《高中物理 第3章 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版必修1》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第3章 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版必修1（58頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 必修必修1 相互作用相互作用第三章第三章1.1.1集合的概念2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系質(zhì)量的關(guān)系第三章第三章1.1.1集合的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入課堂情景切入2知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課后強(qiáng)化作業(yè)課后強(qiáng)化作業(yè)6學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 知道常見(jiàn)形變和彈性形變 理解彈力的概念及產(chǎn)生條件掌握胡克定律，會(huì)用公式Fkx計(jì)算彈簧的彈力知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力，會(huì)判斷它們的方向課堂情景切入課堂情景
2、切入 如圖所示：被拉彎的弓把箭射出去；掛上籃子的扁擔(dān)會(huì)彎曲；跳水運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)，跳板會(huì)下彎；上述實(shí)例中的“弓”“扁擔(dān)”及“跳板”有什么共同特征？彎弓為什么能夠把箭射出去？知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理1 1.形變與彈性形變 物體在力的作用下_發(fā)生改變，叫做形變；有些物體在形變后能夠_，這種形變叫做彈性形變。 彈性形變與彈力 形狀或體積形狀或體積恢復(fù)原狀恢復(fù)原狀 2彈力 (1)概念：發(fā)生_的物體，由于要恢復(fù)_，對(duì)與它_物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。 (2)彈性限度：當(dāng)形變超過(guò)一定限度時(shí)，撤去作用力后，物體_，這個(gè)限度叫彈性限度。 (3)彈力產(chǎn)生的條件： 兩物體_。 有_形變(接觸處有擠壓或拉伸)。彈
3、性形變彈性形變?cè)瓲钤瓲罱佑|的接觸的不能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀不能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀接觸接觸彈性彈性2 1.常見(jiàn)彈力 平時(shí)所說(shuō)的壓力、支持力和拉力都是彈力。繩中的彈力通常稱(chēng)為_(kāi)。 2彈力的方向 (1)壓力和支持力的方向_于物體的接觸面，指向被壓或被_的物體。 (2)繩的拉力沿著繩而指向繩_的方向。 幾種彈力 張力張力垂直垂直支持支持收縮收縮3 1.內(nèi)容 彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的大小F跟_ _成正比。 2表達(dá)式 F_，其中k為彈簧的_，單位：牛頓每米，符號(hào)_，它的大小反映了彈簧的軟硬程度。 胡克定律 彈簧伸長(zhǎng)彈簧伸長(zhǎng)(或縮短或縮短)的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度xkx勁度系數(shù)勁度系數(shù)N/m重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破 一
4、、如何判斷一個(gè)物體是否受彈力作用 1彈力的成因 相互接觸的物體間不一定存在彈力，只有當(dāng)兩個(gè)物體相互擠壓或拉伸產(chǎn)生彈性形變時(shí)，由于物體要恢復(fù)原狀，才在接觸位置對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力。所以彈力產(chǎn)生的直接原因是由施力物體發(fā)生形變引起的。 3彈力有無(wú)的判斷方法 (1)直接法：對(duì)于形變比較明顯的情況，可以根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件判斷：物體間相互接觸；發(fā)生彈性形變。兩個(gè)條件必須同時(shí)滿(mǎn)足才有彈力產(chǎn)生。 (2)利用假設(shè)法判斷：要判斷物體在某一接觸位置是否受彈力作用，可假設(shè)將在此處與物體接觸的物體去掉，看物體是否在該位置保持原來(lái)的狀態(tài)，若能保持原來(lái)的狀態(tài)，則說(shuō)明物體間無(wú)彈力作用；否則有彈力作用。 (3)根據(jù)物體的運(yùn)
5、動(dòng)狀態(tài)判斷：看除了要研究的彈力外，物體所受的其他作用力與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否滿(mǎn)足相應(yīng)的規(guī)律(目前主要應(yīng)用二力平衡的規(guī)律)，若滿(mǎn)足，則無(wú)彈力存在；若不滿(mǎn)足，則有彈力存在。 (4)利用力的作用效果分析：如果相互接觸的物體間存在彈力，則必有相應(yīng)的作用效果，或平衡其他作用力或改變受力物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可利用作用效果確定彈力的有無(wú)。 如圖所示，將一個(gè)鋼球分別放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角燒杯中，鋼球在各容器的底部與側(cè)壁相接觸，處于靜止?fàn)顟B(tài)。若鋼球和各容器都是光滑的，各容器的底部均處于水平面內(nèi)，則以下說(shuō)法中正確的是() 1 1 A各容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均無(wú)彈力作用 B各容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均有彈力作用 C量杯的側(cè)
