人教版8下物理7.2 弹力（导学案）【教师版】

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．弹性形变：形变的物体在撤去外力后能恢复原状，该物体所发生的这种形变叫作弹性形变。2.弹性：物体受力时会发生形变，不受力时又恢复原来的形状，物体的这种性质叫作弹性。例如弹簧、气球等发生的形变。3．弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。物体间弹力的方向都与接触面垂直。4．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。5．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.弹性形变和弹性【做一做】手压气球；手压弹簧；手拉橡皮筋。【现象与分析】手压气球，气球会变形；手压弹簧，弹簧会缩短；手拉橡皮筋，橡皮筋会伸长。物体形状的改变，叫作形变。（1）弹性形变：如果形变的物体在撤去外力后能恢复原状，那么该物体所发生的这种形变叫作弹性形变。（2）弹性：物体受力时会发生形变，不受力时又恢复原来的形状，物体的这种性质叫作弹性。例如弹簧、气球等发生的形变。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原状。例如使用弹簧时不能超过它弹性限度，否则会使弹簧损坏。（3）塑性：有些物体，形变后不能自动地恢复到原来的形状，物体的这种特性叫作塑性。例如橡皮泥、铝线等发生的形变。2.弹力上述实验中，可以感受到气球、弹簧、橡皮筋对手也有力的作用，这是因为它们在发生弹性形变时，会力图恢复原来的形状，从而对手产生力的作用。弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。3.对弹力的理解（1）弹力产生的条件【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（选填“有”或“没有”）发生形变，所以没有弹力。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。（2）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。（3）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。（4）弹力的施力物体与受力物体：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）弹力的方向以手拉弹簧为例，分析手和弹簧间发生的弹力情况。注意用“隔离法”进行分析。以弹簧为研究对象：弹簧受到手的拉力F拉，是因为手发生了弹性形变而产生的弹力。以手为研究对象：手受到弹簧的拉力F′拉，是因为弹簧发生了弹性形变，要恢复原状，所以会对手有一个竖直向下的弹力。【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（选填“相反”或“相同”）。（6）分析常见的几种弹力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1.测力计（1）测力计：测量力的大小的工具叫作测力计。如图所示，人们制造了多种类型的测力计。各种各样的测力计被广泛应用于生活、生产和科学实验中。物理实验室中常用的测力计是弹簧测力计。2.弹簧测力计（1）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。（2）弹簧测力计的使用方法①认清量程和分度值：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。如下图所示，弹簧测力计的量程为0⁓5N，分度值为0.2N，示数为3.6N。②检查零刻度线：检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上，若不在，调节弹簧测力计，使指针与零刻度线重合。③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零刻度线的位置，以防弹簧卡壳。④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。⑤读数时，视线要与指针对应的刻度线垂直。⑥记录数据要带单位。读数时不需要估读。⑦待测的力（物体）一定要在弹簧测力计的挂钩一端，严禁倒挂。3.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=。（3）用两个弹簧测力计在水平方向上互相拉，看看谁对谁的拉力更大些，想想为什么？分析：图中左侧弹簧测力计对右侧弹簧测力计的拉力与右侧弹簧测力计对左侧弹簧测力计的拉力是一对相互作用力，因此可观察到两个弹簧测力计的示数相等，说明相互作用力的大小相等。4.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0.5N）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】（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。【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0.2N。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图例题4图【例题4】某同学在探究弹簧的特点时，得出了弹簧的长度与弹簧受到的拉力的关系如图所示。请回答下列问题：（1）这根弹簧的原长是cm；（2）弹簧在受到6N的拉力时，弹簧比原来伸长了cm，此时弹簧发生了（选填“弹性”或“塑性”）形变；（3）分析图象及有关数据，你可得出的结论是：。【答案】（1）2；（2）6，弹性；（3）在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。【详解】（1）读图可知，当拉力为0时，弹簧的长度为2cm，这就是它的原长。（2）弹簧在受6N拉力时，其长度为8cm，则其伸长量为8cm-2cm=6cm，由图像可以看出，此时伸长量与拉力成正比，此时弹簧发生了弹性形变。（3）从图中可以看出，在拉力不大于6N的范围内，弹簧的长度与拉力的变化图线呈线性变化，说明在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力成正比。5.材料的力学性能阅读课本第9页《科学世界—材料的力学性能》，回答问题。（1）材料的力学性能包括哪些？（2）美国挑战者号航天飞机在升空时意外爆炸的原因是什么？（3）具有特殊力学性能的新材料，有什么特点？【归纳总结】（1）材料的力学性能通常包括弹性、塑性、脆性等，它们是设计各种工程结构时选用材料的重要依据。无论何种材料，受力时一般要发生形变，有的发生弹性形变，有的发生塑性形变（形变后不能自动地恢复原来的形状）。不同材料发生弹性形变、塑性形变的难易程度不同。（2）1986年1月28日，美国挑战者号航天飞机在升空时意外爆炸，其原因是航天飞机上有一个环形圈，在低温下，变得非常坚硬，密封效果变差，造成燃料泄漏，酿成惨剧。（3）新材料：很多具有特殊力学性能的新材料。例如，有的材料虽然很轻，但是强度很高，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，可以揉成一团，受热后形状又会自动恢复。【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】【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.如图所示，画出斜面上球所受弹力的示意图。【答案】见右图。【详解】小球受到重力、垂直斜面的支持力、垂直挡面的支持力。其中两个支持力为弹力，过球心做垂直斜面向上的有向线段标上力的符号F1，过球心做垂直挡板的有向线段，标上力的符号F2，如图所示。3.一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。4.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。5.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