2024年度-高中物理32彈力教案

高中物理32彈力教案1目錄彈力基本概念與性質(zhì)彈簧振子模型與胡克定律摩擦力與滑動(dòng)摩擦力連接體問題與平衡條件應(yīng)用2目錄彈性勢(shì)能及其轉(zhuǎn)化規(guī)律實(shí)驗(yàn)：探究彈簧伸長(zhǎng)量與拉力關(guān)系3彈力基本概念與性質(zhì)0140102物體由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力叫做彈力。兩物體必須直接接觸且發(fā)生彈性形變。彈力定義產(chǎn)生條件彈力定義及產(chǎn)生條件5物體在力的作用下發(fā)生形變，當(dāng)力撤去后能恢復(fù)原狀的形變。彈性形變物體在力的作用下發(fā)生形變，當(dāng)力撤去后不能恢復(fù)原狀的形變。非彈性形變彈性形變與非彈性形變6彈力方向總是與物體形變的方向相反。壓力和支持力的方向總是垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體。繩的拉力方向總是沿著繩子指向繩收縮的方向。彈力方向判斷方法701彈力大小與物體本身的性質(zhì)有關(guān)，如物體的彈性系數(shù)、截面積等。02彈力大小還與物體形變量有關(guān)，形變量越大，彈力越大。03對(duì)于彈簧等彈性元件，彈力大小遵循胡克定律：F=kx，其中k為勁度系數(shù)，x為形變量。彈力大小影響因素8彈簧振子模型與胡克定律02901理想化模型忽略彈簧質(zhì)量、摩擦力和空氣阻力，將振動(dòng)物體簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。02平衡位置彈簧未發(fā)生形變時(shí)的位置，振動(dòng)物體在此位置時(shí)受力平衡。03回復(fù)力使振動(dòng)物體返回平衡位置的力，大小與位移成正比，方向指向平衡位置。彈簧振子模型建立10010203在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與其形變量成正比。內(nèi)容F=-kx，其中F為彈力，x為形變量，k為勁度系數(shù)。表達(dá)式適用于彈性限度內(nèi)的形變，超出彈性限度則胡克定律不再適用。適用范圍胡克定律內(nèi)容及表達(dá)式11123反映彈簧軟硬程度的物理量，k越大，彈簧越硬。意義與彈簧的材料、粗細(xì)、長(zhǎng)度和形狀有關(guān)。一般來說，材料越硬、越粗、越短的彈簧勁度系數(shù)越大。影響因素N/m（牛頓每米）。單位勁度系數(shù)k意義及影響因素12機(jī)械能守恒01在理想情況下，彈簧振子在振動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，即動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變。動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化02在振動(dòng)過程中，動(dòng)能和勢(shì)能不斷相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)振動(dòng)物體向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，勢(shì)能減小，動(dòng)能增大；反之，當(dāng)振動(dòng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)，勢(shì)能增大，動(dòng)能減小。能量傳遞03在振動(dòng)過程中，能量在彈簧和振動(dòng)物體之間不斷傳遞。當(dāng)振動(dòng)物體壓縮彈簧時(shí)，能量從振動(dòng)物體傳遞給彈簧；當(dāng)彈簧恢復(fù)形變時(shí)，能量又從彈簧傳遞給振動(dòng)物體。彈簧振子能量轉(zhuǎn)化與守恒13摩擦力與滑動(dòng)摩擦力0314兩物體接觸面粗糙、存在正壓力、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力。摩擦力產(chǎn)生條件及分類分類產(chǎn)生條件15$f=muN$，其中$f$為滑動(dòng)摩擦力，$mu$為動(dòng)摩擦因數(shù)，$N$為正壓力。公式兩物體間有相對(duì)滑動(dòng)；接觸面粗糙；正壓力$N$垂直于接觸面。適用條件滑動(dòng)摩擦力公式及適用條件16摩擦角全反力$FR$與法線間夾角$varphi_f$，滿足$tanvarphi_f=mu$。應(yīng)用舉例物體在斜面上滑動(dòng)時(shí)，若斜面傾角$theta<varphi_f$，則物體不會(huì)下滑；若$theta>varphi_f$，則物體會(huì)下滑。摩擦角概念及應(yīng)用舉例17滾動(dòng)摩擦一物體在另一物體表面作無滑動(dòng)的滾動(dòng)或有滾動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，由于兩物體在接觸部分受壓發(fā)生形變而產(chǎn)生的對(duì)滾動(dòng)的阻礙作用，叫“滾動(dòng)摩擦”。靜摩擦兩個(gè)相接觸的物體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸面之間會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力就叫摩擦力。如果兩個(gè)物體表面較光滑，它們之間在接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力就較小，這種摩擦力叫做靜摩擦力。