高中物理必修1第三章第二節(jié)《彈力》的教學設計方案

1、彈力教學設計一、設計思想高一新生正處于從初中物理向高中物理跨越階段的特點， 本節(jié)教材在文字敘述上非常簡潔并配有大量的插圖。內(nèi)容直觀、感性， 較易為學生接受，加上學生們在初中時對彈力已有了一定的感性認識與理論基礎，若只是照本宣科，教學會很空泛。教師覺得“沒戲可唱”，學生則有“炒冷飯”之感。因此將彈力這節(jié)課設計成了探究性學習課，采用了“參與體驗內(nèi)化外延” 的物理課堂教學模式， 由教師創(chuàng)設情景， 讓學生自己提出想要知道的問題， 在教師的引導下， 通過全班同學的討論，自評和互評來不斷完善。教師在教學中通過具體的實例、 實驗，激發(fā)學生的求知欲望， 讓學生主動參與到探究的過程， 成為學習的主體，積極主動地

2、獲取知識和能力本教學設計特別強調(diào)了對實驗的挖掘。 通過引入新課時設計的實驗， 培養(yǎng)學生的問題意識和激發(fā)學生的學習興趣。 通過教學中的若干個演示實驗的設計， 特別是精心設計了研究桌面的微小形變實驗，使學生感悟科學的探究方法和強化創(chuàng)新的意識。學生在互動和探索的過程中，培養(yǎng)學生的合作精神、 獲得探究的成功體驗， 使原本平淡的課堂教學變得充實、 飽滿、有聲有色。二、教材分析彈力是高中物理新課程（必修1）第三章第二節(jié)的內(nèi)容，是力學的核心內(nèi)容之一，在整個高中物理中占有相當重要的地位，是以后正確進行受力分析的基礎。其重點是彈力產(chǎn)生的原因及彈力的方向， 難點是常見的彈力方向的確定。 教材從物體的明顯形變引入，

3、 繼而通過放大的思想演示“微小形變”的過程中，用實例引出了形變、彈性形變和彈力的概念。并通過研究形變來探究彈力產(chǎn)生的原因、彈力的方向和作用點，探究支持力、 壓力和繩子的拉力這幾種彈力產(chǎn)生的原因和方向。 對于胡克定律的教學， 要先讓學生親身經(jīng)歷體驗， 然后引導學生設計實驗“探索彈力的大小與形變量大小之間的關系”，這種先從感性認識出發(fā)，上升到理性認識， 再通過實驗檢驗并進行具體運用的研究辦法十分重要，在教學過程中應注意滲透。三、學情分析通過前面的對 “重力及相互作用”的學習， 學生已經(jīng)對力的三要素及作用效果等有了一定的了解。而且在初中階段的學習過程中，也對彈力有了初步感性的認識和一定的理念基礎。在

4、高中教學中要進一步幫助學生深化對彈力的理解。彈力產(chǎn)生的原因及其方向的判定，是學生普遍感到難以把握的問題。 為此，在這節(jié)課的教學中要精心設計實驗， 通過形象直觀的實驗教學幫助學生突破難點， 并讓學生在親歷探究的過程中， 體驗到探究未知世界的樂趣， 領悟科學探究的真諦。四、教學目標（一）知識與技能1知道形變和彈性形變，能識別常見的形變。知道任何物體都會發(fā)生形變。2知道彈力及彈力產(chǎn)生的條件，會判斷彈力的有無及彈力的方向。3知道胡克定律的表達式，了解勁度系數(shù)的單位、符號及物理意義，并能運用胡克定律解決有關問題4知道胡克定律的圖象的意義，掌握利用圖象法計算勁度系數(shù)的方法。（二）過程與方法1培養(yǎng)學生根據(jù)彈

5、力產(chǎn)生的條件分析彈力方向的能力。2通過分組“探究彈簧的彈力與形變量之間的關系”的實驗，培養(yǎng)學生自己動手設計實驗和操作實驗的能力，提高學生自主、探究和合作學習的能力。3知道實驗數(shù)據(jù)處理中常用的方法，嘗試使用圖象法進行處理數(shù)據(jù)。（三）情感態(tài)度與價值觀1真實準確地記錄實驗數(shù)據(jù)，體會科學的精神和態(tài)度在科學探究過程中的重要作用。在用簡單器材顯示微小形變的過程中，體會放大法的實驗思想，感受學習物理的樂趣。2通過學習彈力在生產(chǎn)和生活中的應用，發(fā)展將知識服務于人類的愿望。3從任何物體都能發(fā)生形變?nèi)胧?，培養(yǎng)學生用實事求是的科學態(tài)度去認識事物本來面目，不被表面現(xiàn)象所迷惑的科學觀。五、重點難點（一）教學重點1彈力有

