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- 2021-11-01 发布
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第三节 弹力与弹簧测力计
【教学目标】
一、知识与技能
1.了解弹性、塑性及其在生活中的应用,理解弹力是如何产生的.
2.了解弹簧测力计的原理、构造和使用方法.
3.会正确使用弹簧测力计测量力的大小.
二、过程与方法
1.通过对弹性、塑性的体验,探究弹簧伸长长度与拉力的关系.
2.通过探究弹簧测力计的使用过程,进一步掌握使用测量工具的基本方法.
三、情感、态度和价值观
通过本节内容的学习,初步认识科学对人类生活的影响,增强学习物理知识、探究自然现象和日常生活中的物理学道理的兴趣.
【教学重点】弹力和弹簧测力计的正确使用.
【教学难点】弹力的概念及产生条件.
【教具准备】玩具弓(或弹弓)、钢尺(或废钢锯条)、弹簧、橡皮泥、橡皮筋、小车(带有弹簧)、拉力计、弹簧测力计、钩码、硬纸板、多媒体课件等.
【教学课时】1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容,并讲解学生所做的课后作业,加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师出示弹弓,并用力拉弹弓上的橡皮筋,引导学生观察现象:用力拉橡皮筋时,橡皮筋变长,发生形变,松手后,橡皮筋又恢复了原状.
师 弹弓上橡皮筋的变化说明力可以产生什么作用效果?
学生:力能使物体的形状发生改变.
师 请同学们利用身边的东西试一试,看看还有哪些物体有类似橡皮筋的性质.
学生思考、讨论:用力拉弹簧,弹簧伸长;压缩弹簧,弹簧缩短.
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师 日常生活中类似橡皮筋、弹簧这样的物体很多,如弓箭、钢尺、撑竿跳高的撑竿等.它们有什么特点呢?请大家看一段视频.(播放弹性形变视频)
学生观看并思考.
【进行新课】
知识点1 弹力
(1)弹性形变
师 请同学们就刚才看到的视频思考:用力拉橡皮筋时,橡皮筋变长,发生形变,松手后,橡皮筋又恢复了原状,这个例子说明了什么?
学生:说明橡皮筋等物体受力时会发生形变,不受力时又恢复到原来的状态.
师 我们把物体的这种受力时会发生形变,不受力时又恢复到原来状态的性质叫做弹性;物体受力后会发生形变,若撤去作用力后,该物体能够恢复原状,则这种形变叫弹性形变.
板书:(1)弹性:直尺、橡皮筋等物体受力会发生形变,不受力时又恢复到原来的状态的性质;物体受力后会发生形变,若撤去作用力后,该物体能够恢复原状,则这种形变叫弹性形变.
(2)弹力
师 请同学们自己弯曲钢尺、拉长橡皮筋(或弹簧)来感受下,体会有什么感觉呢?
学生动手实验感受弹力(拉弹簧时,感觉到它对手也有力的作用).
师 刚才大家在实验的过程中,发现弯曲钢尺、拉长橡皮筋和弹簧时,感受到钢尺、橡皮筋、弹簧对手有力的作用,即钢尺、橡皮筋、弹簧也在拉手,这表明橡皮筋、弹簧等在发生弹性形变时产生了力,我们把这种力叫做弹力.
板书:(2)弹力:物体在发生弹性形变时产生的力.
(3)塑性
师 请大家捏、拉橡皮泥,并想一想,橡皮泥与橡皮筋有什么不同?
学生动手实验,并回答:橡皮泥用力捏(拉)后发生变形,撤去力后不能恢复原形.
师 像橡皮泥这样变形后不能自动恢复原来形状的性质叫做塑性.塑性不同于弹性.
板书:(3)塑性:像橡皮泥这样变形后不能自动恢复原来形状的性质.
教师说明:(1)有些物体的形变是微小的,人眼不能观察到.任何物体在弹性限度内都能发生弹性形变,只不过有的物体形变不明显,不易直接观察到.(2)物体发生形变时如果超出弹性限度,将发生塑性形变.例如:人在水泥地面上行走、汽车在水泥地面上行驶,都会使路面发生弹性形变.汽车如果超载就可能使路面的形变超过弹性限度,路面会发生塑性形变即路面被破坏.
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(4)弹力的性质
师 请大家再次拉橡皮筋、弹簧,并思考弹力是怎样产生的?它的施力物体是谁呢?
学生思考、讨论:弹力是物体由于发生弹性形变而产生的.弹力的施力物体是像弹簧、橡皮筋等有弹性的物体.
