第三章 研究物体间的相互作用教案Word下载.docx
- 文档编号:7598066
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:58
- 大小:190.69KB
第三章 研究物体间的相互作用教案Word下载.docx
《第三章 研究物体间的相互作用教案Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章 研究物体间的相互作用教案Word下载.docx(58页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
师产生形变的原因是什么?
生形变的原因是物体受到了外力.
师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.即有弹性限度.
实验探究
微小形变的演示1
(设计思想)物体的形变总是伴随弹性力而产生的,然而,对于坚硬的物体,由于形变很微小,学生无法觉察,因此他们缺少这种感性认识.用上端塞有细玻璃管的贮液烧瓶可以使微小的形变现象得到放大.但如果学生怀疑现象是热膨胀的结果,该怎么办呢?
用椭圆截面的大墨水瓶代替圆截面烧瓶就能够巧妙地解决这个问题.
实验装置
实验仪器十分简单,用一只椭圆截面的大墨水瓶,在瓶口的塞子中穿一根两端开口的玻璃管(内径1—2mm),并在玻璃管的一侧固定一白色的背景屏,玻璃瓶内装满红色的液体,使红色液体的液面位于玻璃管的中段.
演示步骤
1.用手压一只塑料瓶,使学生看到形变现象,进而提出问题:
“如果对石块、玻璃杯或者钢棒之类的坚硬物体施加压力或拉力,它们是否会产生形变呢?
”
2.拿出椭圆截面墨水瓶,用手指甲弹击瓶壳,使它发出清脆的响声,然后从椭圆截面的短轴方向向里挤压瓶子,使学生见到细玻璃管内的水柱液面明显上升的现象.当学生见到这个现象时,会感到十分惊奇,因为在他们的观念中只有橡皮、塑料之类的东西会产生形变,所以他们很自然地提出问题:
“这究竟是不是玻璃的瓶子?
3.用钢笔带套的一端敲击瓶子的外壳,使它发出更为清脆的响声,再次证实瓶子是玻璃的.虽然他们不再怀疑瓶子的材料了,但为什么水柱会上升的问题仍然没有解决.有一部分学生会联想到日常熟悉的温度计而认为是热胀冷缩所致,怎样引导他们呢?
4.教师继续演示:
从瓶子的截面长轴方向向里挤压,使学生见到玻璃管里的液面突然下降的现象.这确实又是一个惊人的结果,从而否定了学生中上述的错误想法.
5.让学生自己操作实践一下,学生的心理状态和思维水平又进了一步,认为坚硬的物体不会发生形变的观点得到了纠正,关于形变随弹性力产生的认识得到了巩固.
微小形变的演示2
观察桌面的微小形变
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.
本实验中我们利用了激光的方向性好、亮度高等特点,巧妙地利用平面镜反射原理将桌面的微小形变进行了放大.当用力压坚硬的桌面时,桌面发生微小形变,凹下一个很小的角度θ,平面镜放在桌面上,平面镜也转过θ角(如图3-1-1所示),保持入射光线的方向不变,此时反射光线转过2θ角,再投到较远的墙壁上(或刻度尺上),显示光点移过一个可见的较大的距离L.
图3-1-1
微小形变的演示3
钢丝、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.
创新设计:
钢丝下端悬挂苹果(或其他重物),设计实验观察钢丝的微小拉伸形变.
参考方案:
如图3-1-2所示,利用凸透镜能成放大实像的折射成像原理,将钢丝微小拉伸形变进行放大.
图3-1-2
具体做法如下:
在钢丝下部黏一橡皮泥作标记A,用平行光源C照射标记,调节透镜D位置,使在屏B上得到清晰的标记像E.
想一想,你能通过什么现象观察到钢丝的形变?
建议你动手做一做,验证你的想法.
师通过上面的探究实验说明了什么?
生它们发生了微小形变.
师你们从中能得出什么结论?
