(新)高中物理必修1胡克定律实验专题

一、实验目的1. 验证胡克定律的正确性，即探究弹性限度内引起弹簧形变的外力F与弹簧的形变量x之间是否成正比，即验证Fx是否成立。

2. 探究弹性限度内弹簧的劲度系数与其匝数之间是否成反比，即验证k是否成立。

3. 通过实验数据，用作图标记法直接获取F-x图像。

二、实验原理胡克定律的表达式为F=kx，其中k是常数，是物体的劲度系数。

在国际单位制中，F的单位是牛（N），x的单位是米（m），k的单位是牛/米（N/m）。

劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。

三、实验器材1. 弹簧：四个不同匝数的弹簧，要求材质相同，长度、直径一致。

2. 钩码：不同质量的钩码，用于施加外力。

3. 刻度尺：用于测量弹簧的形变量。

4. 铁架台：用于固定弹簧。

5. 细线：用于连接弹簧和钩码。

四、实验步骤1. 将弹簧悬挂在铁架台上，用细线连接弹簧和钩码。

2. 逐个增加钩码的质量，记录弹簧的形变量（伸长量）。

3. 重复步骤2，改变弹簧的匝数，记录弹簧的形变量。

4. 计算不同情况下弹簧的劲度系数k。

5. 用作图标记法绘制F-x图像。

五、实验数据1. 弹簧1：匝数N1=10，形变量x1（单位：m），外力F1（单位：N）。

2. 弹簧2：匝数N2=20，形变量x2，外力F2。

3. 弹簧3：匝数N3=30，形变量x3，外力F3。

六、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算不同情况下弹簧的劲度系数k。

2. 分析F-x图像，观察其是否呈线性关系。

3. 比较不同匝数弹簧的劲度系数k，验证k与匝数的关系。

七、实验结论1. 通过实验验证了胡克定律的正确性，即弹性限度内引起弹簧形变的外力F与弹簧的形变量x之间成正比。

2. 实验结果表明，弹簧的劲度系数k与其匝数成反比。

3. F-x图像呈线性关系，进一步证实了胡克定律的正确性。

八、实验总结本次实验通过探究弹簧的形变量与外力之间的关系，验证了胡克定律的正确性。

在实验过程中，我们学习了如何使用实验器材，如何记录实验数据，以及如何分析实验结果。

如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的 关系，根据图象判断，正确的结论是( )
A．弹簧的劲度系数为lN/m
B．弹簧的劲度系数为I00N/m
C．弹簧的原长为6cm
D．弹簧伸长0.02m时，弹力的大小为4N
一根劲度系数为103N/m的弹簧,在受
500N的力作用时, 长度为63cm,当不受外
力作用时, 弹簧的长度可能为: (
问题（2）说一说该劲度系数所表示的意义。
一根轻质弹簧，当它受到10 N的拉力时长度为 12 cm，当它受到25 N的拉力时长度为15 cm， 问（1）该弹簧的劲度系数为多少？ 问（2）弹簧不受力时的自然长度为多少？
甲乙两弹的弹力和形变量之间的关系图像如图 问题（1）分别求出两弹簧的劲度系数。 问题（2）通过以上计算说一说弹簧劲度系数大 小所表示的意义。
劲度系数K小
劲度系数K大 弹簧难形变 “硬” 弹簧
弹簧易形变
“软” 弹簧
K与弹簧弹力F成正比，与弹簧的形变量成反比。
弹簧的劲度系数由与弹簧的丝的粗细、材料、
弹簧的直径、绕法和长度等量有关。
K 具有 固有性
下列关于弹簧的说法正确的是（ ） A.由公式F=Kx可知，只要知道弹簧的劲度系数， 就可以求出它在任何拉力下的形变量 B.由公式F=Kx可知弹簧发生弹性形变时，弹力与 弹簧的长度成正比 C.由公式F=Kx可知弹簧发生弹性形变时弹力与形
两根长均为20cm的弹簧，劲度系数分别为k1＝ 200N/m，k2＝100N/m，弹簧k2固定在A上，弹簧 k1固定在A、B上，B放在水平地面上，弹簧竖直， 如图所示。已知A、B所受的重力都是4N，今在k2 的端点P施加一个竖直向上的力，缓慢地向上拉， 当P点向上升距离为多少 时，B和地面恰好接触而 没有作用力。弹簧自重不计

