师:同学们,今天我们要学习的内容是人教版物理八年级第七章第二节弹力的第二课时。下面请看本节课的学习目标:一、通过实验得出弹簧伸长量与所受拉力的关系;二、知道弹簧测力计的构造及原理;三、学会正确使用弹簧测力计测量力的大小。

  上节课我们已经对弹力有了一定的认识,知道弹力的产生原因、方向,也了解到生活中的推力、拉力等都属于弹力。那么弹力的大小与什么有关呢?生活中健身用的拉力器,其核心部件就是弹簧。请同学们拉一拉弹簧拉力器,谈谈你们的感受。

  生:刚开始拉时没觉得太费力,可两手拉开的距离越大,就感觉越费力。

  师:对,要把弹簧拉得越长,就需要越大的拉力。这不,高个子和小胖子正在用拉力器比力量,裁判判定高个子获胜,小胖子却很疑惑,凭什么说高个子力量更大呢?同学们,你们能告诉小胖子裁判判断的依据吗?

  生:生活经验告诉我们,高个子把拉力器拉得更长,说明他的力量更大。

  师:这个生活经验有没有科学依据呢?刚才提到拉力器的核心部件是弹簧,被拉伸后的弹簧长度等于弹簧原长度加上弹簧伸长量,而弹簧的原长度是一定的。那么弹簧的伸长量与拉力的大小有什么关系呢?

  生:我猜想弹簧伸得越长,所受到的拉力就越大。

  师:若设计实验进行探究,我们该如何选择器材,又如何改变并知道拉力的大小呢?听听小博同学的回答。

  生:我们可以改变弹簧下方悬挂钩码的数量,来改变钩码对弹簧拉力的大小。

  师:今天我们使用的单个钩码质量是50克,它对弹簧的拉力为0.5牛。那么我们如何测量弹簧的伸长量呢?请小乐同学说。

  生:我们需要借助刻度尺来测量。用刻度尺测出弹簧的原长记为$l_0$,再用刻度尺测出悬挂钩码后的弹簧长度记为$l$。

  师:用刻度尺可以测量长度,弹簧的伸长量等于弹簧长度$l$减去弹簧原长度$l_0$。于是我们在铁架台上固定一把刻度尺,把下端带有指针的弹簧挂在铁架台上,使弹簧自由下垂,用刻度尺测出未挂钩码前弹簧的长度$l_0$为9.10厘米。我们赶紧把数据记录到表格中。接下来我们在弹簧下端悬挂一个钩码,拉力为0.5牛。此时用刻度尺测出弹簧的长度为11.00厘米,也将数据计入表格。再在弹簧下端悬挂两个钩码,拉力为1牛,用刻度尺测出此时弹簧的长度为12.80厘米。然后在弹簧下端悬挂三个钩码,拉力为1.5牛,用刻度尺测出此时弹簧的长度为14.80厘米。之后在弹簧下端悬挂四个钩码,拉力为2牛,用刻度尺测出此时弹簧的长度为16.70厘米。接着在弹簧下端悬挂5个钩码,拉力为2.5牛,用刻度尺测出此时弹簧的长度为18.70厘米。最后在弹簧下端悬挂6个钩码,拉力为3牛,用刻度尺测出此时弹簧的长度为20.60厘米。

  结束之后,我们取下弹簧下端的钩码,弹簧恢复了原长,这说明以上的数据均在弹簧的弹性限度内获取。接下来同学们赶紧利用公式$\Delta l = l - l_0$,将各次实验中弹簧的伸长量计算出来。同学们,算对了吗?为了清晰看出它们的关系,现在我们将表格中的数据遮盖。请同学们认真观察分析弹簧的伸长量与拉力之间有什么关系?现在同学们发现规律了吗?我们听听同学们的发现。

  生:随着弹簧伸长量在增大,拉力也在增大。

  生:第一次拉力为0.5牛,伸长量是1.90厘米。将后面5次的实验数据与第一次做对比,我发现拉力增大$n$倍,弹簧伸长量也随着增大$n$倍。

  师:这是正比关系吗?为了清楚呈现出两者之间的关系,我们以拉力的大小为横坐标,以弹簧的伸长量为纵坐标,将实验获取的数据进行描点连线作图。很明显这是一条过原点的直线,这说明弹簧的伸长量与拉力成正比。这个结论是否需要补充条件?上节课我们说过,使用弹簧时不能超过它的弹性限度,否则会使弹簧损坏。那么我们需要补充条件:在弹性限度内。至此,我们通过实验探究并得出弹簧伸长量与它所受拉力大小之间的关系。我们已经知道弹簧所受的拉力能够影响弹簧的伸长量,那么我们能不能反过来利用弹簧的伸长量来反映拉力的大小呢?当然可以,于是小胖子恍然大悟,终于输得心服口服。其实我们可以进一步将弹簧的上端连上吊环,将弹簧的下端连上指针和挂钩,然后再装上刻度盘,刻度盘上方标示力的单位牛顿,这样就变成可以用来测量力的大小的工具——弹簧测力计。那么现在同学们能说出弹簧测力计的原理了吗?

  生:在弹性限度内,弹簧伸长量与它所受拉力的大小成正比。

  师:通过弹簧伸长量来反映拉力的大小,其本质是通过力的作用效果来反映力的大小。那么弹簧测力计该如何使用呢?上学期我们已经学习过刻度尺、秒表、温度计、天平四种测量工具的使用方法。不同测量工具的使用方法有着相同之处,我们可以回忆一下,这些测量工具使用前都需要观察什么?读数时视线都应沿什么方向?记录的数据都应包括哪些部分?现在让我们通过一段视频来一起了解一下弹簧测力计的使用方法。

  (播放视频)

  师:首先测量前要看清弹簧测力计的量程,每一小格代表多少牛和零刻度线。测量时要根据需求选择合适量程的弹簧测力计,指针如果不在零刻度线处,要进行零点校准或以零点读数纠正测量结果。比如这个弹簧测力计的量程是0 - 2.5牛,分度值是0.05牛。指针没有指在零刻度线上,要进行指针调零,测量前要沿弹簧的轴线方向来回拉动挂钩几次,检查弹簧是否被卡住。

  第三点,测量时应竖直向上拉弹簧测力计,待指针稳定后读数,读数时视线要与刻度盘垂直。第四点,测力计不能持久受力,以免引起弹簧的疲劳,加在弹簧测力计上的力不能超过它的最大测量值,否则会损坏测力计。这根弹簧已经没有办法恢复原来的形状,已经失去弹性。看完视频,大家能不能总结一下弹簧测力计的使用方法?使用前需要注意哪几方面?我们听听小博和小乐两位同学的归纳。

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《8年级下册物理 第7章 第2节 弹力 第2课时 逐字稿-4,607字 第5版》.docx
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