6、無的判斷和彈力方向的判斷。2自主設計實驗探索彈簧的彈力與伸長量的關系及實驗操作。（二）教學難點彈力有無的判斷及彈力方向的判斷。六、教學策略與手段本課以探究式教學模式為主，結(jié)合問題法、演示法、啟發(fā)法、歸納法、多媒體輔助法等教學方法。（ 1）本節(jié)課流程設計：實驗引入（產(chǎn)生疑問）設計實驗學生探究分析歸納得出結(jié)論（解決問題）拓展應用（產(chǎn)生新疑問）。（ 2）對探究實驗設計好實驗的內(nèi)容、步驟和表格，便于學生的探究。（ 3）教學中通過設計演示實驗，多媒體課件動畫演示創(chuàng)設物理情景，把復雜抽象的問題形象化，以便于學生的思考分析。七、教學準備細鋼絲、鋼鋸條、彈簧、海綿、橡皮泥、白紙，通過橡皮塞插有細玻璃管的橢圓形

7、玻璃瓶、激光光源、平面鏡及支架（兩套）、小車、橡皮筋、氣球、纖維板、演示胡克定律用的米尺、彈簧、鉤碼、力傳感器等等。八、教學過程（一）活動中感悟親歷體驗（課前每小組分發(fā)一根細鋼絲，讓學生在課前自己動手繞制一個小彈簧）（學生實驗）用細鋼絲繞制的小彈簧，輕輕地拉一拉或壓一壓，感受彈簧被拉伸或壓縮的同時，手受到了力的作用。【思考】 這種力是什么性質(zhì)的力？它產(chǎn)生的條件是什么？它的大小、方向和作用點又如何呢？讓學生親身感受彈力的存在，從而揭示課題彈力。（演示實驗）讓學生了解物體的形變。（小組討論）上面的這些形變有什么特點：有的形變可以恢復原狀，有的不可以恢復原狀【結(jié)論】能恢復原狀的形變，叫彈性形變；不能

8、恢復原狀的形變，叫非彈性形變。讓學生舉例在日常生活中所發(fā)現(xiàn)或觀察到的一些形變， 看看哪些是彈性形變哪些是非彈性形變。（播放視頻）：釣魚時釣魚桿的形變，繩的扭轉(zhuǎn)，皮球與地面接觸時，網(wǎng)球與球拍接觸時都有形變。觀看視頻， 形成印象，物體的形變、 由于形變而產(chǎn)生的彈力在現(xiàn)實生活中很常見的。讓學生感覺到，物理很實用，物理就在我身邊，從而調(diào)動起其學習物理的興趣。（二）放大形變突破難點一本書放在桌子上，我們知道書本對桌子有壓力，桌子對書本有支持力?！咎釂枴?那么壓力和支持力又是怎樣產(chǎn)生的呢？會不會也象彈簧一樣由于物體的形變而產(chǎn)生的呢？若有這個形變與彈簧、橡皮條的形變有什么不一樣？【學生猜想】沒有，可能發(fā)生了

9、形變，但是由于形變量太小，所以肉眼觀察不出來。我們怎樣來體現(xiàn)微小的形變量。在課堂教學中引導滲透微觀放大的物理思想方法。設計微小形變實驗，在一個大桌上放兩個平面鏡，用小型激光源發(fā)射激光照射平面鏡M，用力壓桌面，讓一束光依次被兩面鏡子反射， 通過反光鏡的放大原理可以使墻上的光點移動很大的距離。通過放大的思想演示“微小形變”的過程，讓學生認識到任何物體受到外力作用后都會發(fā)生形變的事實?！倔w驗】如圖所示，用手壓扁平瓶子半長軸的不同部位，以細線標記處為基準點，發(fā)現(xiàn)細管中的液面上升或下降， 通過觀察液面的升降可以判斷瓶子發(fā)生形變。 請幾個學生上臺體驗表演，激發(fā)了學生的積極心，信心，進一步體會自然科學的樂趣

10、，領悟科學探究的真諦。（演示實驗）彈簧在較大的力作用下始終處于拉伸狀態(tài)，不能恢復原狀。引導得到原因， 發(fā)生彈性形變的物體要恢復原狀是有條件的，不能超過一定的限度，超過一定的限度，即使撤去力的作用，也不會恢復原狀，這種限度叫做彈性限度。從而說明，彈簧秤不能稱量過大的物體的原因?！疽龈拍睢?我們把這種發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用， 這種力叫做彈力。 像上面我們所熟知的拉力、 壓力和支持力就是最常見的幾個彈力。（三）分析類比引出條件（對比實驗）被拉長的彈簧使小車右運動，處于原長的彈簧使小車保持靜止，橡皮泥被小車壓縮，放手后小車不動。引導學生分析實驗現(xiàn)象，得出彈力產(chǎn)