6、误差分析 (1).本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差. (2).弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响. (3).为了减小误差，要尽量多测几组数据.
7、实验改进 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，也可
以不测量弹簧的自然长度，而以弹簧的总长作为自变 量，弹力为函数，作出弹力随弹簧长度的关系图线.这 样可避免因测弹簧的自然伸长而带来的误差.
5、注意事项 (1).所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的 弹性限度.要注意观察，适可而止. (2).每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标系上 描的点尽可能稀，这样作出的图线精确. (3).测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状 态时测量，以免增大误差. (4).描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但 应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧. (5).记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单 位.
二、胡克定律：
⑴、内容： 在弹性限度内,弹簧发生弹性形
变时，弹力的大小跟弹簧伸长 （或缩短）的长度x成正比。
⑵、公式： F ＝ k x
其中：k——弹簧的劲度系数 单位：牛每米， 符号N/m x——弹簧伸长（或缩短）的长度
☆弹簧弹力的方向:沿弹簧,指向恢复原长的方向.
1．在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验 中，如何保证刻度尺竖直( )
一 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系
1、实验目的 (1).探究弹力和弹簧伸长量之间的关系. (2).学会利用图象法处理实验数据.
2、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、 钩码若干、三角板、坐标纸、 重垂线、铅笔.
3、实验原理 (1).如图实－1－1所示，在弹簧下 端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时 弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力 大小相等.

高三物理实验复习（二）1、探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）2、互成角度度两个力的合成一.探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）利用右图装置，改变钩码个数，测出弹簧总长度和所受拉力（钩码总重量）的多组对应值，填入表中。

算出对应的弹簧的伸长量。

在坐标系中描点，根据点的分布作出弹力F随伸长量x而变的图象，从而发确定F-x间的函数关系。

解释函数表达式中常数的物理意义及其单位。

该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。

对探索性实验，要根据描出的点的走向，尝试判定函数关系。

（这一点和验证性实验不同。

）二、互成角度的两个共点力的合成[实验目的]验证力的合成的平行四边形定则。

[实验原理]此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果（即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度），看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的平行四边形定则。

[实验器材]木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳套，弹簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器等。

[实验步骤]1．用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。

2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳套结在橡皮条的另一端。

3．用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，互成一定角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图所示）。