生
(1)任何物体都能发生形变;
(2)有的物体形变较为明显,有的物体形变极其微小.
师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?
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.
生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.
师定性地分析弹力的大小跟什么因素有关?
生经讨论得:
弹力的大小跟形变的大小有关,形变越大,弹力也越大;
形变消失,弹力就消失.
师弹力的方向怎样呢?
生弹力的方向与形变的方向相反或与使物体产生形变的外力相反.
师通过阅读课文谈谈对拉力、压力、支持力的认识.
说明:
一物块放在泡沫塑料上,物块和泡沫塑料都产生了形变.泡沫塑料要恢复原状,会对物块产生向上的弹力,这个弹力就是泡沫塑料对物块的支持力;
物块要恢复原状,也会对泡沫塑料产生向下的弹力,这个弹力就是物块对泡沫塑料的压力.
用绳子吊着一个物体,绳子和物体都会产生形变,为了恢复原状,物体或绳子会分别向对方产生一个拉力,这两个拉力也是弹力.
师拉力、压力、支持力的方向是怎样确定的呢?
经讨论得出:
①拉力绳子的拉力是绳对所拉物体的弹力,方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向.
②压力、支持力
A.压力的方向垂直于支持面而指向被压的物体.
B.支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物体.
[展示例1]把书放在桌面上,书压桌面,书和桌面都有微小的形变.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.
一般情况下,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.
[展示例2]用绳吊重物,绳对重物是否有弹力?
物体受重力和绳的拉力.物拉绳,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.
一般情况下,凡是一根线(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.
师通过上面的学习,你能否归纳出弹力产生的原因呢?
生弹力产生的原因:
①有物体的直接接触;
②物体有形变发生.
师纸盒上放一个物体,纸盒对物体的弹力是由于谁的形变产生的?
生由于纸盒的形变产生的.解释:
纸盒发生了形变,有恢复原状的趋势,与它接触的是物体,所以纸盒对物体的弹力是由于纸盒的形变产生的.
师其施力物体和受力物体分别是哪些?
生施力物体:
纸盒;
受力物体:
物体.
[展示例3]下列说法中正确的是()
A.木块放在桌面上所受到向上的弹力,是由于木块发生微小形变而产生的
B.用细竹竿拨动水中的木头,木头受到的弹力是由于木块发生的形变产生的
C.绳对物体的拉力的方向总是沿绳而指向绳收缩的方向
D.挂在电线下面的电灯受到竖直向上的拉力,是因为电灯发生微小形变而产生的
答案:
C
[展示例4]下列说法中正确的是()
A.非常坚硬的物体间产生弹力时并无形变产生
B.两个物体之间只要有接触就会产生形变
C.有形变不一定会产生弹力
D.任何物体都有可能发生形变
D
胡克定律
师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.
探究1:
探究弹簧伸长量与弹力的关系
如图3-1-3所示,用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,系统静止时,弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重;
弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出.
注意事项
图3-1-3
(1)本实验要求定量测量,因此要尽可能减小实验误差.标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差,每次改变悬挂钩码的个数后,要待系统稳定后再读数.
(2)实验中所提供的米尺精确度为1mm,应估读一位.
(3)弹簧组盒中说明书已说明每个弹簧的弹性限度,注意不要超过它的弹性限度使用.
建议做法
(1)选择器材:
从弹簧组盒中选择一弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横杆上;
实验桌上有200g、50g的钩码各一盒,选择50g钩码来做这一实验(想一想,为什么).
(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳,标尺与弹簧的距离是否合适,标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内,是否便于读数等).
(3)读出弹簧自然下垂时指针所指刻度.
(4)悬挂50g钩码一个,待稳定后,读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格.
(5)逐个增加钩码,重复第4步,至少做5组数据.