师 请大家看下面的演示实验.
演示1:放在平面上静止的小车,用手推动后运动起来,力改变了小车的运动状态.
演示2:将小车和一端固定、处于自由伸缩状态的弹簧挨着放在一起,小车的运动状态不会改变.
演示3:将小车和一端固定且被压缩的弹簧挨着放在一起,松开弹簧后,弹簧恢复原状,小车向右运动,如图:
师 请大家思考,分析上面的实验,你有什么收获?
教师引导学生分析:小车受到力后运动状态才会改变.和自由伸缩状态的弹簧挨靠在一起的小车运动状态没有改变,说明弹簧不发生形变时,对小车没有力的作用;和被压缩的弹簧靠在一起的小车在弹簧被松开后,在弹簧的作用下运动状态改变,受到了弹簧的弹力,说明只有弹簧发生形变,才能产生弹力.由此可见,弹力产生的条件:要相互接触同时要发生形变.同时我们还看到,小车是向右运动,表明小车受到的力(弹力)是向右的,而弹簧是缩短的,是在恢复原状的过程中产生的弹力.由此可见,弹力的方向与恢复原状的方向相同,即与弹性形变的方向相反.
演示4:将弹簧压缩得短些、更短些,引导学生观察小车运动的距离变化,并得出结论.
学生观察、思考.教师引导:弹簧压缩得更短些时,小车运动的距离远些,产生的弹力更大.由此得到结论:弹力的大小与形变的大小有关,形变越大,弹力越大.
师 我们拉测力计时,弹簧拉得越长,我们感觉越吃力,就是这个道理.
师 任何物体发生弹性形变时都会产生弹力,日常生活中经常遇到的“物体对支持物的压力”、“绳的拉力”等,其实质都是弹力.弹力在生活中有广泛的应用,你知道生活中还有哪些地方用到弹力吗?
学生举例:
①我们用的自动铅笔和一些圆珠笔笔筒里面要利用弹簧的弹力.
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②跳水运动中1m板和3m板的跳水都是利用了弹力.
③射箭运动员利用了弓的弹力才能把箭射出去.
④撑竿跳高运动员利用撑竿形变后产生的弹力把人弹得更高些.
⑤体操比赛中,跳马运动员利用踏板的弹力才能腾空,跳远运动员也要利用踏板的弹力.
⑥拉力器也是利用了弹簧的弹力.
板书:(4)弹力的性质:①产生的原因:物体发生弹性形变.②产生的条件:要相互接触;要发生弹性形变.③施力物体:弹簧、橡皮筋等发生弹性形变的物体.④方向:与恢复原状的方向相同,即与发生弹性形变的方向相反.⑤大小:弹力的大小与形变的大小有关,形变越大,弹力越大.
教师说明:(1)在力的作用下物体会发生形变,这是力的一种作用效果.(2)弹力是一种效果力,通常情况下物体的形变往往难以察觉,故判断是否产生弹力可依据两点:①物体间是否接触;②接触处是否存在着相互挤压或拉伸(即是否发生了弹性形变).
例题1(多选)(用多媒体展示)下列说法中正确的是( )
A.弹力是由于物体发生弹性形变而产生的力
B.只有弹簧才能产生弹力
C.支持力、压力、拉力都属于弹力
D.坐在凳子上的人,受到的支持力是因为人的形变而产生的弹力
解析:物体的形变有两种:一种是弹性形变;一种是塑性形变.弹力发生在直接接触并产生弹性形变的物体之间,故A正确;任何发生弹性形变的物体都会对与它相接触的物体产生弹力,所以B错;支持力、压力、拉力是从力产生的效果来加以区分的,从力产生的本质上看,它们都是由于物体发生形变而产生的力,所以压力、支持力、拉力都是弹力,故C正确;人受到的支持力的施力物体不可能是人自己,人坐在凳子上受到的支持力是因为凳子的形变产生的弹力,故D错误.
答案:AC.
【课堂训练】
完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
知识点2 弹簧测力计
师 我们知道力有大小、方向和作用点.既然弹力的大小与弹性形变的大小有关,那么就可以根据形变的大小来比较、确定弹力的大小.因此,我们可以设计一个通过改变弹簧伸长长度来表示出力的大小的仪器——弹簧测力计.
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让学生看课本P109页“图615”认识弹簧测力计,老师同时展示弹簧测力计实物,介绍弹簧测力计的结构以及原理.
板书:(1)弹簧测力计的结构:弹簧、挂钩、拉环、刻度板、指针、外壳.
