7.2弹力（导学案）八年级物理下册（人教版）2

7.2弹力（导学案）【学习目标】1.知道物体有弹性与塑性等不同的性质。利用生活经验和实验，说明弹性和塑性的不同。2.通过实验了解弹力产生的原因，了解生活中常见的弹力。3.知道在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量越长，并能通过实验进行验证。4.经历使用弹簧测力计的过程，学会弹簧测力计的使用方法。【学习重点】学会使用弹簧测力计测量力的大小。【学习难点】弹力的概念与方向。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1．物体受力后会发生形变，不受力时又能恢复到原状的特性叫做弹性；有些物体变形后不能自动恢复原状，物体的这种特性叫塑性。2．物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力。物体间的弹力方向都与接触面垂直。3．弹簧测力计是用来测量力的大小的工具。原理是：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量越长。4．弹簧测力计的使用方法①测量前，用手轻轻地来回拉动几次，避免指针、弹簧和外壳之间的摩擦而影响测量的准确性。②看指针是否指在“0”刻度，要沿所测力的方向调“0”。③观察弹簧测力计的量程和分度值，选择量程合适的测力计。④测量时，要使弹簧测力计受力的方向沿弹簧的轴线方向；⑤读数时，应保持测力计处于静止或匀速直线运动状态，视线必须与刻度盘垂直。【合作探究】探究一、弹力1.形变物体的形状或体积的改变，叫做形变。（1）形状的改变：指受力物体的外形发生变化，如物体发生伸长、缩短、弯曲等变化。（2）体积的改变：指受力物体的体积发生变化，如用力压气球，气球体积变小（体积的改变一般包括形状的改变）。2.探究弹性形变和塑性形变（1）探究活动：按下列要求做一做，观察所发生的现象并记入表中。①用力拉弹簧；撤去力，观察弹簧的形状变化。②用力压气球；撤去力，观察气球的形状变化。③用力捏橡皮泥；撤去力，观察橡皮泥的形状变化。④用力弯折铝导线；撤去力，观察铝导线的形状变化。⑤用手压钢尺；撤去力，观察钢尺的形状变化。物体受力后的形状物体受力后的形状撤去力后的形状用力拉弹簧，弹簧伸长了弹簧能（能/不能）恢复原状用力压气球，气球变形气球能（能/不能）恢复原状用力捏橡皮泥，橡皮泥变扁了橡皮泥不能（能/不能）恢复原状用力弯折铝导线，铝导线变弯铝导线不能（能/不能）恢复原状用手压钢尺，钢尺变弯钢尺能（能/不能）恢复原状【想一想】上面这些形变有什么相同点和不同点？相同点：这些物体受力后都发生了形变。不同点：弹簧、气球、钢尺发生形变后，能恢复原状；橡皮泥、铝导线发生形变后，不能恢复原来的形状（均选填“能”或“不能”）。（2）探究归纳物体受力时会发生形变，不受力时，有的物体能自动恢复到原状，这样的形变称为弹性形变；有的物体不能自动恢复到原状，这样的形变称为塑性形变。【想一想】下列物体的形变哪些属于弹性形变？塑性形变？拍篮球沙滩脚印弯曲的弓【答案】被拍的篮球、弯曲的弓属于弹性形变；沙滩脚印属于塑性形变。（3）形变的普遍性任何物体受力都能发生形变，不过有的形变比较明显，可以直接看见；有的形变极其微小，要用特殊的方法将其微小形变放大后才能显示出来。【做一做】将椭圆形厚玻璃瓶灌满水，把细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入瓶中。用力捏厚玻璃瓶，观察细管中水面的高度如何变化。用力捏玻璃瓶，使玻璃瓶的形状发生变化，细管中的会水面升高，停止捏玻璃瓶，玻璃瓶恢复原状，细管中的水面恢复到原来的位置。实验中采用了放大法，把玻璃瓶的形变放大了。3.弹性和塑性（1）弹性：物体受力时发生形变，不受力时又恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做弹性。例如弹簧、气球、钢尺等。（2）塑性：有些物体，形变后不能自动地恢复到原来的形状，物体的这种特性叫做塑性。例如橡皮泥、铝导线等。