弹力的产生条件
-诗歌题材
2023年2月15日发(作者：鱼腥藻)弹力
一、教材分析
（一）教材简介
弹力知识是高中力学的基础内容和重要内容，是高一学生在学习过程中的一个难
点。本节内容通过弹簧被拉伸和压缩的实例，让学生体会弹力产生的原因和条件；通过
放大有机玻璃和桌面的微小形变的演示实验，拓宽学生的认识面，激发学生的学习兴趣。
弹力的方向是本节教学的难点和重点。
（二）教学目标
1.知识与技能
（1）知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性。
（2）知道弹力产生的原因和条件。
（3）知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向，能正确画出弹力
的示意图。
（4）通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，理解胡克定律，了解科学研究方法。
（5）了解弹力在生产和生活中的应用，体会物理与生产和生活息息相关。
2.过程与方法
（1）从生活中常见的形变现象出发，培养学生的观察能力。
（2）在探究形变的过程中，引导学生进一步探索形变与弹性之间的关系后，使学
生了解探究弹力的实际意义，学会探究物理规律的一般方法。
（3）通过观察微小变化的实例，初步接触“放大的方法”。
（4）知道实验数据处理常用的方法，尝试使用图象法处理数据。
3.情感态度与价值观
（1）真实准确地记录实验数据，体会科学的精神和态度在科学探究过程的重要作用。
在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中，感受学习物理的乐趣，善于把物理
学习与生活实践结合起来的习惯。
（2）从任何物体都能发生形变入手，初步形成实事求是的世界观。认识事物本来面
目，不被表面现象所迷惑。
（三）教学重点、难点
重点：1.弹力有无的判断和弹力方向的判断。
2.弹力大小的计算。
3.实验设计与操作。
难点：弹力有无的判断及弹力方向的判断。
二、学情分析
1.初中已经学习了二力平衡；弹力概念及弹簧秤的工作原理。初中学习，仅限于
弹簧弹力，对于一般物体的形变学生理解会有一定的困难。
2.在该部分学习中，学生的学习困难主要有如下几点：一、弹力是否存在的判断；
二、弹力方向，正确画出示意图。
三、教学设计思路
以现象吸引学生，以探究活动带动学生，进而培养其观察、分析、归纳的能力。
四、教法与学法
教法：探究式教学法。
学法：以学生探究性学习为主，培养学生的分析能力和逻辑思维能力。
五、教学资源
刻度尺、钢锯条、弹簧、泡沫塑料块、白纸、墨水瓶(灌满红墨水)、通过橡皮塞插有
细玻璃管的椭圆形玻璃瓶、激光光源、平面镜及支架(两套)、物理小车、橡皮筋、小球、
演示胡克定律用的带刻度的木板、弹簧、钩码等等．
六、教学流程图
生活实例、引出问题→学生分组实验探究→集体共同交流、归纳总结规律→解决实
际问题、提高应用能力。
七、教学过程设计
教
学
环
节
教学内容及教师组织学生探究过程
设计意
图
（一）
新
课
导
入
（二）
微
观
放
大
的
演
示
每小组分发一根细铁丝，让同学们自己动手绕制一个小弹簧。(可以让
学生在家先做好)让学生拿起自己绕制的小弹簧，轻轻地拉一拉或压一
压。
提出问题：在弹簧被拉伸的同时，有没有感觉到你的手受到一个力
的作用?
学生回答：有。
教师追问：那么，这又是个什么力呢?它是怎样产生的，它的大小、
方向各如何?带着这些问题我们一起来探究有关弹力的有关知识。
（演示Ⅰ）钢锯条在手的作用下弯曲。
（演示Ⅱ）弹簧被拉长或压短。
（演示Ⅲ）泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转。
（演示Ⅳ）纸张被手揉皱。
提出问题：上面的几个实验非常容易做，大家可以在课下做这几个实
验，同时也可以根据自己的思路设计出更好的实验。这几个实验共同
的特征是什么?
