重力与弹力 导学案1— 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.docx

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1、重力与弹力学习目标1结合定义，掌握几种常见弹力方向的判定技巧2通过二力平衡判断弹力的大小3通过对实验数据的数学分析（列表法和图像法），探究弹簧产生的弹力与弹簧形变量之间的关系预习案知识清单1几种弹力（1）常见弹力：平时所说的_、_和_都是弹力（2）弹力的方向压力和支持力的方向垂直于物体的_，指向被压或被支持的物体绳的拉力沿着绳而指向绳_的方向2胡克定律（1）弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全_，这个限度叫作弹性限度（2）内容：弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成_（3）公式：F=kx，其中k称为弹簧的_，单位是牛顿每米，符号是N/m自我检测思考

2、辨析1判断：绳的拉力方向一定沿着绳子的方向（ ）2判断：形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大（ ）3判断：物体对桌面的压力就是该物体的重力（ ）4判断：弹簧的弹力大小遵从胡克定律：F=kx（只在弹性限度内适用），其中x是指弹簧的长度（ ）探究案情景探究不同的弹簧的劲度系数是不同的，生活中所说的弹簧的“硬”“软”指的就是劲度系数弹簧的劲度系数与哪些因素有关？课堂探究探究1 弹力方向的判断核心归纳弹力方向判断的几种常见情况如下表：类型方向图示接触方式面与面垂直公共接触面点与面过点垂直于面点与点垂直于切面轻绳沿绳收缩方向轻弹簧沿弹簧形变的反方向轻杆可沿杆可不沿杆典型例题例1 如图所示

3、，求半球形光滑容器对直杆AB作用的弹力方向思路分析：点与曲面接触，弹力垂直于曲面的切面，点与平面接触，弹力垂直于平面分析清楚接触点或面的特点是正确分析力的关键尝试解答方法点拨（1）轻杆既可产生拉力，也能产生压力，且方向不一定沿杆（2）绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向，若为弯曲的绳子，则为该点的切线方向，如图所示（3）弹簧产生的弹力方向总是沿弹簧恢复原长的方向，如图所示，甲弹簧拉长对重物的弹力FN方向沿弹簧轴线向上；乙弹簧压缩对重物的弹力FN方向沿着弹簧轴线向上拓展练习1画出图中轻杆所受的弹力2试分析图中轻杆对重物的弹力方向探究2 探究力与弹簧伸长的定量关系核心归纳探究力与弹簧伸长的定量关系

4、，通常用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等这样弹力的大小可以通过测定外力而得出；弹簧的伸长量可用直尺测出多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力和弹簧伸长的定量关系典型例题例2 某同学在做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置所用的钩码每只的质量都是30 g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中（弹簧始终未超过弹性限度，取g=9.8 m/s2）砝码质量/g0306090120150弹簧总长L/cm6.007.158.349.4810.6411

5、.79弹力大小F/N（1）试根据这些实验数据在图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义（2）上一问所得图线的物理意义是什么？该弹簧的劲度系数k是多大？思路分析：根据数据描点，按照坐标图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线）所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同尝试解答方法点拨描点画图时图像不能用折线，而是用平滑的曲线连接各点，但当大多数点基本在一条直线上时，则应该画出直线，让这些点尽量均匀分布在直线两侧拓展练习3如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长

6、量的关系（1）为完成实验，还需要的实验器材有：_（2）实验中需要测量的物理量有：_（3）图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_N/m图线不过原点是由于_（4）为完成该实验，设计实验步骤如下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连接起来B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0C将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺D依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码E以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关

7、系式首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数F解释函数表达式中常数的物理意义G整理仪器请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_探究3 弹力大小的计算核心归纳无论是拉伸（或压缩）形变，还是弯曲形变，弹力的大小都跟形变的大小有关，形变越大，弹力越大，形变消失，弹力随着消失对弹簧来讲，遵从胡克定律：F=kx（只在弹性限度内适用）明确x是指弹簧的形变量（即弹簧伸长或缩短的量），而不是弹簧的长度典型例题例3 一根轻质弹簧，当它上端固定，下端挂一重为G的物体时，长度为L1当它下端固定在水平面上，上端压一重为G的物体时，长度为L2则该弹簧的劲度系数为（ ）A BC D思路分析：根据胡克定律，弹簧的弹力

8、跟弹簧伸长或缩短的量成正比根据胡克定律列方程组可求解尝试解答方法点拨弹簧的弹力与弹簧伸长或缩短的长度成正比，不是与弹簧的长度成正比，注意区别注意弹簧的状态，是伸长还是压缩的拓展练习4由实验测得弹簧弹力F与长度l的关系如图所示，则该弹簧的原长l0=_cm，劲度系数k=_N/m随堂检测1如图所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计，物重G=10 N，弹簧测力计中弹簧的劲度系数k=100 N/m，则弹簧测力计的示数和形变量分别为（ ）A0 N， 0.01 m B20 N，0.02 mC10 N，0.1 m D1 N，0.02 m2关于弹力的方向，下列说法正确的是（ ）弹力的方向一定垂直于接触面弹力

9、的方向不一定垂直于接触面绳子类软物体产生的弹力一定垂直于被拉物体的平面绳子类软物体产生的弹力一定沿绳子的方向A B C D3（多选）下列P物体对Q物体的压力的示意图中，有明显错误的是（ ）4在图中画出物体A所受弹力的示意图5在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，下列图示能正确表达弹簧弹力F与伸长量x之间关系的是（ ）参考答案预习案知识清单1（1）拉力 压力 支持力（2）接触面 收缩2（1）恢复原状 （2）正比 （3）劲度系数自我检测思考辨析1 2 3 4探究案情景探究弹簧的劲度系数与弹簧的材料，弹簧丝的粗细，弹簧圈的直径，单位长度的匝数及弹簧的原长等因素有关课堂探究突破典型例题例1 弹力方向如

10、图所示拓展练习1所受弹力如图所示2见解析解析：下图中A杆给重物的弹力FN类同于绳子的作用，为拉力，方向沿杆向上；B杆给重物的弹力FN类同于支持力，方向沿杆向上；C杆给重物的弹力FN并不沿杆，根据假设法判断出FN方向应竖直向上典型例题例2 （1）图略 该图像与横轴交点的横坐标的数据表示弹簧的原长（2）图像表示弹簧的弹力和弹簧的伸长量是一次函数关系k=25.9 N/m拓展练习3（1）刻度尺（2）弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量（或与弹簧对应的长度）（3）200 弹簧有自重（4）CBDAEFG典型例题例3 D 解析：重物在弹簧下端时，k（L1-L0）=G重物在弹簧上端时，k（L0-L2）=G解以

11、上两式可得：拓展练习415 3000解析：由图可知弹力F=0时（弹簧处于原长），弹簧原长为15 cm，由可得，劲度系数为3000 N/m随堂检测1C 解析：弹簧测力计的示数为一端的拉力，故为10 N，根据胡克定律，有：，选项C正确2B 解析：弹力的方向一定与接触面垂直，如压力、支持力都与接触面垂直，故正确，错误；轻绳受到物体的作用而发生拉伸形变，由于弹性要恢复原状，对接触的物体产生沿着绳子收缩方向的弹力，故正确，错误，所以选项B正确3BCD 解析：首先P对Q物体的压力一定作用在Q物体上，所以选项B、D错另外，压力的方向应垂直于接触面指向Q物体，所以选项C错故只有选项A正确，所以正确选项为B、C、D45A 解析：由胡克定律F=kx，可以知道，当k一定的时候，F与形变量x成正比，故选项A正确