初态指针对应刻度(cm)
弹簧弹力(×
9.8×
10-3N)
指针所指刻度(cm)
弹簧伸长量(cm)
(6)图象法处理数据:
在下面的坐标纸上,以弹簧弹力为纵轴,弹簧伸长量为横轴建立坐标系,如图3-1-4所示.描出这5个特殊点,以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系.
图3-1-4
拓展一步:
常用的实验数据的处理方法有:
计算法(求比值、求积、求和、求差等)和图象法两种.两相比较,图象法处理数据更为直观、更容易得出物理变化规律,且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差.
结论:
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.
探究2:
研究铜丝的弹性限度
安全警告!
随着悬挂钩码个数的增加,某一时刻铜丝可能会因超过抗拉限度而发生断裂,在实验过程中,要防止铜丝断开伤眼.
在钩码的正下方地面垫上泡沫或其他物体,以免砝码落地砸坏地面.
参考实验方案
本实验中,采用在细铜丝下方悬挂钩码的方法,逐渐拉伸铜丝,为便于观察,在竖直铜丝旁立一标尺,且于铜丝某一位置粘一红色指针来显示铜丝的伸长.如图3-1-5所示.
图3-1-5
建议做法:
(1)先轻轻地将铜丝跨过定滑轮捋直使之自然下垂,记下铜丝下端不挂钩码时指针所指的刻度(此时铜丝为原长).
(2)在铜丝下端悬挂200g钩码一个,待系统稳定平衡后,记下此时红色指针所指刻度.然后取下钩码观察指针能否回到原位置.
(3)再逐个增加50g的钩码(每增加一个形变应很明显),记下每次铜丝的伸长量,重复上一步骤.
(4)取下钩码,大体确定铜丝的弹性限度.
数据收集:
初态指针所在位置:
悬挂物总重
铜丝伸长量
是否发生弹性形变
下面是一组课堂探究题,有些知识可能学生还未学到,仅供参考.
课堂探讨1
如图3-1-6所示,一根轻弹簧上端固定在O点,下端拴一个钢球P,球处于静止状态,现对球施加一个方向向右的外力F,使球缓慢偏移,在移动中的每一个时刻,都可以认为钢球处于平衡状态.若外力F方向始终水平,移动中弹簧与竖直方向的夹角θ<90°
且弹簧的伸长量不超过弹性限度.请分小组探讨弹簧伸长量x与cosθ的函数关系图象中,最接近的是下面给出的图3-1-7中哪个图象.
图3-1-6m图3-1-7
解析:
由于小球一直处于平衡状态,就可以按照受力平衡来解决问题.将小球受到的三个力画成矢量三角形.由于重力不变,拉力F方向不变,由此可得弹簧的拉力F弹=
,由胡克定律知F弹=kx,即可以得到x=
.
故第四个图正确.
课堂探讨2
某实验小组做了以下研究:
如图3-1-8所示中OC为一遵循胡克定律的弹性轻绳,其一端固定于天花板上的O点,另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连,当绳处于竖直位置时,滑块A对地面有压力作用,B为紧挨绳的一光滑水平小钉,它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度,现用一水平力F作用于A,使之向右做直线运动.在运动过程中,作用于滑块A的滑动摩擦力(绳一直处于弹性限度以内)()
图3-1-8
A.逐渐增大B.保持不变
C.先减小后增大D.先增大后减小
B
课堂探讨3
某物理实验小组做“探究弹簧的伸长与所受拉力的关系”的实验在铁架台上悬挂一根很轻的弹簧,再在其下端挂上不同数目的钩码,用刻度尺量出每次弹簧的伸长.下表为实验记录:
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
拉力大小(N)
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
弹簧的伸长(cm)
8
10
12.5
15
(1)从实验记录数据分析,你能发现弹簧的伸长与拉力有何关系吗?
(2)用此弹簧能制成测量范围为多大的弹簧测力计?
(3)该物理实验小组的同学们准备自己动手制作弹簧测力计,他们选取甲、乙两种规格不同的弹簧进行测试,测试结果如图3-1-9所示.图中OA段和OB段是弹性形变范围内.若要制作量程较大的弹簧测力计,他们应该选哪根弹簧?