4．用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。

在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板，根椐平行四边形定则用画图法求出合力F。

5．只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。

按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F'的图示。

6．比较F'与用平行四边形定则求得的合力F，在实验误差允许的范围内是否相等。

7．改变两个分力F1和F2的大小和夹角。

再重复实验两次，比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。

教材的这种安排，符合了新课程标准，起到了承 上启下的作用，使物理学习能连续进行，符合学生的开 展的要求，表达了教材重视课堂教学中的师生互动，学 生自觉参与活动和学生合作探究的新课程教学理念。
第三页，编辑于星期五：十一点 十分。
二、说教学目标：
1、知识与技能
知道胡克定律，进一步掌握物理实验 探究的一些根本技能。
难点依据：在实验探究中，要对实验数据 进行作图归纳，而学生用物理图象描述物理
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四、说学情：
1、已有的知识和技能：
经过前面的学习，学生已对弹力有 了初步的认识，对弹力大小有了定性的认识 ，同时通过近半学期的高中物理学习，学生 已具备了一定的实验操作能力，这些都是这 节课教学的有利因素，教师要组织好这些“ 旧知〞，引导学生获得“新知〞，使学生的 学习能够循序渐进，知识和能力能够逐步提 高。
第六页，编辑于星期五：十一点 十分。
Hale Waihona Puke 、说教法：1、多媒体辅助教学法：
为了使全体学生直观的分析弹簧的形变和提高课堂效率，采 用了多媒体辅助教学。
2、目标导学法：
明确学习目标，使学生学有方向，有的放矢，促使学生积极 探索、发现
3、合作探究法：
为了使学生能够体验物理学习的乐趣，培养学生的合作探究意 识，使学生从本质上理解胡克定律，采用了实验合作探究的方法。
的关系呢？
2、合作探究，推进新课 〔1〕设计探究方案 〔2〕开展合作探究，小组讨论、归纳探
究结论
〔3〕全班讨论、归纳总结得出胡克定律 第九页，编辑于星期五：十一点 十分。
八、说教学反思：
教学目的不仅仅是为了让学生知道结 论、规律的内容，更重要的是要让学生知 道结论是如何得出来的，在得出结论时用 了什么样的方法和手段，在实验中如何控 制条件和物理变量，让学生沿着科学家发 现物理规律的历史足迹，体会科学家的思 维方法进行再创造。根据实验条件启发学 生思考，把胡克定律得出，探索事物的规 律，培养学生创造力，作为教学目的之一

B．物体的形变越大，弹力也越大
C．弹力的方向一定与物体发生形变的方向相反
D．弹力的大小与物体大小有关，体积越大的物体能产生的弹力也越大
【解析】 发生弹性形变的物体，才能产生弹力作用，A错误；弹簧弹
力的大小是由形变量和劲度系数共同决定的，物体的形变越大，弹力
不一定也越大，B错误；弹力的大小与物体的大小无关，D错误；弹力
k值越小（同一根弹簧K值不变）
3.变形式：△F=k△x
（弹力）
x0
（形变量）
思考1:弹力和形变量F-x图像最后会弯曲是什么原因导致？？
x0
直线变曲：实验中所挂钩码越来越重，超出了弹簧的弹性限度
思考2:如果画F-L（现长）图像应该是怎样的呢？
1．关于弹力，下列说法中正确的是(
)
A．发生形变的物体才能有弹力，也一定有弹力
4.计算出每次弹簧的形变量x(x＝ln－l0)和弹簧受到的
拉力F(F＝mng)，并将数据填入表格．
3.收集数据
/N
15.78
弹簧原长0 =_______cm.
g=9.8N/kg
3.50
钩码质量
m/g
弹簧的弹
力F/N
弹簧长
度l/cm
弹簧伸长
量x/cm
1
50
0.49
17.70
1.92
2
100
0.98
6.50 cm
设弹簧的弹力大小F＝15.0 N时弹簧的伸长量为x.
由胡克定律得
15.0
F
－2
x＝ k ＝
m＝1.50 cm
3 m＝1.50×10
1.00×10
此时弹簧的长度为L＝L0＋x＝6.50 cm.
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系

高考物理专题复习：胡克定律一、单选题1．轻质弹簧原长为6cm ，弹赞的劲度系数为100N/m ，弹簧未超出弹性限度。

在沿弹簧轴线方向，大小为6N 的拉力作用下，弹簧的长度为（ ） A ．8cmB ．14cmC ．10cmD ．12cm2．有两根相同的轻弹簧a 和b ，劲度系数均为k ，现将它们按图甲方式连接，下面挂质量均为m 的两个小物体，此时两根轻弹簧的总伸长量为x ，若将两个物体按照图乙方式挂在两轻弹簧上，则两根轻弹簧的总伸长量为（ ）A ．4xB ．2xC ．34x D ．x3．如图所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计，重物的重力G =5 N ，则弹簧测力计A 和B 的示数分别为（ ）A ．5 N 、10 NB ．5 N 、0 NC ．10 N 、5 ND ．5 N 、5 N4．如图所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k 1、k 2，它们一端固定在质量为m 的物体上，另一端分别固定在Q 、P 上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长，若把固定的物体换为质量为2m 的物体（弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内），当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x ，则x 为（ ）A ．12mgk k + B ．1212()k k mg k k +C ．122mgk k + D ．12122()k k mg k k +5．如图所示，为一轻质弹簧的长度L 和弹力F 的关系图线，根据图线可以判断，下列说法中不正确的是（ ）A ．弹簧的原长为10cmB ．弹簧的劲度系数为200N/mC ．弹簧伸长15cm 时弹力大小为10ND ．弹簧压缩5cm 时弹力大小为10N6．如图所示，轻质弹簧的两端在受到相同的拉力F =5N 的作用下，弹簧伸长了0.2m ，在弹性限度内。

