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3.1 重力與彈力(第2課時)(教學課件)(共23張PPT)——高中物理人教版(2019)必修第一冊

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3.1 重力與彈力(第2課時)(教學課件)(共23張PPT)——高中物理人教版(2019)必修第一冊

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(共23張PPT)
3.1 重力與彈力
第二課時
物理學史
羅怕特·胡克(Robert Hooke)1635—1703年
羅伯特·胡克生于英格蘭的懷特島,父親是一名助理牧師。他在牛津的基督教堂學習,是物理學家兼化學家波義爾的助手。1660年,他發現了胡克彈性定律,隨后被任命為倫敦皇家學會的實驗主管。5年后他發表了《顯微術》(Micrographia),通過在顯微鏡下比較植物細胞和猴子細胞,他提出了細胞一詞。1666年,胡克參與了倫敦大火后的城市重建工作,與克里斯托弗·雷恩(Christopher Wren)一起,進行了格林威治皇家天文臺以及為紀念倫敦大火而建造的紀念碑和伯利恒皇家醫院(Bedlem)的設計。胡克于1703年在倫敦逝世,葬于倫敦的畢曉普斯蓋特。他的骨灰曾于19世紀被移至倫敦北部,現在何處已無從得知。2006年2月,一本丟失多年的胡克在皇家學會會議上的記錄的副本被發現,該副本現存于倫敦皇家學會中。
物理學史
胡克定律最初是通過觀察鐘表中彈簧的伸縮發現的,該定律描述了材料受力時的變形情況。彈性材料的伸縮與其所受的力成正比。羅伯特·胡克是一位多產的科學家,對建筑學和科學均有貢獻,不過奇怪的是他為人所知更多的是通過胡克定律。而胡克定律本身也正是跨越了諸多學科領域,在工程學、建筑學和材料科學中均有應用。
胡克定律的發現
CONTENTS
學習目標
1.能通過實驗探究彈力的大小與形變量的關系。
2.會利用圖像法處理實驗數據。
3.能根據F-x圖像求出彈簧的勁度系數。
彈弓的橡皮筋
汽車的減震彈簧
蹦極運動的橡膠繩
資料
資料
資料
質量大的胖子和質量小的瘦子站在同一彈簧上
彈力的大小:彈力的大小與形變的程度有關,對同一個物
體來講,形變程度越大,彈力越大。
胡克定律
1、彈性形變:物體在發生形變后,如果撤去作用力能夠恢復原狀,這種形變叫作彈性形變。
2、彈性限度
如果形變過大,超過一定的限度,撤去作用力后物體不能完全恢復原來的形狀,這個限度叫作彈性限度。
彈簧在形變時產生的彈力與彈簧的伸長量是有關系的。
實驗:把相同質量的鉤碼掛在不同的彈簧上,觀察現象。
彈簧中彈力的大小與哪些因素有關?
把相同質量的鉤碼掛在不同的彈簧上,
彈簧的伸長量不同;
探究彈簧彈力與形變量的關系
【提出問題】
1、采用什么方法給彈簧施力?彈力的大小如何確定?
2、什么是彈簧的伸長量?如何測量?
3、需要測量那些數據?如何記錄數據?
4、彈簧能否被過分拉伸?
利用實驗室提供的實驗器材完成實驗時,思考下列問題:
1、測彈力大小的方法:
用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力;
根據二力平衡條件,當鉤碼平衡時,彈簧產生的彈力和鉤碼的重力大小相等。
mg
F
探究彈簧彈力與形變量的關系
2、測彈簧伸長量:
用直尺測量彈簧未掛鉤碼時的長度l0
與掛鉤碼時的長度l;
計算兩者之差,就是彈簧的伸長量,
x=l-l0。
l0
l
探究彈簧彈力與形變量的關系
3、實驗需要測量的數據及記錄方法:
彈簧的原長 l0和每次所掛鉤碼對應的彈簧的長度 l。
數據可用表格記錄,也可用“有序實數對”記錄。
探究彈簧彈力與形變量的關系
4、注意:
加在彈簧上的拉力不能太大,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度。
【制訂方案,設計實驗】
設計實驗時,思考以下問題:
1、根據實驗室提供的儀器,采用什么實驗方法?如何安裝儀器?
2、主要的實驗步驟有哪些?
3、在測量和數據處理中可能產生哪些誤差?
  如何減小或者避免這些誤差?
探究彈簧彈力與形變量的關系
1、實驗方法:
將彈簧上端固定在鐵架臺的支架上;
下端掛上鉤碼靜止時,彈力大小等于重
物受的重力,以此測量彈力的大小F;
從固定于豎直支架上的刻度尺上測出懸掛重物時彈簧的伸長量 x(或總長度)。
探究彈簧彈力與形變量的關系
按圖安裝實驗裝置,記下彈簧下端不掛鉤碼時
所對應的刻度尺刻度l0;
在彈簧下端懸掛一個鉤碼,平衡時記下彈簧的
總長度 l 并記下鉤碼的重力;
增加鉤碼的個數,重復上述實驗過程,將數據填入表格,以F
表示彈力,l 表示彈簧的總長度,x=l-l0表示彈簧的伸長量。
數據處理,得出結論。
2、




探究彈簧彈力與形變量的關系
3、誤差分析:
由于彈簧原長及伸長量的測量都不便于操作,存在較大的測量誤差。
由于彈簧自身的重力的影響,當未放重物時,
彈簧在自身重力的作用下,已經有一個伸長
量,也會有一定的影響。
探究彈簧彈力與形變量的關系
思考:實驗操作過程中有哪些注意事項?
所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的
彈性限度。
每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些。
測彈簧長度時,一定要在彈簧豎直懸掛
且處于平衡狀態時測量。
【分組實驗,采集數據】
探究彈簧彈力與形變量的關系
將所測得的數據記錄下來:
1 2 3 4 5 6 7
F/N 0
l/cm
x/cm 0
探究彈簧彈力與形變量的關系
【分析論證、得出結論】
1.表格中數據轉化為“有序實數對”有什么規律?
如何才能更直觀的發現這些“有序實數對”的規律?各物理量的單位要如何統一?
2.如何根據實驗數據畫出實驗圖像?
3.猜測圖像中F-x的函數關系,函數關系中常數的單位是什么?
探究彈簧彈力與形變量的關系
圖像法:
以彈力為縱坐標,彈簧的伸長量為
橫坐標,建立平面直角坐標系;
根據所測數據,在坐標紙上描點;
按照圖中各點的分布,作出一條平滑的曲線,
所畫點不一定正好在這條曲線上,但要使曲線兩側的點數大致相同。
探究彈簧彈力與形變量的關系
實驗結論:在彈性限度內,彈簧彈力的大小與彈簧的形變量成正比,即F=kx;
k 稱為彈簧的勁度系數,單位是N/m,不同的彈簧勁度系數是不同的。
最早由英國科學家胡克發現 —— 胡克定律
探究彈簧彈力與形變量的關系
課堂訓練
如圖所示是探究某根彈簧的伸長量x與所受拉力 F 之間的關系圖,由圖可知,彈簧的勁度系數是______N/m;當彈簧受 F =800N的拉力作用時,彈簧的伸長量為_________cm。
2000
40



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