（3）弹性限度：物体的弹性有一定的限度，超过这个限度，撤去力后物体也不能恢复到原来的形状。例如使用弹簧时不能超过它弹性限度，否则会使弹簧损坏。4.弹力（1）弹力：物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力。我们拉长弹簧、压缩弹簧、拉橡皮筋时，可以感受到它们对手有力的作用，这就是弹力。（2）弹力产生的条件一是两物体直接接触；二是物体间要发生弹性形变，二者缺一不可。弹力是接触力，物体间不接触不会产生弹力，但相互接触的物体间不一定产生弹力。【想一想】在水平地面上，有两个篮球刚好接触，它们之间有没有弹力呢？【分析】它们之间没有弹力。尽管刚好接触，但是两个篮球间没有（有/没有）发生形变，所以没有弹力。（3）对弹力的理解①弹力是一种常见的力，我们平时所说的推力、拉力、压力和支持力，都属于弹力的范围。②对一个弹性物体来说，在弹性限度内，物体弹性形变程度越大，其产生的弹力越大。③弹力是由于物体发生弹性形变而产生的，因此弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是与它接触使其形变的物体。例如，汽车对地面的压力，是汽车发生弹性形变，汽车是施力物体，地面是受力物体。（4）弹力的方向以水杯放在木板上为例，分析水杯和木板间发生的弹力情况。注意用“隔离法”进行分析。以水杯为研究对象：因为水杯使木板发生了弹性形变，木板要恢复原状，所以会对水杯产生一个竖直向上的弹力，习惯叫支持力。以木板为研究对象：因为木板使水杯发生了弹性形变，水杯要恢复原状，所以水杯会对木板有一个竖直向下的弹力，习惯叫压力。因为物体形变的方向与水平面垂直，所以杯子放在水平木板上时，杯子和木板间的弹力方向都与水平面垂直。【结论】物体间的弹力方向都与接触面垂直，与物体形变的方向相反。①压力：作用点在被压物体的表面，方向垂直于接触面指向被压物体。②绳的拉力：作用点在绳与被拉物体的接触点上，方向沿着绳子指向绳子收缩的方向。支持力：作用点在支持物体与被支持物体的接触面上，方向垂直于接触面，指向被支持物体。【例题1】运动员站在跳板上，人与跳板间发生了力的作用。①由于人压在跳板上，跳板发生_____，要向____（选填“上”或“下”）恢复原状，所以对人产生了力的作用，这个力通常叫做______。②由于跳板对人有向上的支持力，人也要发生形变，由于人要向____（选填“上”或“下”）恢复原状，所以会对跳板产生力的作用，这个力通常叫做_______。【答案】①形变，上，支持力；②下，压力；③是，是。【解析】①由于人压在跳板上，跳板发生形变，要向上恢复原状，所以对人产生了一个向上的支持力（F支），支持力是弹力。②由于跳板对脚有向上的支持力，脚也要发生形变，要向下恢复原状，所以对跳板产生了向下的压力（F压），压力也是是弹力。③跳板对人的支持力F支与人对跳板的压力F压是相互的二力，因物体发生弹性形变产生的，所以都是弹力。【例题2】如图所示，一根弹簧，一端固定在竖直墙上，在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端，下列有关“弹簧形变产生的力”的描述正确的是（）A．手对弹簧的拉力B．墙对弹簧的拉力C．弹簧对手的拉力D．以上说法都不正确【答案】C.【解析】“弹簧形变产生的力”，是指弹簧发生弹性形变对其他物体（手或墙）施加的弹力，所以施力物体为弹簧，受力物体为手（或墙壁）。故C正确。探究二、弹簧测力计测量力的大小的工具叫做测力计。生活中的测力计有多种，如图所示，常见的有握力计、弹簧秤、托盘秤等。物理实验室中常用的测力计是弹簧测力计。

握力计弹簧秤托盘秤2.弹簧测力计的结构常用的弹簧测力计的主要构造有弹簧、指针、刻度盘、挂钩等。如图所示是实验室常用的一些弹簧测力计。一些弹簧测力计一些弹簧测力计3.实验“探究弹簧测力计的测力原理”【提出问题】你有没有发现？在生活中，用力拉一根弹簧时，用的力越大，弹簧伸的越长。弹簧伸长的长度与受到的拉力是什么关系？下面一起探究弹簧伸长的长度与受到的拉力的关系。【设计实验】本实验需要研究弹簧的伸长量与拉力的关系，拉力的改变通过在弹簧下每次增加两个钩码（每个钩码对弹簧的拉力均为）来实现；弹簧的伸长量通过利用刻度尺测量弹簧的长度得出，装置如图所示。