弹力和劲度系数分别为（ ）A ．0N ，25N/mB ．5N ， 25N/mC ．5N ，50N/mD ．10N ， 50N/m7．某同学探究一轻弹簧的弹力与弹簧形变量的关系实验时，得到弹簧弹力F 与弹簧长度L 的关系图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）A ．该弹簧的原长为7cmB ．该弹簧的劲度系数为1N/cmC ．该弹簧长度为7cm 时，弹簧弹力大小为7ND ．该弹簧弹力大小为2N 时，弹簧长度一定为7cm8．如图甲所示，一轻质弹簧下端固定在水平面上，上端放一个质量为m 的物块A ，物块A 静止后弹簧长度为1l ；若在物块A 上端再放一个质量为m 的物块B ，静止后弹簧长度为2l ，如图乙所示。

第4讲实验二探究弹力和弹簧伸长的关系1．(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()．A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量（D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等2．在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图2-4-5所示．根据图象回答以下问题．图2-4-5(1)弹簧的原长为________．(2)弹簧的劲度系数为________．(3)分析图象，总结出弹簧弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为________．3．用如图2-4-6甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测￥弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g＝m/s2，则被测弹簧的劲度系数为________N/m，挂三个钩码时弹簧的形变量为________cm.图2-4-64．某同学利用如图2-4-7(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态．(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m.(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x＝________ cm.]图2-4-75．某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0＝cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示.钩码个数12345】弹力F/N弹簧的长度x/cm#(1)图2-4-8(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________N/m；-(3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是_________________________________________.第4讲实验四验证牛顿运动定律1．(单选)某研究性学习小组用如图3-4-8所示的装置探究牛顿第二定律．该小组在实验中确定的研究对象是小车，而且认为细线对小车的拉力等于砂桶和砂的总重力，也是小车所受的合外力．则对该实验，以下说法中不正确的是________．图3-4-8A．在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，直到小车在砂桶和砂的拉动下带动纸带做匀速直线运动，以平衡小车运动中受到的摩擦力B．实验中必须使砂桶和砂的总质量远小于小车的质量C．细线对小车的真实拉力一定略小于砂桶和砂的总重力D．该实验是应用“控制变量法”来探究牛顿第二定律的。

探究胡克定律的实验一、实验题1．某同学利用如图所示实验装置探究弹簧弹力与形变量的关系，实验步骤如下：(1)请按实验操作的先后顺序，将各步骤的序号写在横线上：__________； A ．解释函数表达式中常数的物理意义B ．以弹簧弹力F （弹簧下端所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧伸长的长度x （x =0L L ）为横坐标，用描点法作图，画出弹力F 随弹簧伸长量x 变化的图线C ．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记录钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度L ，然后取下钩码D ．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力F 与弹簧伸长量x 的关系式E ．记下弹簧自由下垂时，其下端在刻度尺上的刻度L 0F ．将铁架台固定于水平桌面上，如图所示安装好实验装置 (2)以下说法正确的是（______）A ．可以将弹簧放置在水平桌面测量原长B ．必须测出钩码质量C ．F 随弹簧伸长量x 变化的图线倾斜程度越大说明弹簧劲度系数越大D ．实验中要注意不能超出弹簧的弹性限度2．几个同学利用如图甲所示的装置探究“弹力和弹簧伸长量的关系”，他们先读出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度（图中标尺等分刻度只是示意图），然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，依次读出指针所指的标尺刻度。