6、壁對(duì)鋼球無(wú)彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均有彈力作用 D口大底小的普通茶杯的側(cè)壁對(duì)鋼球有彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均無(wú)彈力作用 答案：A 解析：鋼球與容器的側(cè)壁接觸，是否有彈力作用就看接觸處是否發(fā)生彈性形變，但微小形變難以覺(jué)察，只能借助假設(shè)法判斷。 假設(shè)容器側(cè)壁對(duì)鋼球無(wú)彈力作用，則鋼球受重力和容器底部對(duì)它的支持力作用，鋼球仍將處于靜止?fàn)顟B(tài)，故鋼球與容器側(cè)壁雖然接觸但沒(méi)有發(fā)生彈性形變，容器側(cè)壁對(duì)鋼球無(wú)彈力作用的假設(shè)成立。 二、彈力方向的判定 發(fā)生彈性形變的物體，由于恢復(fù)原狀產(chǎn)生彈力，所以彈力的方向由施力物體的形變的方向決定，彈力的方向總是與施力物體形變的方向相反。 幾種常見(jiàn)彈力的方向
7、如下表 特別提醒： (1)壓力、支持力的方向都垂直于接觸面，確定它們方向的關(guān)鍵是找準(zhǔn)它們的接觸面或接觸點(diǎn)的切面。 (2)輕桿的彈力方向具有不確定性，一般要根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合平衡條件確定輕桿的彈力方向。 體育課上一學(xué)生將足球踢向斜臺(tái)，如圖所示，下列關(guān)于足球與斜臺(tái)作用時(shí)斜臺(tái)給足球的彈力方向的說(shuō)法正確的是() 2 2 A沿v1的方向 B沿v2的方向 C先沿v1的方向后沿v2的方向 D沿垂直于斜臺(tái)斜向左上方的方向 答案：D 解析：足球與斜臺(tái)的作用是球面與平面的相互作用，足球所受彈力方向垂直于斜臺(tái)指向足球，即斜向左上方的方向，故D正確。 三、彈力大小的計(jì)算 1彈簧的彈力 (1)應(yīng)用胡克定律Fkx求解
8、。 其中x為彈簧的形變量(可能為伸長(zhǎng)量ll0，也可能為縮短量l0l)；k為彈簧的勁度系數(shù)，k只與彈簧本身有關(guān)，由彈簧本身的材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)、匝數(shù)等因素決定。它反映了彈簧的軟硬程度，k越大，彈簧越硬，其長(zhǎng)度越難改變。 (2)彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系可用Fx圖象表示，如圖，圖線(xiàn)的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)。 (3)由于F1kx1，F(xiàn)2kx2，故FF2F1kx2kx1k(x2x1)kx，因此，彈簧上彈力的變化量F與形變量的變化量也成正比關(guān)系，即Fkx。 2除彈簧這樣的彈性體之外的彈力大小的計(jì)算 與物體的形變程度有關(guān)，一般要借助物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所遵循的物理規(guī)律求解。比如懸掛在豎直細(xì)繩上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物
9、體受繩向上的拉力和重力作用。根據(jù)二力平衡，可知繩的拉力大小等于物體重力的大小。 特別提醒： (1)無(wú)論是應(yīng)用胡克定律計(jì)算彈簧彈力大小還是判斷彈簧彈力方向，都要注意彈簧是被拉伸，還是被壓縮。 (2)物體不處于平衡狀態(tài)時(shí)，物體所受的拉力或支持力不等于物體所受的重力。 如圖所示的裝置中，小球的質(zhì)量均相同，彈簧和細(xì)線(xiàn)的質(zhì)量均不計(jì)，一切摩擦忽略不計(jì)，平衡時(shí)各彈簧的彈力分別為F1、F2、F3，其大小關(guān)系是() 3 3 AF1F2F3BF1F2F2 DF3F1F2 答案：A 解析：彈簧拉伸或壓縮必然兩端同時(shí)受力才可，只有一端有力時(shí)彈簧不會(huì)被拉伸或壓縮，因彈簧均是拉住一相同質(zhì)量小球，則彈力一樣大，A正確。 四
10、、實(shí)驗(yàn)：探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 1實(shí)驗(yàn)原理 (1)彈簧受力會(huì)發(fā)生形變，形變的大小與受到的外力有關(guān)。沿著彈簧的方向拉彈簧，當(dāng)形變穩(wěn)定時(shí)，彈簧的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是相等的。用懸掛法測(cè)量彈簧的彈力，利用的是彈簧靜止時(shí)彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等。 (2)彈簧的長(zhǎng)度可用刻度尺直接測(cè)出，伸長(zhǎng)量可由彈簧拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度減去彈簧的原長(zhǎng)來(lái)計(jì)算。 (3)建立坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長(zhǎng)量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各組(x、F)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線(xiàn)，就可探究彈力大小與伸長(zhǎng)量間的關(guān)系。 2實(shí)驗(yàn)器材 輕彈簧、鉤碼(一盒)、刻度尺、鐵架