弹簧测力计的测量原理(多媒体课件)
测量原理:弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长.大量实验表明,在弹簧的弹性限度内,弹簧伸长的长度Δl与弹簧所受拉力F成正比,其关系式为F=kΔl,k为比例系数,其大小与弹簧本身有关,所以弹簧测力计的刻度是均匀的.
(注意:弹簧的弹性有一定限度,超过这一限度,弹簧的伸长与它所受的拉力就不成正比了,因此加在弹簧测力计上的力不能超过它的量程.)
板书:(2)弹簧测力计测量原理:弹性限度内弹簧伸长的长度跟所受的拉力成正比.
教师拉动挂钩,引导学生观察,同时介绍:实验室常用的弹簧测力计的刻度盘是活动的,使用前,如果弹簧测力计的指针没有指在零点,则需要校零.
师 为了满足测力的不同需要,人们还制造了其他形式的测力计,如握力计和拉力计等.
让学生看课本P109页“图6-16”.
【课堂训练】
完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
知识点3 正确使用弹簧测力计
教师指导学生阅读课本P109页“弹簧测力计的正确使用方法”,阅读完后,让学生感受一下1N、5N、10N的力有多大.
师 现在请一位同学上台给我们演示实验“测量身边小物体对弹簧测力计的拉力”,其他同学注意观察,并思考使用弹簧测力计时应注意哪些操作要求.
一位学生演示操作,其他学生分析讨论、回答:
学生1:使用前要先估计被测拉力的大小,以免拉力太大,损坏弹簧测力计;
学生2:拉弹簧测力计的时候,一般用手拉住吊环而不应该用手抓着外壳;
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学生3:读数时视线应该正对刻度线.
教师用多媒体播放课件“正确使用弹簧测力计”并讲解.
正确使用弹簧测力计
使用测力计应注意下面几点:(1)所测的力不能大于测力计的测量限度,以免损坏测力计.(2)使用前,如果测力计的指针没有指在零点,那么应该将弹簧秤的指针调到零点.(3)使用时力的方向必须和弹簧的轴线方向一致,使弹簧秤能自由伸缩而不受阻碍,若指针与外壳有摩擦,应及时消除.(4)观察弹簧秤的量程与最小刻度值,以便正确读数.(5)弹簧秤稳定时才可读数,读数时视线应正对刻度线,与刻度板面垂直.
板书:正确使用弹簧测力计:①观察测力计的量程及分度值,加在测力计上的力不能超过其量程;②使用前将测力计的指针调整到零;③使用时力的方向必须和弹簧的轴线方向一致,使弹簧测力计能自由伸缩而不受阻碍,若指针与外壳有摩擦,应及时消除;④弹簧测力计稳定时才可读数,且读数时视线应正对刻度值,与刻度板面垂直.
例题2(用多媒体展示)如图所示,弹簧测力计的量程是 ,分度值是 ,此时被测拉力的大小是 .
解析:弹簧测力计的量程应是一个范围,即刻度盘上所标的最小数值到最大数值的测量范围:0~10N;分度值则是每一小格代表的数值,从刻度盘上可以看出,0~2N之间分成了5个小格,则1小格代表0.4N;此时指针正指在6N的位置,所以被测力的大小为6N.
答案:0~10N;0.4N;6N.
【课堂训练】
完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
【课堂小结】
通过今天的学习,我们知道了弹性和弹力,了解了弹簧测力计的构造,知道它的工作原理,进而熟悉了弹簧测力计的使用方法.请同学们课后练习使用弹簧测力计测量物体的重力,并在网上查阅更多与弹簧测力计相关的资料.好了,这节课就上到这里,谢谢!
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【课后作业】
完成练习册中本课时对应课后作业部分练习.
弹力是一种很常见的力,在初中和高中阶段都要学习.日常生活中应用弹力的地方也很多.从弹力应用的广泛性和关于力的初步知识的完整性出发,我在本课的教学中增加了“了解弹力”的内容.把教学难点定为对弹力的概念的理解,但只要求了解它是怎样形成的,至于它的三要素只简单提到.我的突破方法是充分利用手中的器材让学生去亲身体验弹力的存在,从而理解弹力的概念.教学重点放在认识弹力,以及弹簧测力计的使用上.对于弹簧测力计的使用,没有一味的讲解,而是通过阅读使用方法,并去使用它,让学生在使用中学习,在学习中使用,并在学习中交流.因为学生在今后的工作与生活中遇到新器材,需要探索其使用方法的场合是很多的,所以对于弹簧测力计的使用,我让学生边探索边思考边试着应用.
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