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弹力与形变

虽然有的物体劲度小,比如混凝土,但也有用途。

因为混凝土有很好的抗压能力,被广泛使用在建筑中,但能不能只用水泥建房屋呢?
如图,只用混凝土的地板和阳台会出现什么问题呢?当有物体压在上面时,地板上半部被挤压还是被拉伸?下半部呢?混凝土能抗压,却不耐拉,上半部但地板下半部被拉伸,水泥不抗拉,出现裂缝。

阳台则是下半部被挤压,水泥能抗压,但地板上半部被拉伸,水泥不抗拉,出现裂缝。

为了解决这个问题,建筑中又用到抗拉伸的材料钢筋。

钢筋k较大抗拉伸,在拉伸的位置加钢筋,则室内地板加在哪里?下半部,阳台加在上半部,这样,就达到即抗压又抗拉的目的。

最后,我们学习应用胡克定律解决实际问题。

(四)弹力的应用
弹力在生产生活中都有很大的应用,比如自动伞中的弹簧,机械钟表的法条,体育项目中的射箭比赛,减震器,自行车的闸把上都有应用到弹力。

课堂练习
一根轻质弹簧,当受到一个大小为16N的拉力作用时,该弹簧的伸长量是4 cm。

该弹簧的劲度系数是多大?如果弹簧的原长是10cm,当受到8N的压力时,该弹簧将缩短到多少厘米?
解:F1=16N,x1=4cm=4×10-2m,L0=10cm,F2=8N
(1)根据胡克定律:F1= kx1可得k= F1/ x1=16/(4×10-2) N/m=400N/m
(2)根据胡克定律:F2= kx2 可得x2=F2/k=8/400 m=2×10-2m=2cm
L2=L0-x2=10cm-2cm=8cm
(五)、布置课后作业.
探究活动——运用弹簧的串并联知识研究钢材的拉伸
题目:关于弹簧的串并联——钢材的拉伸
内容:在建筑力学中,关于钢筋的劲度以及拉伸,可以根据弹簧的串并联进行研究。

有关弹簧的串并联内容可以参考“探究活动”中的相关内容
四、新课教学:
1、由复习过渡到新课,并演示说明
演示:手压气球,球受力变形。

手拉橡皮筋,橡皮筋受力伸长。

讨论:○1力是如何产生的?
○2产生力时至少有几个物体相互作用?
学生:讨论交流。

小结:○1力是物体对物体的作用。

○2力的作用离不开物体,产生力时至少有两个物体。

○3力的国际单位:牛顿符号:N
2、提问:力的种类有许多,据你所知有那几种?
学生:拉力、压力(重力、摩擦力)等。

3、对弹力的探究
教师演示:
用力拉伸弹簧。

引导学生观察:
当用较小的力拉伸弹簧,撤去外力后,弹簧恢复原状,说明弹簧产生弹性形变,弹簧是弹性体;当用较大的力拉伸弹簧,撤去外力后,弹簧不能恢复原状,产生塑性形变。

教师总结:
弹性体的形变不一定是弹性形变,发生弹性形变是有一定限度的,当弹性体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能再恢复原状,这个值叫做弹性限度。

过渡:
用一定的力拉橡皮筋,橡皮筋发生了形变,当撤去外力时橡皮筋恢复原状,说明橡皮筋产生的这个形变是弹性形变。

教师演示:
用纸飞机勾住橡皮筋,用力拉纸飞机,使橡皮筋伸长到一定长度后,释放纸飞机,纸飞机就被弹射出去。

引导学生回答:
纸飞机能被弹射出去说明,纸飞机除受重力外,还受到其他力的作用。

这个力的施力物体是橡皮筋,产生的原因是因为橡皮筋发生了弹性形变。

这个力就是我们这节课要学习的弹力。

教师总结:
物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。

弹力产生原因:物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用。

教师提问:
弹力的施力物体是哪个物体,受力物体是哪个物体?
学生回答:
弹力的施力物体是发生弹性形变的物体,受力物体是与发生弹性形变相接触的物体。

教师:
根据弹力产生的原因引导学生总结出产生弹力的两个条件:
产生条件:(1)施力物体必须发生弹性形变
(2)受力物体与施力物体必须直接接触
4、对弹力概念的应用
①将钩码悬挂在弹簧上,弹簧另一端固定,弹簧被拉长,提问:
(1)钩码受哪些力?(重力、拉力、这二力平衡)
(2)拉力是谁加给钩码的?(弹簧)
(3)弹簧为什么对钩码产生拉力?(弹簧发生了弹性形变)
由此引出弹力的概念:
②、弹力:发生弹性形变的物体,会对跟它直接接触的物体产生力的作用.这种力就叫弹力.
就上述实验继续提问:
(1)弹力产生的条件:物体直接接触并发生弹性形变.
(2)弹力的方向
提问:课本放在桌子上.书给桌子的压力和桌子对书的支持力属于什么性质的力?其受力物体、施力物体各是什么?方向如何?
与学生讨论,然后总结:
5、压力的方向总是垂直与支持面而指向受力物体(被压物体).
6、支持力的方向总是垂直与支持面而指向受力物体(被支持物体).
继续提问:电灯对电线产生的拉力和电线对电灯产生的拉力又是什么性质的力?
其受力物体、施力物体各是谁?方向如何?
分析讨论,总结.
7、绳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.
8、胡克定律
弹力的大小与形变有关,同一物体,形变越大,弹力越大.弹簧的弹力,与形变的关系为:
在弹性限度内,弹力的大小跟弹簧的伸长(或缩短)的长度成正比,即:F=KX
式中K叫弹簧的倔强系数,单位:N/m.它由弹簧本身所决定.不同弹簧的倔强系数一般不相同.这个规律是英国科学家胡克发现的,叫胡克定律.胡克定律的适用条件:只适用于伸长或压缩形变.为了方便记录数据,我们用这样一张表格:
先测原长,记录;
第一栏,记录弹力F,单位牛顿,弹力等于钩码重力;
第二栏,记录弹簧的总长度l,单位是米;
第三栏,记录形变量x,x=l-l;
下面我们就开始实验:
没挂物体时读出原长为:
挂一个2N的钩码,则弹力为:2N,读出此时的总长度,则形变量为。

再加一个钩码,则弹力为4N,读
观察第一栏和第三栏,可以发现,弹力和伸长量有什么关系,成正比。

怎么知道的呢?可以通过计算,计算弹力与伸长量的比值。

通过计算,比值在误差允许范围内是相等的,所以弹力和伸长量成正比。

对于数据的处理,我们不仅可以计算,还可以借助图像。

课后同学们用图像的方法,看能不能得到相同的结论。

这样,我们就得到了在材料相同的情况弹力与伸长量之间的关系,这就是胡克定律。

关于胡克定律,同学们要有系统的认识,从以下几个方面来学习。

一、内容,
二、公式,
三、单位,
四、适用条件,。

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