【实验器材】弹簧、钩码（数个）、铁架台、刻度尺等。【进行实验】实验次数实验次数1234567拉力F/N0123456弹簧伸长量ΔL/cm0（1）将弹簧悬挂在支架上，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长，记入表格中；（2）在弹簧下挂2个钩码，通过刻度尺读出弹簧的伸长量△L，记入表格中。（3）在弹簧下每次增加2个钩码，通过刻度尺读出每次弹簧的总伸长量，记入表格中。（4）实验完成后，将所有钩码取下，观察弹簧的形状。【数据处理】根据实验数据，以拉力F为横坐标，弹簧的伸长量ΔL为纵坐标，画出弹簧伸长量ΔL与弹簧受到的拉力F的关系图象。【分析论证】分析图像可知，在0～6N的范围内，图像是一条过原点的倾斜的直线，说明弹簧的伸长量与拉力的大小成正比。【实验结论】通过实验可以发现，在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长，且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比，这就是弹簧测力计的测力原理。【交流与评估】当弹簧超过弹性限度时，弹簧的伸长量与所受拉力不再成正比关系，撤去外力，弹簧也无法恢复到原来的形状。4.弹簧测力计的使用方法（1）使用前①沿弹簧的轴线方向轻轻来回拉动挂钩几次，放手后观察指针能否回到原来指示的位置，以防止弹簧卡壳。②认清零点（调零）：测力前检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上，如果不在，应该把指针调节到零刻度线上。③认清量程：加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值，否则会损坏弹簧测力计。④认清分度值：使用前要认清每个小格表示多少牛。（2）使用时①拉力的方向与弹簧的轴线方向一致，以免挂钩杆与外壳之间产生过大的摩擦。②读数时，视线要与指针对应的刻度线垂直。③记录数据要带单位。读数时，不需要估读。④待测的力（物体）一定要在弹簧测力计的挂钩一端，严禁倒挂。

5.实验——练习使用弹簧测力计（1）用手拉弹簧测力计的挂钩，并分别使指针指到1N、3N、5N的位置，感受1N、3N、5N的力。（2）测量身边小物体对弹簧测力计的拉力。①把文具袋悬挂在弹簧测力计的挂钩上，文具袋对弹簧测力计的拉力F1=。②用弹簧测力计沿水平方向拖动桌面上的文具袋，测量文具袋对弹簧测力计的拉力F2=。【例题3】关于如图所示的弹簧测力计，以下说法正确的是（）A．弹簧测力计的量程及最小分度值分别是0～5N和1NB．弹簧测力计的弹簧伸长越长，它所受的拉力就越大C．使用弹簧测力计只能测出竖直方向上的拉力而无法测出水平方向上的拉力 D．量程大的测力计弹簧长度一定比量程小的测力计弹簧长度长【答案】B.【解析】A.由图示弹簧测力计可以看出，其量程为0～5N，分度值为。故A错误；B.弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的越长这个道理做成的；故B正确；C.使用弹簧测力计既能测出竖直方向上的重力，又能测出水平方向上的拉力，只要挂钩与外壳平行即可，故C错误；D.量程是弹簧测力计所能测的最大力，与弹簧的长度无关，量程大的弹簧长度不一定比量程小的弹簧长度大；故D错误。所以选B。例题3例题3图例题4图【例题4】某同学在探究弹簧的伸长与所受拉力的关系时，得到如图图象。请回答下列问题：（1）这根弹簧的原长是cm，拉力为6N时，弹簧长度比原长长了cm，弹簧发生了形变；（2）当这根弹簧的长度为4cm时，此时弹簧受到的拉力为N；（3）分析图象及有关数据，可以得出结论是。【答案】（1）2，3，弹性；（2）4；（3）在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比【详解】（1）由图可知，当拉力为0时，弹簧的长度为2cm，这就是它的原长。由图知，拉力为6N时，弹簧长度是5cm，弹簧长度比原长伸长的长度为Δl=l-当撤去外力后，弹簧会恢复原来的形状，所以弹簧发生的是弹性形变。