滾動(dòng)摩擦和靜摩擦簡(jiǎn)介18連接體問題與平衡條件應(yīng)用0419將多個(gè)物體視為一個(gè)整體，分析整體受力情況，簡(jiǎn)化問題。整體法隔離法綜合法從連接體中隔離出單個(gè)物體，單獨(dú)分析受力情況，適用于求解內(nèi)力。結(jié)合整體法和隔離法，先整體后隔離或先隔離后整體，靈活應(yīng)用。030201連接體問題處理方法20物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。平衡狀態(tài)物體所受合外力為零，即∑F=0。平衡條件根據(jù)平衡條件建立方程，求解未知力。平衡方程共點(diǎn)力作用下物體平衡條件21三力平衡匯交定理和四邊形法則三力平衡匯交定理若剛體在三個(gè)不共線的力作用下處于平衡，則此三力必共面、共點(diǎn)且滿足力的平行四邊形法則。四邊形法則兩個(gè)共點(diǎn)力的合力大小和方向可以用以這兩個(gè)力為鄰邊的平行四邊形的對(duì)角線來表示。22利用平行四邊形法則或三角形法則，通過作圖分析動(dòng)態(tài)平衡問題。圖解法根據(jù)平衡條件建立方程，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算求解動(dòng)態(tài)平衡問題。解析法利用相似三角形的性質(zhì)，將動(dòng)態(tài)平衡問題轉(zhuǎn)化為幾何問題進(jìn)行分析。相似三角形法動(dòng)態(tài)平衡問題分析方法23彈性勢(shì)能及其轉(zhuǎn)化規(guī)律052403彈性勢(shì)能單位焦耳（J）。01彈性勢(shì)能定義物體由于發(fā)生彈性形變而具有的勢(shì)能。02彈性勢(shì)能表達(dá)式Ep=1/2kx^2，其中k為勁度系數(shù)，x為形變量。彈性勢(shì)能概念及表達(dá)式25

彈性勢(shì)能與其他形式能之間轉(zhuǎn)化關(guān)系彈性勢(shì)能與動(dòng)能轉(zhuǎn)化在彈簧振子模型中，彈性勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒。彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化在豎直方向的彈簧振子模型中，彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒。彈性勢(shì)能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化在碰撞、摩擦等過程中，部分彈性勢(shì)能可能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致機(jī)械能減少。26在彈性碰撞過程中，系統(tǒng)總動(dòng)能守恒，即碰撞前后動(dòng)能相等。能量守恒在彈性碰撞過程中，系統(tǒng)總動(dòng)量守恒，即碰撞前后動(dòng)量相等。動(dòng)量守恒碰撞后物體恢復(fù)原狀，沒有能量損失，符合能量守恒和動(dòng)量守恒。完全彈性碰撞碰撞后物體不能完全恢復(fù)原狀，有部分能量損失，但仍符合能量守恒和動(dòng)量守恒。非完全彈性碰撞彈性碰撞過程中能量守恒和動(dòng)量守恒27實(shí)驗(yàn)：探究彈簧伸長(zhǎng)量與拉力關(guān)系0628通過觀察和測(cè)量彈簧在不同拉力作用下的伸長(zhǎng)量，探究彈簧伸長(zhǎng)量與拉力之間的關(guān)系，驗(yàn)證胡克定律。實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮硕芍赋觯趶椥韵薅葍?nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與其受到的拉力成正比，即F=kx，其中F為拉力，x為伸長(zhǎng)量，k為彈簧的勁度系數(shù)。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮斫榻B29操作步驟2.在彈簧下端掛上已知質(zhì)量的砝碼，記錄彈簧的伸長(zhǎng)量。4.繪制拉力與伸長(zhǎng)量的散點(diǎn)圖，觀察數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)器材：彈簧、砝碼、直尺、鐵架臺(tái)、細(xì)線、記錄表。1.將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，使其自然下垂。3.逐漸增加砝碼的質(zhì)量，重復(fù)測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。010203040506實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備和操作步驟說明30數(shù)據(jù)處理將采集到的數(shù)據(jù)整理成表格，計(jì)算每次測(cè)量的平均伸長(zhǎng)量和拉力。數(shù)據(jù)采集記錄每次增加砝碼后的彈簧伸長(zhǎng)量，以及對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量（即拉力）。數(shù)據(jù)分析通過繪制散點(diǎn)圖觀察數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)，分析拉力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)擬合直線，求出勁度系數(shù)k。數(shù)據(jù)采集、處理和分