所得数据列表如下（弹簧弹力始终未超过弹性限度，重力加速度g取10m/s2）：砝码质量m/g050100150200250标尺刻度x/10-2m 6.008.0210.0013.1214.1015.98(1)根据所测数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线。

_______(2)根据作出的关系曲线，可以求得这种规格弹簧的劲度系数为_______N/m（结果保留两位有效数字）。

(3)从装置示意图可看出，弹簧不挂砝码时，刻度尺的“0”刻度与弹簧的上端没有对齐，这对准确测出劲度系数是否有影响？_______（选填“有影响”或“无影响”）。

例2.如图所示，abc重力均为10N，两弹簧劲度系 数相同，均为k=500N/m，开始时p处于原长，整 个系统静止，现对p弹簧左端施加一向左的外力F 作用，当c刚好离开地面时，p弹簧左端向左移动 的多少厘米？
答案：8cm
例3.如图所示，A质量为m，两弹簧劲度均为k，
整个装置静止在水平桌面上，现用外力缓慢向上
注意：F-L图像的斜率 表示劲度系数 答案：25；3.0；B。
一.胡克定律 2.应用：利用胡克定律制成了各种各样的弹簧秤。
一.胡克定律 2.应用：橡皮筋也遵循胡克定律。
例1.
D
注意：轻弹簧受到的弹力仅等于某一个自由端受到的弹 力、与几端受力、是否运动、是否受力平衡、物体的接 触面是否光滑、是否有加速度、在什么方向运动无关 （比如无论在水平面上还是在斜面上甚至竖直方向上运 动或者静止，均适用）。
拉P点，使下端弹簧恢复原长时，P点上升多少？
若使下端弹簧压力大小变为原来的1/3，则P又上
升多少？
P
k mA
k
答：x 2mg ；x 4mg
k
3k
例4：如图所示，整个系统静止在水平面上，为使 弹簧k2恢复原长，需向上拉m1，则m1应该向上移 动多大的距离。
m1
解：x m1g m2 g m1g m2
m2
g ( 1
k1
1 k2
)
m2 k2
＝m1
g
m2
g
k1 k2 k1k2
例5.如右图所示，为一轻质弹簧的长度l和弹力F大小的 关系图象，试由图线确定：
(1)弹簧的原长； (2)弹簧的劲度系数； (3)弹簧长为0.20 m时弹力的大小．
例6.如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑 相连，当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得 到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象(如图 乙)．则下列判断正确的是( BCD) A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比 B．弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比 C．该弹簧的劲度系数是200 N/m D．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变