11、臺(tái)、三角板、重垂線(xiàn)、坐標(biāo)紙。 3實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按圖安裝實(shí)驗(yàn)裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度l0。 (2)在彈簧下懸掛一個(gè)鉤碼，平衡時(shí)記下彈簧的總長(zhǎng)度并記下鉤碼的重力。 (3)增加鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，將數(shù)據(jù)填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長(zhǎng)度，xll0表示彈簧的伸長(zhǎng)量。1234567F/N0l/cmx/cm0 4.數(shù)據(jù)處理 (1)以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖。連接各點(diǎn)，得出彈力F隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線(xiàn)。 5注意事項(xiàng) (1)所掛鉤碼不要過(guò)重，以免彈簧被過(guò)分拉伸，超出它的彈性限度。 (2)每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些
12、，從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)盡可能稀一些，這樣作出的圖線(xiàn)更精確。 (3)測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí)，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大誤差。 (4)描點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)時(shí)，所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線(xiàn)上，但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在曲線(xiàn)的兩側(cè)。 (5)記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位?？键c(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)一輛拖拉機(jī)停在水平地面上，下列說(shuō)法中正確的是() A地面受到了向下的彈力，是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了彈性形變；拖拉機(jī)沒(méi)有發(fā)生形變，所以拖拉機(jī)不受彈力 B地面受到了向下的彈力，是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了彈性形變；拖拉機(jī)受到了向上的彈力，是因?yàn)橥侠瓩C(jī)也發(fā)生了形變 C拖拉機(jī)受到向上的彈力
13、，是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了形變；地面受到向下的彈力，是因?yàn)橥侠瓩C(jī)發(fā)生了形變 D以上說(shuō)法都不正確 1 彈力的產(chǎn)生和判斷 1 解析：分析彈力時(shí)，一定要分清哪個(gè)是施力物體，哪個(gè)是受力物體，一定記清彈力是由于施力物體發(fā)生形變對(duì)受力物體產(chǎn)生的作用。 拖拉機(jī)停在水平地面上，拖拉機(jī)受到的彈力是因?yàn)榈孛姘l(fā)生形變而又要恢復(fù)原狀時(shí)對(duì)阻礙恢復(fù)的物體產(chǎn)生的作用。地面受到的彈力是由于拖拉機(jī)發(fā)生了形變又要恢復(fù)原狀時(shí)對(duì)阻礙恢復(fù)的物體產(chǎn)生的作用，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 答案：C 點(diǎn)評(píng)：彈力是形變物體對(duì)使其形變的物體的力，彈力是從施力的角度定義的。 判斷圖中小球是否受到彈力作用，若受到彈力，請(qǐng)指出其施力物體。 1 1 解析：用
14、假設(shè)法來(lái)判斷小球是否受斜面的彈力，若將三個(gè)圖中的斜面去掉，則甲圖中小球無(wú)法在原位置靜止，乙和丙兩圖中小球仍靜止，所以，甲圖中小球受到斜面的彈力，施力物體是斜面，同時(shí)受細(xì)繩的彈力，施力物體是細(xì)繩；乙圖中小球只受到細(xì)繩的彈力，施力物體是細(xì)繩；丙圖中小球只受水平面的彈力，施力物體是水平面。在下圖所示圖中畫(huà)出物體P受到的各接觸點(diǎn)或面對(duì)它的彈力的示意圖，其中甲、乙、丙中物體P處于靜止?fàn)顟B(tài)，丁中物體P(即球)在水平面上勻速滾動(dòng)。2 彈力的方向 2 解析：甲屬于繩的拉力，應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上；乙中A點(diǎn)屬于點(diǎn)與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于球面的切面斜向上，必過(guò)球心O，B點(diǎn)屬于點(diǎn)與桿相接觸，