学生回答：它们的形状都发生了变化，它们的体积有的发生了变化。
教师总结：物体在力的作用下形状或体积会发生变化，这种变化叫做
形变。物体的形变分为几种类型呢?请举例说明。
学生回答：有的形变是由于物体被弯曲造成的，比如说弯曲的直尺，
弯曲的竹竿等等；有的形变可能是由于物体被拉长而引起的，比如说
拉长的橡皮筋、被拉长的弹簧等等；弹簧还可以由于被压缩而产生形
变，我们可以把这种形变叫做压缩形变，同样的例子还有被压缩的面
包、海绵等等；绳子被扭转后也会发生形变，我们可以称之为扭转形
变，被扭转的金属也有这样的特征。
教师总结：刚才同学们总结得非常好，我们可以根据形变的不同状况
把形变分为弯曲形变、拉伸或压缩形变以及扭转形变。刚才举的那些
例子都很容易观察到，如果一本书放在桌面上，书和桌面发生形变了
没有?
学生回答：1.没有．
2.可能发生了形变，但是由于形变量太小，所以肉眼观察
不出来。
（演示Ⅴ）如图所示，用手压扁平瓶子的不同部位，细管中的液面上
升或下降，通过观察液面的升降可以判断瓶子发生形变；在一个大桌
上放两个平面镜，用小型激光源发射激光照射平面镜M，用力压桌面，
让一束光依次被两面镜子反射，通过反光镜的放大原理可以使墙上的
光点移动很大的距离。
通过亲
身体会
调动学
生的积
极性激
发学生
的兴趣。
介绍微
观放大
法，增加
学生实
验方法。
让学生
观察分
析能提
高其参
与的积
极参与
性。
（三）
实
验
探
究
弹
力
产
生
的
条
件
提出问题：通过上面的实验，我
们观察到什么样的实验现象?
学生回答：通过观察，我们发现
原来不容易观察的瓶子和桌面
也发生了形变。
提出问题：我们用了什么样的方
法?
学生回答：微观放大的方法。
提出问题：可以得出什么样的结
论?
学生回答：一切物体都可以发生形变。
提出问题：形变分为很多种类，有些物体在形变后能够恢复原状，这
种形变叫做弹性形变。发生弹性形变的物体是不是在所有的情况下都
可以恢复原状呢?
（演示Ⅵ）橡皮筋在较大的力的作用下的断裂。
提出问题：通过刚才的观察说明什么情况呢?
学生回答：：发生弹性形变的物体要想恢复原状是有条件的，不能超过
一定的限度。超过一定限度，即使撤去力的作用，也不会恢复原状。
提出问题：(微笑鼓励)刚才这位同学分析得非常好，这种限度叫做弹性
限度。任何发生弹性形变的物体都有弹性限度，这也是为什么弹簧秤
不能称量质量过大物体的原因，如果质量过大，会损坏弹簧秤。
提出问题：当发生弹性形变的物体要恢复原状就会对与它接触的物体
有什么作用?
学生回答：将会对与它接触阻碍它恢复原状的物体有力的作用。
提出问题：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会
产生力的作用，这种力叫做弹力。下面通过观察几个演示实验，大家
来总结一下弹力产生的条件。
提出问题：我们现在一起来进行下面的操作：用手扯住弹簧或橡皮筋
的两端，在其的弹性限度范围内拉弹簧或橡皮筋，使其发生形变。在
操作的同时，用心体会一下手与弹簧或橡皮筋之间的相互作用。根据
力的定义，我们知道弹簧与左、右手之间有力的作用，那同学们知道
弹簧对左手的力是向哪个方向的？对右手的力又是向哪个方向的？
学生回答：对左手的力向右手方向，对右手的力向左手方向。
提出问题：为什么是这样的方向呢？
学生回答：我想是因为物体发生弹性形变后，由于要恢复原状而把两
手向中间扯。
提出问题：两手拇指根处相互挤压，发生形变。用心体会两手间的相
互作用。左手对右手的力向什么方向？右手对左手的力向什么方向？
学生回答：左手对右手的力向右，右手对左手的力向左。
提出问题：为什么是这样的方向呢？
学生回答：因为两手相互挤压时均发生了形变，为了恢复原状，左右
手相互往外推。
提出问题：大家可以根据自己的思路设计一些能够反映弹力产生条件
的更好的实验（实验参考方案），从中找出弹力产生的条件。
1．弯曲的锯条将小球弹出。
2．压缩弹簧将与之相毗邻的小车推出。
通过常
见实例
的分析
能降低
弹力方
向判断
的难度。
（四）
通
过
常
见
实
例
体
会
弹
力
3．伸长着的橡皮筋将与之相连的小车拉过来。
学生回答：通过观察以上的几个实验，可以知道弹力产生的条件有两
个：接触并且发生弹性形变。
提出问题：力是一个矢量，弹力当然也是矢量，那么通过以上的实验，
大家总结一下弹力的方向。
学生回答：弹力方向总是指向施力物体形变恢复的方向。
[课堂训练]
关于弹力的产生，下列说法中正确的是………………………()
A.只要两物体相接触就一定产生弹力
B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C.只要物体发生形变就一定有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用
答案：D。
解析：此题根据弹力的产生条件，接触和弹性形变缺一不可。A、
C都只有弹力产生条件的一个方面，而B只说“有相互吸引”，只能
证明有力存在，不是弹力，故选项D正确。
提出问题：让我们通过几种常见的弹力进一步来研究弹力问题。
（演示Ⅶ）将课本放在桌面上，在绳子上悬挂物体。
提出问题：当把课本放在桌面上，根据我们以前所学的知识，课本和
桌面之间的相互作用力是什么呢?