六、说学法：
1、小组合作探究法：
认真从基本的实验操作入手，积极参与合作探究，在小组合 作探究中认真思考，操作，讨论，学会合作交流，培养借助团队 力量解决自己无法完成问题的团队合作意识。
2、分析归纳法：
通过对实验探究的过程和数据分析，利用图象进行归纳总 结，会直观得出结论，并且能够借此提高图象分析物理问题的能 力，完善物理思维方法。
教学重点：探究弹簧弹力的因素，并归纳总结出胡克定律 重点依据：掌握了胡克定律，才能全面深刻地认识弹力，为
后面学习受力分析和牛顿第二定律解答有关动力学问题做好准 备。
教学难点：实验探究的总结归纳 难点依据：在实验探究中，要对实验数据进行作图归纳，而
学生用物理图象描述物理规律的能力还较低，加之用物理图象 描述物理现象和规律比较抽象，对能力要求较高，在总结归纳 中不能得出准确的结论。
四、说学情：
1、已有的知识和技能：
经过前面的学习，学生已对弹力有了初步的认识，对弹力大 小有了定性的认识，同时通过近半学期的高中物理学习，学生已 具备了一定的实验操作能力，这些都是这节课教学的有利因素， 教师要组织好这些“旧知”，引导学生获得“新知”，使学生的 学习能够循序渐进，知识和能力能够逐步提高。
五、说教法：
1、多媒体辅助教学法：
为了使全体学生直观的分析弹簧的形变和提高课堂效率， 采用了多媒体辅助教学。
2、目标导学法：
明确学习目标，使学生学有方向，有的放矢，促使学生积 极探索、发现
3、合作探究法：
为了使学生能够体验物理学习的乐趣，培养学生的合作探 究意识，使学生从本质上理解胡克定律，采用了实验合作探究 的方法。
本节内容的的地位和作用：
本节内容安排在牛顿第三定律之后，由章背景拔河比赛引出， 是高中物理第一个学习的具体的力，是三种常见力之一，在本 章中具有重要的作用。教材在学习完弹力的定义、产生过程和 产生的条件后，安排了《探究弹簧弹力和形变的关系》的探究 活动，这是教材安排的第四个实验探究活动。通过探究活动， 一方面促进学生进一步掌握物理实验的一些基本技能，为物理 后续学习探究打下基础；另一方面探究了胡克定律，在掌握胡 克定律的同时，深化了对弹力的全面认识，为后面学习受力分 析做好了铺垫。从整个教材来看，一方面探究活动中采用了图 象分析实验和描述物理规律的方法，既深化了第二章学习的用 图象描述物理现象和规律的方法，又为后面探究加速度与力、 质量的关系中利用图象描述牛顿第二定律做好了铺垫；另一方 面弹力的知识又为后面学习运用牛顿运动定律解答有关动力学 问题做好铺垫。从整个高中物理来看，这一节内容也为学习弹 性势能和机械振动做好了铺垫工作。 教材的这种安排，符合了新课程标准，起到了承上启下的 作用，使物理学习能连续进行，符合学生的发展的要求，体现 了教材重视课堂教学中的师生互动，学生自觉参与活动和学生 合作探究的新课程教学理念。

胡克定律教学设计一、教学内容分析《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》要求学生通过本节课的学习认识重力与弹力。

本节课的内容为胡克定律，是一节实验探究课，探究弹簧弹力大小与弹簧形变量的关系。

二、学情分析通过《重力与弹力》第一课时的学习，学生以及了解了重力和弹力的部分知识。

认识了什么是弹力，弹力的产生条件和方向的判定，为本节课的学习做了一些铺垫。

三、教学目标通过实验探究弹簧弹力和形变量的关系，了解胡克定律，了解科学探究中获取及处理数据的研究方法。

四、教学重、难点（一）教学重点实验：探究弹簧弹力与形变量的关系。

（二）教学难点探究弹簧弹力与形变量的关系五、教学过程（一）问题引入：教师提出问题:弹簧弹力的大小与什么因素有关？（二）新课教学：1、猜想引导学生提出弹簧的弹力与弹簧形变量有关系。

定性:形变量越大，对应的弹力也越大。

定量：那他们之间量上存在什么样的关系？如何来探究？（实验）2、设计实验提前为学生准备的实验器材如下：带横杆的铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸。

教师提出问题：如何根据已有的器材来进行实验探究?（引导学生回答需要测弹力和弹簧的形变量）让学生思考回答：•如何测量弹簧弹力的大小？学生回答。

教师总结：用悬挂法测量弹簧的弹力,当弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等。

•如何测量弹簧的形变量？学生回答。

教师总结：弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出,其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得。