若要制作精确度较高的弹簧测力计,又应选哪根弹簧?
图3-1-9
(1)从实验记录数据不难看出,弹簧的伸长与所受的拉力成正比.
(2)测量范围为0—0.25N,因为之后不符合正比关系.
(3)弹簧测力计是根据在弹簧的弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长的特性来制作的.由图可知,甲、乙两弹簧伸长相同的长度,乙受到的拉力比甲大,因此乙弹簧可用来测较大的力;
甲、乙两弹簧受到相同的拉力时,弹簧甲的伸长比乙的大,可以提高精确度,故甲弹簧可制作精确度较高的测力计.
课堂探讨4
用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长,17世纪英国物理学家胡克发现,金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长量与拉力成正比,这就是著名的胡克定律,这一发现为后人对材料的研究奠定了重要的基础.现有一根用新材料制成的金属杆,长为4m,横截面积为0.8cm2,设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1000,由于这一拉力很大,直接测试有困难,就选用同种材料制成样品进行测试,通过测试取得数据如下:
(1)根据测试结果,推导出线材伸长量x与材料的长度l、材料的截面积S及拉力F的函数关系.
(2)在寻找上述关系中,你运用了哪种科学研究方法?
(3)通过对样品的测试,求出新材料制成的金属细杆能承受的最大拉力.
(1)比较截面积都是0.05cm2,拉力相等的情况下,伸长量与材料长度的关系,可以看出:
线材受拉力作用后其伸长量与材料的长度成正比;
同理比较长度一定时(比如选长度为1m),拉力一定的情况下,线材的伸长量与材料的截面积成反比;
同理比较在长度一定(如取1m),截面积一定(如取0.05cm2)的情况下,拉力与伸长量的关系,可以看出:
拉力与线材的伸长量成正比.综合起来可得线材伸长量x与材料的长度l、材料的截面积S及拉力F的函数关系为:
F=
(2)在寻找上述关系中,主要运用了比较、归纳、总结、推断的科学研究方法.
(3)按设计要求,它受到拉力后的伸长量不超过原长的1/1000,则长为4m、横截面积为0.8cm2的线材的伸长量最大可为0.4cm,根据
(1)所得结论,我们可以推断:
4m,0.8cm2,用250N的拉力去拉时其伸长量为0.01cm,那么由拉力与伸长量的关系可推断:
4m,0.8cm2,伸长量为0.4cm时金属细杆能承受的最大拉力为10000N.
对于实验数据处理,特别是牵涉到影响某一物理量的因素有多少时,要注意用控制变量法去处理,即假设在某些因素相同的条件下,研究要研究的物理量与不固定因素之间的关系.以此类推,归纳总结出要研究的物理量与影响该物理量因素之间的数学关系.
课堂练习
以下是一位同学做“探究形变与弹力的关系”的实验.
(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的.请你帮这位同学按操作的先后顺序,用字母排列出来:
____________________________________________________________.
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力大小为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连结起来.
B.记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度L0.
C.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刻度尺.
D.依次在弹簧下端挂上1个,2个,3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,写出弹力与弹簧伸长量的关系式.
F.解释函数表达式中常数的物理意义.
(2)下表是某同学探究弹力和弹簧伸长量的关系所测的几组数据:
弹力F/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
弹簧原来长度L0/cm
弹簧后来长度L/cm
6.2
17.3
18.5
19.6
20.8
弹簧伸长量x/cm
①算出每一次弹簧伸长量,并将结果填在上表的空格内.
②在图3-1-10的坐标上作出Fx图线.
图3-1-10
③写出曲线的函数表达式(x用cm作单位)
④函数表达式中常数的物理意义.
解答:
(1)CBDAEF
(2)①
1.2
2.3
3.5
4.6
5.8
②图线为一条通过原点的直线.
