弹力与胡克定律

一、教学目标

1．了解形变的概念，了解弹力是物体发生弹性形变时产生的。

2．能够正确判断弹力的有无和弹力的方向，正确画出物体受到的弹力。

3．掌握利用胡克定律计算弹簧弹力的方法。

二、重点、难点分析

1．弹力是在物体发生形变后产生的，了解弹力产生的原因、方向的判断和大小的计算是本节教学的重点。

2．弹力的有无和弹力方向的判断是教学中学生较难掌握的知识，在教学中应加以注意。

三、教具

1．演示形变用的橡皮泥、棉线、泡沫塑料、木板、弹簧、木块、激光器、平面镜等。

2．演示胡克定律用的带长度刻度的木板，弹簧、钩码等。

四、主要教学过程

（一）引入新课

前边我们研究了重力的特点，这一节课我们一起研究力学中的第二种力——弹力。

（二）教学过程设计

1．弹力

先来看几个小实验。用手捏橡皮泥、用力技压弹簧、用力压木板，它们的形状都发生了变化。

（1）形变：物体的形状或体积的改变叫做形变。形变的原因是物体受到了外力。

一块橡皮泥用手可以捏成各种形状，捏后它将保持这种形状。棉线弯曲后的形状也不再复原。把一块木板压弯后，放手木板又恢复原形。把弹簧拉长后也能恢复原形。能够恢复原来形状的形变，叫做弹性形变。弹簧、木板、泡沫塑料等发生的形变属于这一种。

不能够恢复的形变，叫做塑性形变。棉线，橡皮泥等发生的形变属于这一种。以后重点研究弹性形变，不加说明就指这种弹性形变。

实验：用铁丝弯成一根弹簧，跟用钢丝弯成的弹簧对比。在下面挂较少的钩码时，去掉钩码，两弹簧都能恢复原长。当下面挂的钩码较多时，铁丝制作的弹簧不能恢复原长，而钢丝弯成的弹簧可以恢复原长。可以看出，弹性形变是在一定范围内成立的。

让学生举几个弹性形变的例子。

以上讨论的都是明显的弹性形变，其实有时的弹性形变是用眼看木出但又确实存在的。

实验：桌面上放激光器、两个平面镜，激光通过两个平面镜反射后照到墙上。当用手压桌子时，墙上的光点发生移动，这说明桌面发生了形变。

棉线在拉长时也发生了形变，而这种形变也是不易观察到的。

物体受力后发生形变，形变后的物体对跟它接触的物体又有什么作用呢？

实验：木块压在泡沫塑料上，泡沫塑料形变后对木块产生向上的支持力。

弹簧拉木块时，弹簧伸长后产生对木块的弹力。

（2）弹力：发生形变的物体由于要恢复原状，对与它接触

的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。

讨论：

弹力产生的条件：物体发生形变。

定性地分析弹力的大小：跟物体发生的形变有关，跟形变物体的弹性有关。

弹力的方向；垂直于接触面，跟物体恢复形状的方向一致。

例：把书放在桌面上，书压桌面，书和桌面都有微小的变形。书要恢复原状，对桌面有一个向下的弹力，压力。桌要恢复原状有一个向上的弹力，支持力。

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。

例：用绳吊重物，绳对重物是否有弹力？物体受重力和绳的拉力。物技绳，绳拉重物，使重物和绳都有极微小的形变。发生形变的绳要恢复原形，对重物产生向上的弹力，拉力。发生形变的重物要恢复原状，对绳产生向下的弹力，拉力。

一般情况：凡是～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；拉力的方向总是指向线收缩的方向。

结论：支持力、压力、拉力、都是弹力。

练习：画出下列物体受到的弹力。

应注意第3张图中斜面与球间无弹力，可采用把斜面移开的方法看物体的平衡是否被破坏来判断。

弹力方向的特点：由于弹力的方向跟接触面垂直，面面结合，点面结合时弹力的方向都是垂直于接触面的。点点结合可转化成面的结合上去。

讨论：浮力是不是弹力？答案为是。

2．胡克定律

前边我们定性地研究了弹力的大小，下面定量地研究弹簧的弹力跟哪

些因素有关。

实验：在一个后面附有长度刻度的弹簧上面挂钩码，当钩码的数量增

加时，弹簧中的弹力加大，弹簧的伸长增大，把读出的数据记录在表中。

分析实验数据可以得到胡克定律：弹簧弹力的大小f跟弹簧伸长的长度成正比。

写成公式为f=kx

k为劲度系数，跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关，这个量反映了弹簧的特性。

例：有一根弹簧的长度是15厘米，在下面挂上 0．5千克的重物后的长度变成了18厘米，求弹簧的劲度系数。

答：这根弹簧的劲度系数为163．3N／m。

（三）小结

这节课研究了弹力，弹力产生的原因是物体发生了弹性形变；弹力的方向是跟接触面垂直的，绳中的弹力是沿着绳的方向的；弹簧弹力的大小用胡克定律计算。

五、说明

1．在本节教学中几个实验应做好，这对学生理解相关的知识很重要。

2．在教学中要发挥学生的作用，可让学生多举一些例子，有些结论可让学生总结出来。