的彈力.這是判定相接觸的物體間是否有彈力的基本方法，說明兩接觸物體接觸但沒有發(fā)生形變.
分析完后，分別讓學(xué)生畫出彈力如圖3-2-6.
三、胡克定律
下面我們大家設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的目的是尋找與彈簧的彈力有關(guān)的因素.
學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),然后分組實(shí)驗(yàn).
參考實(shí)驗(yàn)案例

圖3-2-7
如圖3-2-7所示,用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,系統(tǒng)靜止時(shí),彈簧的彈力等于所懸掛鉤碼的總重;彈簧的長度及伸長量可由刻度尺測出.
注意事項(xiàng)
1.本實(shí)驗(yàn)要求定量測量,因此要盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差.標(biāo)尺要豎直且緊靠指針以減小讀數(shù)帶來的誤差,每次改變懸掛鉤碼個(gè)數(shù)后,要待系統(tǒng)穩(wěn)定后再讀數(shù).
2.實(shí)驗(yàn)中所提供的米尺精確度為1 mm,應(yīng)估讀一位.
3.彈簧組的說明書已說明每個(gè)彈簧的彈性限度,注意不要超過它的彈性限度使用.
建議做法:
1.選擇器材:
從彈簧組中選擇一只彈簧(注意它的彈性限度)懸掛在鐵架臺(tái)的橫桿上;實(shí)驗(yàn)桌上有200 g、50 g 的鉤碼各一盒,選擇50 g鉤碼來做這一實(shí)驗(yàn).(想一想,為什么?)(參考答案:50 g的鉤碼質(zhì)量比較小,容易調(diào)節(jié),另外增加一個(gè)不會(huì)損壞彈簧)
2.首先將實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整妥當(dāng)(如整個(gè)裝置是否豎直平衡,標(biāo)尺與彈簧的距離是否合適,標(biāo)尺面與彈簧上的指針是否在同一平面內(nèi),是否便于讀數(shù)等).
3.讀出彈簧自然下垂時(shí)指針?biāo)�指刻�?
4.懸掛50 g鉤碼一個(gè),待穩(wěn)定后,讀出彈簧上指針?biāo)�指刻度并�?jì)算出彈簧的伸長量記入表格.
5.逐個(gè)增加鉤碼,重復(fù)第4步,至少做5組數(shù)據(jù).
初態(tài)指針對應(yīng)刻度(cm)
彈簧彈力(N)
指針?biāo)�指刻�?cm)
彈簧伸長量(cm)
6.圖象法處理數(shù)據(jù):在下面的坐標(biāo)紙上,以彈簧彈力為縱軸,彈簧伸長量為橫軸建立坐標(biāo)系,如圖3-2-8所示.描出5個(gè)特殊點(diǎn),以尋找彈簧彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系.