（2）由以上分析知，当拉力为6N时，弹簧伸长了3cm，故拉力每增加2N，弹簧的长度伸长1cm，所以当弹簧的长度为4cm时，弹簧伸长了2cm，此时弹簧受到的拉力为4N。（3）从图中可以看出，在拉力不大于6N的范围内，弹簧受到的拉力增大为原来的几倍，弹簧伸长的长度也变为原来的几倍，所以可以得出结论为：在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力成正比。6.材料的力学性能【阅读课本第7页《科学世界》】—材料的力学性能回答：什么是材料的力学性能？具有特殊力学性能的新材料有什么特点？（1）材料的力学性能材料的力学性能，是指材料受力时的变形行为及其抵抗破坏的能力，通常包括弹性与塑性、脆性与韧性等。无论是何种材料，一般受力时都要发生形变。有的会发生弹性形变，有的会发生塑性形变。不同材料发生弹性形变、塑性形变的难易程度不同。有些材料当受力达到一定值时，会发生突然断裂，且无明显的塑性形变，这种性质叫做脆性。例如，轻轻一掰，饼干就会变成碎片。（2）力学性能是选择材料的重要指标1986年1月28日，挑战者号航天飞机在升空时意外爆炸，举世震惊。在随后的事故调查中，物理学家费恩曼用一个简单的实验说明了问题的原因：航天飞机上有一个环形圈零部件，它嵌在火箭两个部件的接合处，以防止燃料在燃烧时从缝隙泄漏出来。发射当天的天气非常寒冷，环形圈变得非常坚硬，密封效果变差，造成燃料泄漏，酿成惨剧。随着科技的发展，人们逐渐发明了很多具有特殊力学性能的新材料。有的材料不但很轻，而且强度很高，例如铝合金、碳纤维等。有的合金材料还具有形状记忆功能，用这种材料制作的产品，经过冷却，可以揉做一团，等到受热后，形状会自动恢复。【精讲点拨】1．判断弹力产生的依据：①物体间是否直接接触。弹力是接触力，不相互接触的物体之间是不会发生弹力作用的。②接触处是否相互挤压或拉伸。2．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。3．弹力的方向与物体形变的方向相反，与接触面垂直。4．弹簧的伸长（量）是指弹簧伸长的长度，不包括弹簧的自身长度．【归纳整理】弹簧测力计的原理弹力弹簧测力弹簧测力计的原理弹力弹簧测力计的使用弹力①弹性：物体受力发生形变，不受力能自动恢复原状.②塑性：物体形变后，不能自动地恢复到原来的形状.③弹力：物体由于发生弹性形变而产生的力；方向：与物体发生形变的方向相反，与接触面垂直；大小：与弹性、形变的程度有关。在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长，且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比。①测量前，沿弹簧的轴线方向轻轻来回拉动挂钩几次，放手后观察指针能否回到原来指示的位置，以防弹簧卡壳。②看指针是否指在“0”刻度，要沿所测力的方向调“0”。③观察弹簧测力计的量程和分度值，选择的量程合适。④测量时，要使拉力的方向沿弹簧的轴线方向。⑤读数时，应保持弹簧测力计处于静止或匀速直线运动状态，视线与刻度盘垂直。【课堂练习】1.下列关于弹力的说法中，正确的是（）A．相互接触的物体之间一定存在弹力作用B．只有受弹簧作用的物体才受到弹力作用C．只有相互接触并发生弹性形变的物体间才存在弹力作用D．弹簧的弹力总是跟弹簧的长度成正比【答案】C【详解】A．相互接触的物体如果不发生形变，物体间不存在弹力作用，故A错误；B．只要两物体直接接触且发生形变，两物体间就会产生弹力作用，弹力的产生并不只局限于弹簧，故B错误；C．产生弹力的条件：相互接触并发生弹性形变，所以只有相互接触并发生弹性形变的物体间才存在弹力作用，说法正确，故C正确；D．在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量或压缩量成正比，并不是与弹簧的长度成正比，故D错误。故选C。2.下列现象中属于弹性形变的是（）A．用面团捏一只小白兔 B．用橡皮泥捏一个小泥人C．用力拉弓把箭射出 D．用力把弹簧拉直【答案】C【详解】A．