15、彈力應(yīng)垂直于桿斜向上；丙中A、B兩點(diǎn)都是球面與平面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且必過(guò)球心，所以A處彈力方向水平向右，B處彈力垂直于斜面向左上方，且都過(guò)球心；丁中小球P不管運(yùn)動(dòng)與否，都是屬于平面與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且過(guò)球心，即向上。 它們所受彈力的示意圖如圖所示。 點(diǎn)評(píng)：判斷彈力方向應(yīng)把握以下三種情況： (1)當(dāng)面(或曲面)接觸，彈力垂直于面。 (2)繩上彈力沿繩并指向繩收縮方向。 (3)與球面接觸的彈力方向延長(zhǎng)線(xiàn)或反向延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)球心。 (昌樂(lè)二中20132014學(xué)年高一上學(xué)期檢測(cè))如圖所示，用拇指、食指捏住圓規(guī)的一個(gè)針腳，另一個(gè)有鉛筆芯的腳支撐在手掌心位置，使OA水平，然后在外端掛上一
16、些不太重的物品，這時(shí)針腳A、B對(duì)手指和手掌均有作用力，對(duì)這兩個(gè)作用力方向的判斷，下列各圖中大致正確的是() 2 2 答案：C 解析：可轉(zhuǎn)動(dòng)桿問(wèn)題中桿上力的方向一定沿桿方向，才會(huì)使桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中桿應(yīng)為可繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)桿，則C正確。 某同學(xué)用如圖所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個(gè)增加砝碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(重力加速度g9.8m/s2) 3 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 3砝碼質(zhì)量m102g01.002.003.004.005.006.007.00標(biāo)尺刻度x102m15.0018.9422.822
17、6.7830.6634.6042.0054.50 (1)根據(jù)所得數(shù)據(jù)，在答題卡的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線(xiàn)。 (2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線(xiàn)可以判斷，在_N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿(mǎn)足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m。 (3)從上述數(shù)據(jù)和圖線(xiàn)中分析，請(qǐng)對(duì)這個(gè)研究課題提出兩個(gè)有價(jià)值建議。 建議一：_ 建議二：_ 解析：(1)根據(jù)題目中所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)，然后用平滑的曲線(xiàn)(或直線(xiàn))連結(jié)各點(diǎn)，在連結(jié)時(shí)應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在線(xiàn)上。(偏差比較大的點(diǎn)舍去)不在線(xiàn)上的點(diǎn)盡量平均分配在線(xiàn)的兩側(cè)，如圖。 點(diǎn)評(píng)：在物理學(xué)中經(jīng)常用圖象處理物理問(wèn)題，應(yīng)用圖象的好處是：直觀
18、、方便， 根據(jù)已有數(shù)據(jù)選擇坐標(biāo)軸的標(biāo)度是作好圖象的關(guān)鍵。作圖象的方法是：用平滑的曲線(xiàn)(或直線(xiàn))將坐標(biāo)紙上的各點(diǎn)連接起來(lái)，若是直線(xiàn)，應(yīng)使各點(diǎn)均勻分布于直線(xiàn)兩側(cè)，偏離直線(xiàn)太遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍棄，有時(shí)可以通過(guò)改變物理量的方法，把曲線(xiàn)變?yōu)橹本€(xiàn)，使圖象更直觀。 (中山市20132014學(xué)年高一上學(xué)期期末)如下圖(1)所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度的關(guān)系。 3 3 為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：_ _。 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：_ _。 圖(1)是彈簧所受彈力F與彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度x的Fx圖線(xiàn)，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m，圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是由于_。 答案：刻度尺彈簧的原長(zhǎng)、彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量200N/m；彈簧有自重
高中物理 第3章 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版必修1