圖3-2-8
拓展一步:常用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法有:計(jì)算法(求比值、求積、求和、求差等)和圖象法兩種.兩者比較,圖象法處理數(shù)據(jù)更為直觀、更容易得出物理變化規(guī)律,且該種方法處理數(shù)據(jù)能更好 地減小實(shí)驗(yàn)的偶然誤差.
通過以上的實(shí)驗(yàn),我們可以得出怎樣的結(jié)論?
胡克定律:在彈性限度內(nèi),彈性體的彈力和彈性體伸長(或縮短)的長度成正比,即F=kx,其中k是勁度系數(shù),單位N/m.
例題有一根彈簧的長度是15 cm,在下面掛上0.5 kg的重物后長度變成了18 cm ，求彈簧的勁度系數(shù).
解答：已知彈簧原長為L0=15 cm=0.15 m，后來長度為L=18 cm=0.18 m,彈簧的彈力為5 N，伸長量為x=0.03 m,由胡克定律F=kx可知，k=F/x=166.7 N/m.
答案:166.7 N/m
說明：不同材料的彈簧勁度系數(shù)是不一樣的，同一種材料的彈簧形狀和長度不相同時(shí)，其勁度系數(shù)也是不一樣的.
課堂訓(xùn)練（課件展示）
豎直懸掛的彈簧下端，掛一重為4 N的物體時(shí)彈簧長度為12 cm；掛重為6 N的物體時(shí)彈簧長度為13 cm，則彈簧原長為________cm，勁度系數(shù)為________N/m.
解析：彈簧上懸掛物體時(shí)彈簧要伸長，由胡克定律得知：彈簧上的拉力與彈簧伸長量成正比，即F=kx，其中k為勁度系數(shù)，x為彈簧伸長量，x在數(shù)值上等于伸長后總長度減去原長L0，即x=L-L0.改變懸掛重物的重力,伸長量變化,這樣可以列出兩個(gè)方程,通過方程組可求出彈簧原長和勁度系數(shù).
設(shè)彈簧的原長為L0,勁度系數(shù)為k,設(shè)掛G1=4 N的重物時(shí)彈簧的長度為L1,掛G2=6 N的重物時(shí)彈簧的長度為L2,則L1=12 cm,L2=13 cm,由胡克定律得:
G1=k(L1-L0)
G2=k(L2-L0)
代入數(shù)據(jù)解得:L0=10 cm，k=200 N/m
即彈簧原長為10 cm,勁度系數(shù)為200 N/m.
答案:10 200
課堂小結(jié)
在彈力的教學(xué)過程中,有這樣幾個(gè)難點(diǎn)需要突破,一是任何相接觸的物體間都可能有彈力,彈力的產(chǎn)生條件是接觸并且有形變,但是有些物體的形變量很小,不容易觀察到,就會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生這樣的疑問:這種情況下彈力到底有沒有?例如物體放在桌面上,壓力和支持力不通過形變來進(jìn)行判斷,解決這個(gè)問題的方法是微小形變的演示,通過演示,使學(xué)生確信任何兩個(gè)接觸的物體間都可以有彈力.另外一個(gè)難點(diǎn)是彈力有無的判斷,解決這個(gè)問題可以用假設(shè)判斷的方法,不僅讓學(xué)生知道判斷的方法,更應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)會(huì)這些方法的遷移,例如假設(shè)的判斷方法,也可以用到摩擦力有無的判斷中去.一般彈力大小的判斷要根據(jù) 物體的實(shí)際情況判 斷,而彈簧彈力的判斷可以根據(jù)胡克 定律進(jìn)行判斷,讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)“發(fā)現(xiàn)”胡克定律,在發(fā)現(xiàn)中鍛煉探究物理規(guī)律的能力.
布置作業(yè)
1.教材第56頁“問題與練習(xí)”2、3、4題.
2.實(shí)驗(yàn)測量不同彈簧的勁度系數(shù)，給出原始數(shù)據(jù)，寫出處理數(shù)據(jù)的過程.
板書設(shè)計(jì)
2 彈力
1.彈性形變和彈力
彈性形變：在外力停止作用后，能夠恢復(fù)原狀的形變.
非彈性形變：在外力停止作用后，不能恢復(fù)原狀的形變.
彈力：發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，會(huì)對跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力.
彈力產(chǎn)生的條件：①物體間直接接觸；②物體發(fā)生彈性形變.
2.幾種彈力
支持力、拉力
3.胡克定律
胡克定律：在彈性限度內(nèi)，彈性體的彈力和彈性體伸長（或縮短）的長度成正比，即
F=kx,其中k是勁度系數(shù)，單位N/m.
活動(dòng)與探究
課題：制作一個(gè)彈簧秤，用來粗略測量身邊物體的重力.
器材：自己自由選擇器材，但要說明所選器材的原因.
步驟：根據(jù)所選器材，自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟.
結(jié)論：討論交流實(shí)驗(yàn)結(jié)論，體會(huì)成功的喜悅.
習(xí)題詳解
1.解答:略.
2.解答:鋼管受到3個(gè)力作用:重力G、地面的支持F1、繩的拉力F2.重力G的施力物體是地球,地面的支持力F1的施力物體是地面,繩的拉力F2的施力物體是繩.示意圖見圖3-2-9.

圖3-2-9
3.解答:如圖3-2-10所示.

圖3-2-10
4.解答:如圖3-2-11所示,彈簧的勁度系數(shù)為k=26 N/m.
彈簧伸長量x/m彈力F/N
00
0.0120.30
0.0230.60
0.0350.90
0.0461.20
0.0581.50

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相關(guān)閱讀：物態(tài)及物態(tài)變化