用面团捏一只小白兔，撤去外力后，小白兔的形状不变，是塑性形变，故A不符合题意；B．用橡皮泥捏一个小泥人，撤去外力后，小泥人的形状不变，是塑性形变，故B不符合题意；C．用力拉弓把箭射出后，弓恢复形状，故是弹性形变，故C符合题意；D．用力把弹簧拉直，超过了弹簧的弹性限度，弹簧不会恢复形变，故是塑性形变，故D不符合题意。故选C。3.用力压橡皮泥，如图甲所示；在弹簧的弹性限度内，用力压或拉弹簧，如图乙所示.以下说法正确的是（）A．图甲中，手对橡皮泥的压力不是弹力B．图乙中，用力压弹簧，弹簧对手没有产生弹力C．图乙中，只有用力拉弹簧才能说明力可以使物体形变D．图乙中用力拉弹簧，当两手拉开的距离越大感到越费力，是因为弹簧被拉得更长【答案】D.【详解】A．图甲中，手对橡皮泥施加压力的同时，橡皮泥也在对手施加力，力的作用是相互的，手由于受力发生弹性形变，所以产生弹力，所以手对橡皮泥的压力是弹力，故A错误；B．图乙中，用力压弹簧的同时，弹簧也在对手施加力，力的作用是相互的，弹簧由于发生弹性形变产生弹力，所以弹簧对手有产生弹力，故B错误；C．图乙中，对弹簧施加拉力或者压力都可以使弹簧发生形变，故C错误；D．图乙中用力拉弹簧，弹簧被拉得更长，弹性形变程度越大，弹簧产生的弹力就越大，所以拉开弹簧就感到越费力，故D正确。故选D。4.一个足球放在一块长木板上，如图所示，木板和足球均发生了弹性形变，关于它们弹力的情况，以下说法错误的是（）A．足球受到的支持力是木板产生的弹力B．足球产生的弹力是由于足球的形变造成的C．木板形变是由于木板产生弹力造成的D．足球产生的弹力就是足球对木板的压力【答案】C。【解析】木板和足球均发生了弹性形变，他们之间有弹力的作用。A．足球受到的支持力是木板产生的弹力，该选项正确。B．足球产生的弹力是由于足球的形变造成的，该选项正确。C．木板形变是由于足球产生弹力造成的，不是木板产生弹力造成的，该选项错误。D．足球产生的弹力向上，就是足球对木板的压力，该选项正确。所以选C。5.如图所示，用手拉弹簧或用手压弹簧时，弹簧发生（填“弹性”或“塑性”）形变；这时弹簧对手产生弹力，它的方向与手对弹簧作用力的方向（填“相同”或“相反”），而且弹簧的形变越大，这个力就越（填“大”或“小”）。【答案】弹性，相反，大。【详解】弹簧受力发生形变，不受力时能恢复原状，所以弹簧的形变是弹性形变。用手拉弹簧时，弹簧发生了弹性形变，弹簧由于要恢复原状就会对跟它接触的物体产生一个力的作用，这个力就是弹力；人手的拉力方向是向上的，而弹力的方向是向下的，弹力的方向与手的拉力方向是相反的。在弹性限度内，弹簧的形变越大，产生的弹力就越大。6.如图a是使用弹簧测力计测力时的情景，请指出图中存在的操作错误：。纠正错误后在弹簧测力计下挂一物体（如图b所示），当物体静止时，弹簧测力计的示数为N。若将此弹簧测力计、物体如图c所示进行测量，静止时测力计的示数与b相比将（变大/不变/变小）。【答案】拉力方向没有与弹簧的轴线方向一致，2，变大。【详解】为减少弹簧与外壳之间的摩擦，防止挂钩被卡住，拉力方向应与弹簧的轴线方向一致，如图所示，存在的操作错误为拉力方向没有与弹簧的轴线方向一致。如图所示，弹簧测力计每大格为1N，平均分成5小格，即分度值为，示数为2N。将弹簧测力计倒置，弹簧承受的拉力为物体与弹簧测力计外壳的总重力，所以静止时测力计的示数与b相比将变大。7.在“用弹簧测力计测量力的大小”实验中：①根据力的作用效果可以对力的大小进行测量。弹簧测力计能够测量力的大小，利用的是____。A.力可以改变弹簧的形状B.力可以改变弹簧的运动方向C.力可以改变弹簧的运动快慢②在进行图所示的实验前，应将弹簧测力计沿________方向放置，然后进行调零。③小武同学猜想：用两个不同的弹簧测力计，分别测量相同的力，示数可能不同。以下设计中，能验证该猜想的是__________。A.测量一根头发能承受的拉力B.测量同一个木块受到的重力C.测量让小武感受相同的拉力D.测量拉动同一个木块的拉力【答案】①A；②水平；③B.【解析】①弹簧测力计能够测量力的大小，利用的是力可以改变弹簧的形状，与运动状态无关；②进行图所示的实验前，由于是水平测量力，所以应将弹簧测力计