学生回答：是课本对桌面的压力和桌面对课本的支持力。
提出问题：它们是不是弹力?为什么?
学生回答：它们是弹力，因为它们符合弹力产生的条件，接触并且发
生形变。
提出问题：压力和支持力的方向是怎样的呢?
学生回答：压力的方向是垂直于支持面并且指向被压的物体，支持力
的方向是垂直于支持面指向被支持的物体。
提出问题：刚才我们演示了绳子拉物体的情形，绳子的拉力是不是弹
力呢?它的方向又是如何的呢?
学生回答：绳子的拉力也是弹力，它的方向沿着绳指向绳收缩的方向。
提出问题：好的，下面我们通过具体的例子判断一下弹力的有无和方
向。
试分析下图中光滑小球受到的弹力的情况(小球放在水平面上静
止)，并画出小球受到的重力
和弹力(示意图)。
提出问题：在这个例子中，倾
斜的墙面对小球有没有弹力
的作用呢?
学生回答l：墙和小球之间好
像应该有弹力。
学生回答2：不好判断，因为二者虽然接触但是它们的形变情况从图
中观察不出来。
学生回答3：产生弹力的必要条件是接触，充分条件是挤压产生形变。
在上图中与小球相接触的有两点A和B，因此小球所受到的弹力只能
来自这两点，但是有接触并不一定就产生弹力，必须要挤压才产生形
通过练
习加强
对弹力
产生条
件的认
识。
通过实
例体会
假设法
能有助
学生的
理解。
（五）
假
设
法
的
运
用
变。对B点来说，小球一定与水平面挤压，因为假设没有水平面，小
球在重力作用下一定掉下来，因此B点有弹力且方向垂直于B点的切
面指向圆心；对于A点来说，假设受到侧壁的弹力F，则F将会使小
球向右运动，这与题目(小球静止)相矛盾，所以侧壁对小球没有弹力，
小球受力情况如图所示，两力大小相等、方向相反。
教师总结：刚才那位同学分析得非常好，这种方法我们以后将经常用
来判断力的有无，这种方法叫做假设法，就是假设这个力存在，看在
这个力存在时作用效果是否与物体实际的运动状态相符合，如果确实
符合，说明这个力确实存在，如果不相符合，可以判定这个力不存在。
可否假设A点不受侧壁的弹力呢？
[课堂训练]
1．请在图下中画出杆及球所受的弹力．
(1)杆靠在
墙上．
(2)杆放在
半球形的槽
中．
(3)球用细
线悬挂在竖直墙上．
(4)球放在两个等高的支座上．
解析：(1)A图中杆在重力的作用下，对A、B两处都产生挤压的
作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力的方向与接触点的平面垂直，
如图所示。
(2)B图中杆
对C、D两处有挤
压作用，因C处是
曲面，D处为支承
点，所以，C处的弹力垂直其切面指向球心，D处的弹力垂直于杆斜
向上，如图所示。
(3)C图中球挤压墙面且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙垂直，
绳子对球的弹力沿绳斜向上，如图所示。
(4)D图中球与两点接触并且挤压，球受的弹力F
1
、F
2
垂直于接触
点的切面(虚线是切面)，沿着半径方向指向球心，如图所示。
2.下图中，A、B两小球相互间一定有弹力作用的是……………
()
答案；B
解析：我们
可以用假设的方
法来判断A、B
之间是否有弹
力。如果把其中
的一个物体撤去，看另外一个物体运动状态是否发生变化，只有B选
项中当其中一个物体去掉后另外一个物体将会运动。
教师导言：下面我们大家设计一个实验，实验的目的是寻找与弹簧的
弹力有关的因素。
学生探
究能增
强动手、
观察、交
流合作
的能力。
（六）
实
验
探
究
胡
克
定
律
学生设计实验，然后分组实验（参考实验案例）
如图所示，用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，
系统静止时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总
重；弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出。
注意事项
(1)本实验要求定量测量，因此要尽可能减小
实验误差。标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带
来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统
稳定后再读数。
(2)实验中所提供的米尺精确度为1mm，应估读一位。