③曲线函数式:
F=0.43x
④函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数,表示使弹簧每伸长(或压缩)1cm所需的拉力,大小为0.43N.
课堂小结
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.
布置作业
课后练习
板书设计
弹
力
形变
概念
物体的形状和体积的改变
特点
1.任何物体都能发生形变
2.有的形变明显,有的形变极其微小
分类
按形式分:
拉伸(或压缩)形变、弯曲形变、扭转形变
按效果分:
弹性形变、非弹性形变
弹力
发生形变的物体由于要恢复原状,与跟它接触的物体间产生的力
产生条件
直接接触
发生形变
方向
1.压力的方向垂直于支持面指向被压的物体
2.支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物体
3.绳的拉力方向总是沿着绳指向绳子收缩的方向
大小
1.形变越大、弹力也越大
2.形变消失、弹力也随之消失
第二节研究摩擦力
教学重点
本节课的内容分滑动摩擦力和静摩擦力两部分.重点是摩擦力产生的条件、特性和规律,通过演示实验得出关系f=μN.在理解摩擦力的概念和判断摩擦力的方向的时候,要注意的是“相对”二字.滑动摩擦力产生于相互接触且有相对滑动的物体之间,那么并非只有运动的物体才可以受到滑动摩擦力的作用,静止的物体也可以受滑动摩擦力的作用.
教学难点
难点是学生有初中的知识,往往误认为压力N的大小总是跟滑动物体所受的重力相等,因此必须指出只有当两物体的接触面垂直,物体在水平拉力作用下,沿水平面滑动时,压力N的大小才跟物体所受的重力相等.静摩擦力产生与相互接触且有相对运动趋势的物体之间,但是并非只有静止的物体才受到静摩擦力的作用,运动的物体也可以受静摩擦力的作用.
教学难点启发式、探究式、讨论式.
教学用具书两本、课件等.
课时安排1课时
1.认识滑动摩擦的规律.知道滑动摩擦因数与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关.
2.能运用动摩擦因数计算摩擦力.
3.认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值.
4.知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力.
1.通过各种实验,观察并总结摩擦力的规律.教学过程要注意遵循循序渐进的原则,运用控制变量法研究滑动摩擦定律,引入新课题,演示滑动摩擦力小于最大静摩擦力,用假设法判断静摩擦力的存在和方向.
2.通过一系列的实验展开对静摩擦力的研究;
联系生产、生活的实际讨论和认识各种摩擦力的利弊,加深对摩擦力特别是静摩擦力的认识;
通过对生活中摩擦力的了解用自身的语言表达深化对摩擦力的认识.达到巩固提高的目的.
3.思考生活中各种摩擦的作用.通过科幻短文的形式将结果表述出来.
在理解摩擦力的利与弊的过程中,领略自然界的和谐与奇妙,使学生的价值观得到提升.向学生渗透抓住主要矛盾和主要因素,忽略次要因素的辩证思想.
师有什么办法在不使用任何工具的情况下,用手竖直地把一本书提起的同时,将另一本书也“粘”起?
要求手只能接触一本书.
生可以把书页相互交替叠放.
师为何可以把书“粘”起?
生说明两书接触处有摩擦.
师同学们一起来做此实验,并握住两本书的边缘向外拉,看有什么体会?
引出了这一节课的主题——摩擦力.
一、滑动摩擦力
师请同学们阅读课文,结合上面的实验,然后说出什么叫做滑动摩擦,什么叫做滑动摩擦力.
生从上面的实验可得出,两个相互接触的物体有相对滑动时,物体之间存在的摩擦叫做滑动摩擦.在滑动摩擦中,物体间产生的阻碍物体相对滑动的作用力,叫做滑动摩擦力.
师滑动摩擦力产生的条件是怎样的?
生a
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三章 研究物体间的相互作用教案 第三 研究 物体 相互作用 教案