教材分析
1.形變：物體發(fā)生形變是力作用的結果，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，只有通過儀器及實驗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，物體間產生彈力，兩物體必互相接觸且發(fā)生彈性形變，這兩個條件缺一不可.兩接觸物體是否發(fā)生彈性形變，可用假設法來判定，若假設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)與事實不相符，則假設不成立，無彈力作用.
教 學建議
物體在力的作用下發(fā)生形變的情況應多演示幾個實驗,同時做好顯示微小形變的實驗.胡克定律應先通過演示實驗讓學生猜測，然后通過分組實驗讓學生探究，并比較各組所用不同彈簧F與x的比值不同.
“演示實驗”：課本上的演示實驗可以先讓學生根據初中知識分析，如果桌子在壓力作用下發(fā)生形變，則會出現什么現象；反之，如果出現該現象，則說明了什么，而且，根據墻上光斑移動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，讓學生分析，再演示形變不明顯的繩子的作用情況，然后讓學生分析、討論，最后總結完善.
重點
彈力產生的條件及彈力方向的判定，胡克定律的內容及應用.
難點
接觸的物體是否發(fā)生形變及彈力方向的確定.
課時安排
1課時
三維目標
知識與技能
1.知道什么是彈力以及彈力產生的條件.
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，使學生體會假設推理法及微量放大法解決問題的巧妙.
情感態(tài)度與價值觀
觀察和了解形變的有趣現象，感受自然界的奧秘，培養(yǎng)對科學的好奇心和求知欲.
課前準備
各種彈簧、橡皮筋（泥）、鋼尺、細鋼絲、微小形變演示、多媒體課件
教學過程
導入新課
情景導入
（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
讓學生試著回答以上動作的完成有什么共同特點.
結論：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生的條件及其方向的判定等系列問題.
感知導入
學生分成幾個小組，每組分發(fā)一根細鐵絲.讓大家自己動手制作成一個小彈簧，然后輕輕地拉一拉或者壓一壓，并說出自己的感受.
總結：當手拉或壓彈簧時，都要給彈簧一個力的作用，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？它是怎樣產生的呢？它的大小、方向各如何呢？
推進新課
一、彈性形變和彈力
實驗演示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象？
結論：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.
情景設置：給學生提供不同的物體，教師引導學生使物體的形狀或體積發(fā)生變化（設計意圖：學生親身經歷探究過程，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”.物體由于外因或內在缺陷，物質微粒的相對位置發(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，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的（切向）力偶作用時，兩表面發(fā)生相對位移，稱為切變；
4.扭轉：一圓柱狀物體，兩端各受方向相反的力矩作用而扭轉，稱扭轉形變；
5.彎曲：兩端固定的鋼筋，因負荷而彎曲，稱彎曲形變.
【實驗探究】 怎么才能夠使物體發(fā)生形變呢?(分組合作進行實驗探究、討論，不難得出結論)
結論：物體間相互接觸并相互擠壓.
學生實驗：鼓勵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.
現象：彈簧被拉直后不能恢復原長.
結論：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原來的形狀,這個限度叫做彈性限度.
彈性限度微觀解釋（設計意圖：教師引導提高的過程）
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.當鐵絲被拉伸時，由于鐵原子的引力，鐵絲可以恢復到原來的長度，這屬于彈性形變的范圍；但是若繼續(xù)拉鐵絲，當鐵原子間的距離拉得太大時，鐵原子的引力不能使其恢復到原來的位置，這時鐵絲就無法恢復到原長甚至會斷裂.
問題設置：發(fā)生彈性形變的物體有什么用途呢？
引導學生舉出彎弓射箭、撐桿起跳、拍打籃球、擊打網球等例子.
師生交流討論以上例子的本質.
結論：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原狀，對與它接觸的物體會產生力的作用，這種力叫做彈力.
問題設置：任何物體都能發(fā)生形變嗎？
此時教師可以在桌子上放一本書，借此提問桌子會發(fā)生形變嗎？
（學生可能回答不發(fā)生形變）
演示實驗2：
教師向學生作顯示微小形變裝置的簡單介紹.
實驗：入射光的位置不變，將光線經M、N兩平面鏡兩次反射，射到一個刻度尺上，形成一光亮點.如圖3-2-2,讓一學生用力壓桌面，同學們會看到什么現象？
學生 會看到光點在刻度尺上移動.
圖3-2-2
學生分析：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：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發(fā)生形變.
演示實驗3：
（課件展示）多媒體課件展示教材55頁圖3.2-2有機玻璃的形變.
歸納：一塊三角形有機玻璃壓在另一塊有機玻璃上，發(fā)生的形變很小，肉眼不能看出來.但是形變使有機玻璃內部不同部位的光學性質產生了差異，讓特殊的光通過時，就完全可以看到這種差異.
二、幾種彈力
事實上，只要兩個相互接 觸的物體相互擠壓，就一定能產生彈力的作用.可見，彈力的產生需兩個條件：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，使書和桌面同時發(fā)生微小形變，書要恢復原狀，對桌面產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
學生活動：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.指導學生并畫出力的示意圖.如圖3-2-4.
結論：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
引導學生分析靜止時懸繩對重物的拉力及方向.如圖3-2-5.