•实验操作步骤有哪些？学生回答。

教师总结:测原长并记录在相应表格里、测量挂上钩码后弹簧的长度并记录、记录上对应钩码的重力。

改变所挂钩码的个数，重复上步的实验过程多次。

•如何处理实验数据？学生回答。

教师总结:描点、连线。

3、实验①让学生分组实验，期间教师巡视，指出学生在实验过程中的一些错误（读数需要让弹簧静止，并注意正视刻度，而且需要估读。

描点连线细心、连线要用平滑的曲线）②展示学生成果，让学生从实验结果中总结规律。

胡克与弹性力定律古代，人们从建筑劳动中，获得了大量有关材料强度方面的知识，不少科学家做过这方面的实验。

像意大利著名的科学家达·芬奇，曾经用铁丝吊起一只篮子，然后慢慢向篮中加沙子，当铁丝断裂的时候，记下沙子的重量；伽利略也做过类似的实验，还测量过悬臂梁加上重物以后的弯曲程度。

他们用这些实验，来研究材料的强度。

通过总结前人成果，第一个发现弹性力定律的是英国物理学家胡克。

胡克研制天文仪器时，接触到了弹簧。

为了研究弹簧的性能，胡克做了许多实验。

他把弹簧的一端悬挂起来，在另一端加重量，观察弹簧长度的变化。

当他把多次实验数据列在一起的时候，他发现，弹簧上所加重量的大小与弹簧的伸长量成正比。

这一发现，使胡克十分兴奋。

弹簧的这种性质是不是对所有的弹性体都适用呢？胡克知道，必须用实验来证实自己的推理。

他把表的游丝固定在黄铜的轮子上，加上外力使轮子转动，游丝便收缩或放松。

改变外力的大小，游丝收缩或放松的程度也会改变。

实验结果表明，外力与游丝收缩或放松的程度成正比。

他又用6～12米长的金属线实验，发现金属线上受到的外力也是与金属线的伸长量成正比的。

金属物质有这种性质，其他物质有没有呢？他找来一根干燥的木杆，将木杆水平放置，一端固定，另一端挂上重物，结果也是一样：所加重量的大小与木杆弯曲的程度也成正比。

他还用丝、毛发、玻璃、土块等做实验。

从实验中他得出：任何有弹性的物体，弹性力都与它伸长的距离成正比。

1678年，胡克写了一篇《弹簧》论文，向人们介绍了对弹性物体实验的结果，为材料力学和弹性力学的发展奠定了基础。

后来，不少科学家为进一步发展胡克的思想，做了大量工作。

19世纪初，英国科学家托马斯·杨的成绩最为卓著。

他总结了胡克等人的研究成果，指出：如果弹性体的伸长量超过一定限度，材料就会断裂，弹性力定律就不再适用了，明确地指出弹性力定律的适用范围。

他还指出，弹性体的其他的形状改变，也符合弹性力定律。

同时，他还推算出外力与不同物体的改变的比例常数，这个常数被人们称为杨氏模量。

弹簧 F-Δl 实验图像
【实验结论】 弹簧弹力大小跟弹簧伸长长度的函数表达式 【问题与讨论】 1、上述函数表达式中常数的物理意义 2、如果以弹簧的总长为自变量，所写出的函数式应为 3、某同学在做实验时得到下列一组数据，他由数据计算出弹簧的劲度系数为
k
弹簧长度 l（cm） 砝码重力 F（N）
F 2.5 78 N / m l 3.20 10 2
实验纪录弹簧原长l0弹簧的弹力fn弹簧总长lm弹簧伸长lm弹簧fl实验图像实验结论弹簧弹力大小跟弹簧伸长长度的函数表达式问题与讨论1上述函数表达式中常数的物理意义2如果以弹簧的总长为自变量所写出的函数式应为3某同学在做实验时得到下列一组数据他由数据计算出弹簧的劲度系数为781020弹簧长度lcm500560621682748820砝码重力0510152025试分析他对数据处理的方法是否正确
5.60 0.5 6.21 1.0 6.82 1.5 7.48 2.0 8.20 2.5
5.00 0
试分析他对数据处ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的方法是否正确？为什么？
。
【实验步骤】 （1）将铁架台放在实验桌上，将弹簧悬挂在铁架台上。弹簧竖直静止时，测出弹簧 的原长 l0，并填入实验记录中。 （2）依次在弹簧下挂上一个砝码、两个砝码、三个砝码……。每次，在砝码处于静 止状态时，测出弹簧的总长或伸长，并填入实验记录中。 （3）根据测得的数据，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据表中所测数 据在坐标纸上描点。 （4）作弹簧的 F-Δl 图像。按照坐标图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的 曲线（包括直线） 。所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相 同。 （5）以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不 行则考虑二次函数…… （6）解释函数表达式中常数的物理意义。 【实验纪录】 弹簧原长 l0= 弹簧的弹力 F（N） 1 2 3 4 5 6 弹簧总长 l（m） 弹簧伸长 Δl（m）