(3)弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它
的弹性限度使用。
建议做法：
(1)选择器材：
从弹簧组中选择一只弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横
杆上；实验桌上有
200g、50g的钩码各一盒，选择50g钩码来做这一实验。(想一想，为
什么?)(参考答50kg的钩码质量比较小，容易调节，另外增加一个不
会损坏弹簧)
(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹
簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否
便于读数等)。
(3)读出弹簧自然下垂时指针所指刻度。
(4)悬挂50g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计
算出弹簧的伸长量记入表格。
(5)逐个增加钩码，重复第4步，至少做5组数据。
初态指针对应刻度
(cm)
弹簧弹力(N)
指针所指刻度(cm)
弹簧伸长量(cm)
(6)图象法处理数据：在下面的坐标纸上，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸
长量为横轴建立坐标系，如图所示。描出5个特殊点，以寻找弹簧弹
力和弹簧伸长量之间的关系。
拓展一步：常用的实验数据
的处理方法有：计算法(求比值、
求积、求和、求差等)和图象法
两种。两者比较，图象法处理数
据更为直观、更容易得出物理变
化规律，且该种方法处理数据能
更好地减小实验的偶然误差。
提出问题：通过以上的实验，我
们可以得出怎样的结论?
学生回答：通过分析实验中的实
验数据，我们可以得到弹簧弹力
通过练
习体会
图象各
部分的
含义，加
深对定
律的理
解。
（七）
巩
固
练
习
（八）
板
书
设
计
的大小与弹簧的形变量成正比。
提出问题：用一个公式来表示这种关系。
学生回答：F＝kx其中F是弹簧受到的弹力大小，x是弹簧的形变量，
既可以是弹簧的伸长量，又可以是弹簧的压缩量。
教师导言：这个公式实际上是一个定律，叫做胡克定律，是英国科学
家胡克首先发现的，其中式子中的k是弹簧的劲度系数，单位是牛每
米，符号是N／m。生活中常说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”指的
就是它们的劲度系数不同。弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、
弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关，这个量反映了弹簧的特性。
[课堂训练]
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1N／m
B.弹簧的劲度系数为100N／m
C.弹簧的原长为6cm
D.弹簧伸长0．2m时，弹力的大小为4N
解析：弹簧处于原长时，弹簧的弹力应为0，由此可知弹簧原长
为6cm。由图象可知：当拉长2cm时，弹力为2N，可得劲度系数为
100N／m，因此答案为BC。
作业：教材课后练习题。
2.弹力
一、弹性形变和弹力
1.物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫做形变。
2.物体在形变后撤去外力作用时能够恢复原状，这种形变叫做弹性形
变。
3.如果形变过大，超过一定限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原
来的形状，这个限度叫做弹性限度。
4.发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产和力的
作用，这种力叫做弹力。
二、几种弹力
1.压力：垂直于物体的接触面指向被压的物体。
2.支持力：垂直于物体的接触面指向被支持的物体。
3.绳的拉力：沿着绳子而且指向绳收缩的方向。
三、胡克定律
弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长或缩短的长度成
正比，即F＝kx
K称为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m。
能有效
帮助学
生梳理
本节课
的知识
和内容。