引導得出：懸掛物由于重力的作用而拉緊懸繩，使重物、懸繩同時發(fā)生微小的形變.重物由于發(fā)生微小的形變，對懸繩產生豎直向下的彈力F1，這是物對繩的拉力；懸繩由于發(fā)生微小形變，對物產生豎直向上的彈力F 2，這就是繩對物體的拉 力.
結論：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，點與面接觸，都是垂直于面；點與點的接觸要找兩接觸點的公切面，彈力垂直于這個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)進行分析：如果小球受到斜面彈力，小球在水平方向上不會靜止，會向右運動,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，分別讓學生畫出彈力如圖3-2-6.
三、胡克定律
下面我們大家設計一個實驗,實驗的目的是尋找與彈簧的彈力有關的因素.
學生設計實驗,然后分組實驗.
參考實驗案例
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,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
1.本實驗要求定量測量,因此要盡可能減小實驗誤差.標尺要豎直且緊靠指針以減小讀數帶來的誤差,每次改變懸掛鉤碼個數后,要待系統(tǒng)穩(wěn)定后再讀數.
2.實驗中所提供的米尺精確度為1 mm,應估讀一位.
3.彈簧組的說明書已說明每個彈簧的彈性限度,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)懸掛在鐵架臺的橫桿上;實驗桌上有200 g、50 g 的鉤碼各一盒,選擇50 g鉤碼來做這一實驗.(想一想,為什么?)(參考答案:50 g的鉤碼質量比較小,容易調節(jié),另外增加一個不會損壞彈簧)
2.首先將實驗裝置調整妥當(如整個裝置是否豎直平衡,標尺與彈簧的距離是否合適,標尺面與彈簧上的指針是否在同一平面內,是否便于讀數等).
3.讀出彈簧自然下垂時指針所指刻度.
4.懸掛50 g鉤碼一個,待穩(wěn)定后,讀出彈簧上指針所指刻度并計算出彈簧的伸長量記入表格.
5.逐個增加鉤碼,重復第4步,至少做5組數據.
初態(tài)指針對應刻度(cm)
彈簧彈力(N)
指針所指刻度(cm)
彈簧伸長量(cm)
6.圖象法處理數據:在下面的坐標紙上,以彈簧彈力為縱軸,彈簧伸長量為橫軸建立坐標系,如圖3-2-8所示.描出5個特殊點,以尋找彈簧彈力和彈簧伸長量之間的關系.
圖3-2-8
拓展一步:常用的實驗數據的處理方法有:計算法(求比值、求積、求和、求差等)和圖象法兩種.兩者比較,圖象法處理數據更為直觀、更容易得出物理變化規(guī)律,且該種方法處理數據能更好 地減小實驗的偶然誤差.
通過以上的實驗,我們可以得出怎樣的結論?
胡克定律:在彈性限度內,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,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.
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是不一樣的，同一種材料的彈簧形狀和長度不相同時，其勁度系數也是不一樣的.
課堂訓練（課件展示）
豎直懸掛的彈簧下端，掛一重為4 N的物體時彈簧長度為12 cm；掛重為6 N的物體時彈簧長度為13 cm，則彈簧原長為________cm，勁度系數為________N/m.
解析：彈簧上懸掛物體時彈簧要伸長，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，x為彈簧伸長量，x在數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,這樣可以列出兩個方程,通過方程組可求出彈簧原長和勁度系數.
設彈簧的原長為L0,勁度系數為k,設掛G1=4 N的重物時彈簧的長度為L1,掛G2=6 N的重物時彈簧的長度為L2,則L1=12 cm,L2=13 cm,由胡克定律得:
G1=k(L1-L0)
G2=k(L2-L0)
代入數據解得:L0=10 cm，k=200 N/m
即彈簧原長為10 cm,勁度系數為200 N/m.
答案:10 200
課堂小結
在彈力的教學過程中,有這樣幾個難點需要突破,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,就會使學生產生這樣的疑問: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行判斷,解決這個問題的方法是微小形變的演示,通過演示,使學生確信任何兩個接觸的物體間都可以有彈力.另外一個難點是彈力有無的判斷,解決這個問題可以用假設判斷的方法,不僅讓學生知道判斷的方法,更應該讓學生學會這些方法的遷移,例如假設的判斷方法,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 物體的實際情況判 斷,而彈簧彈力的判斷可以根據胡克 定律進行判斷,讓學生通過實驗“發(fā)現”胡克定律,在發(fā)現中鍛煉探究物理規(guī)律的能力.
布置作業(yè)
1.教材第56頁“問題與練習”2、3、4題.
2.實驗測量不同彈簧的勁度系數，給出原始數據，寫出處理數據的過程.
板書設計
2 彈力
1.彈性形變和彈力
彈性形變：在外力停止作用后，能夠恢復原狀的形變.
非彈性形變：在外力停止作用后，不能恢復原狀的形變.
彈力：發(fā)生形變的物體，由于要恢復原狀，會對跟它接觸的物體產生力的作用，這種力叫彈力.
彈力產生的條件：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，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，單位N/m.
活動與探究
課題：制作一個彈簧秤，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：根據所選器材，自由設計實驗步驟.
結論：討論交流實驗結論，體會成功的喜悅.
習題詳解
1.解答:略.
2.解答:鋼管受到3個力作用: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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相關閱讀：物態(tài)及物態(tài)變化