物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。
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(2)公式： F=kx
k 叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是
N/m; k 是表示弹簧特性的物理量，由弹簧自身决定。
(3)适用条件：弹簧发生弹性形变且在弹性限度内
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练一练
1.如图所示为一轻质弹簧的弹力大小F和长度L的关系图像,试由图像确定:
字，重力加速度取10 m/s2）．
课堂总结
一、弹力的大小
在弹性限度内，物体的形变程度越大，产生的弹力越大。
二、胡克定律
1.实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
2.胡克定律
（1）定义：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小
跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，这个规律叫作胡克定律。
（2）公式： F=kx
（3）适用条件：弹簧发生弹性形变且在弹性限度内
第三章 相互作用——力
第1节 课时2 胡克定律
知识回顾
1．形变： （1）定义：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，
这种变化叫作形变。
（2）分类：弹性形变和塑性形变。
2.弹力的定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会
产生力的作用，这种力叫作弹力。
3.弹力产生条件：两个物体直接接触，并且在接触处产生弹性形变。
(3)当x=15 cm=0.15 m时,由F=kx得F=200×0.15 N=30 N。
答:弹簧的原长为10 cm，劲度系数为200 N/m，弹力的大小为30 N
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2.某同学探究弹簧弹力与形变量的关系。弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度
记为l0；在弹簧下端每次增加10g 砝码，弹簧长度依次记为l1至l6，数据如表：

所谓的光芒光阴，其实不是此后，闪烁的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。

第 4 讲实验二研究弹力和弹簧伸长的关系1．(多项选择 )在“研究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的选项是()．A．弹簧被拉伸时，不可以高出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直地点且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不一样的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等2．在“研究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，某实验小组将不一样数目的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行丈量，依据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力 G 与弹簧总长 L 的关系图象，如图 2-4-5 所示．依据图象回答以下问题．图 2-4-5(1)弹簧的原长为 ________．(2)弹簧的劲度系数为 ________．(3)剖析图象，总结出弹簧弹力 F 跟弹簧长度 L 之间的关系式为 ________．3．用如图 2-4-6 甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于 A 点，另一端 B 用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为 mm 的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上必定点 P 对应刻度如图乙中 ab 虚线所示，再增添一个钩码后， P 点对应刻度如图乙中 cd 虚线所示，已知每个钩码质量为 50 g，重力加快度 g＝9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数放弃很简单，但你坚持究竟的样子必定很酷！ 1所谓的光芒光阴，其实不是此后，闪烁的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。

为 ________N/m，挂三个钩码时弹簧的形变量为 ________cm.图 2-4-64．某同学利用如图2-4-7(a)装置做“研究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．(1)在安装刻度尺时，一定使刻度尺保持________状态．(2)他经过实验获得如图 (b)所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长 x0＝________ cm，劲度系数 k＝________ N/m.(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x＝ ________ cm.图 2-4-75．某实验小组做“研究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0＝ 4.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增添一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录以下表所示 .钩码个数1234 5弹力 F/N弹簧的长度 x/cm(1)依据表中数据在图2-4-8 中作出 Fx 图线；放弃很简单，但你坚持究竟的样子必定很酷！ 2所谓的光芒光阴，其实不是此后，闪烁的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。