11、生的條件有兩個：直接接觸并且發(fā)生彈性形變。力是矢量，彈力也是矢量，設計師生共同完成演示實驗，體會彈力方向。（演示實驗） A書本（裝水氣球）與桌面（纖維板）間相互擠壓，并讓學生完成表格中的內(nèi)容（加括號的內(nèi)容）。B用電線懸掛著的電燈（用水氣球替代燈泡，用橡皮筋代替電線）與電線的相互拉伸。內(nèi)容彈力方向 施力物體施力物體形變的施力物體恢復受力物體形變方向形變的方向的方向書本對桌面的壓力（向下） （書本）（向上）（向下）（向下）桌面對書本的支持力（向上） （桌面）（向下）（向上）（向上）電燈對電線的拉力（向下） （電燈）（向上）（向下）（向下）電線對電燈的拉力（向上） （電線）（向下）（向上）（向上）（

12、小組討論）利用表格對實驗現(xiàn)象進行分析的過程中，概括出壓力、支持力、繩子的拉力都是彈力以及這三種力的產(chǎn)生原因和方向?！窘Y(jié)論】 彈力是由于施力物體發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生，彈力的方向總是指向施力物體形變恢復的方向。 讓學生真切地感受到書與桌面、 電線與電燈的形變情況， 用直觀性降低學習的臺階。（四）自主探究，尋找規(guī)律（演示實驗）：三個彈簧，兩個一樣。不一樣的兩個彈簧上掛一個質(zhì)量相同的鉤碼，另一個掛兩個鉤碼。并提出彈簧彈力的大小與哪些因素有關？（學生討論回答）：與形變量有關，與彈簧本身有關。請學生自行設計一個實驗，實驗的目的是尋找與彈簧的彈力與形變量的關系。學生設計實驗，然后分組實驗?！緟⒖紝嶒灠咐咳鐖D

13、所示， 用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，碼的總重；彈簧的長度及伸長量可由刻度尺測出。系統(tǒng)靜止時， 彈簧的彈力等于所懸掛鉤【注意事項】（ 1）本實驗要求定量測量，因此要盡可能減小實驗誤差。標尺要豎直且緊靠指針以減小讀數(shù)帶來的誤差，每次改變懸掛鉤碼個數(shù)后，要待系統(tǒng)穩(wěn)定后再讀數(shù)。（ 2）實驗中所提供的米尺精確度為1 mm，應估讀一位。彈簧組的說明書已說明每個彈簧的彈性限度，注意不要超過它的彈性限度使用?！窘ㄗh做法】（ 1）選擇器材：從彈簧組中選擇一只彈簧懸掛在鐵架臺的杠桿上：從實驗桌上選擇合適的鉤碼。（將班級分成兩大組，選用不同的彈簧進行實驗，進行對比實驗）（ 2）首先將實驗裝置調(diào)整妥當（如整個裝置

14、是否豎直平穩(wěn)，標尺與彈簧的距離是否合適，標尺面與彈簧上的指針是否在同一平面內(nèi)，是否便于讀數(shù)等）。（ 3）讀出彈簧自然下垂時指針所指刻度。（ 4）懸掛 50g 鉤碼一個，待穩(wěn)定后，讀出彈簧上指針所指刻度并計算出彈簧的伸長量記入表格。（ 5）逐個增加鉤碼，重復第4 步，至少做5 組數(shù)據(jù)。彈簧規(guī)格（）初態(tài)指針對應刻度（X0/m）彈簧的彈力（F/N）指針所指刻度（X/m）彈簧改變量（X/m）（ 6）圖象法處理數(shù)據(jù)：在下面的坐標紙上， 以彈簧彈力為縱軸， 彈簧伸長量為橫軸建立坐標系，如圖所示。描出 5 個特殊點，以尋找彈簧彈力和彈簧伸長量之間的關系?！就卣挂徊健砍Ｓ玫膶嶒灁?shù)據(jù)的處理方法有：計算法（求比值

15、、求積、求和、求差等）和圖象法兩種。 兩者比較，圖象法處理數(shù)據(jù)更為直觀、更容易得出物理變化規(guī)律， 且該種方法處理數(shù)據(jù)能更好地減小實驗的偶然誤差。請各實驗小組派代表上講臺，用實物投影展示實驗結(jié)果，并對實驗探究情況進行交流。讓學生通過隨堂實驗和親身經(jīng)歷的探究性實驗， 在經(jīng)歷體驗中， 提高合作學習的意識和能力。（五）媒體重現(xiàn)得出結(jié)論引導學生運用Excel 軟件利用圖象法進行實驗數(shù)據(jù)處理。在坐標紙上， 以彈簧彈力為縱軸，彈簧伸長量為橫軸如圖所示建立坐標系， 描出 5 個點， 以尋找彈簧的彈力與彈簧伸長量間的關系。得出如圖所示彈力與彈簧伸長間的函數(shù)關系圖象?！窘Y(jié)論】通過分析實驗中的實驗數(shù)據(jù)，可以得到彈簧

16、彈力的大小與彈簧的形變量成正比。為了實驗結(jié)果更具有說服力， 幫助學生提高分析綜合信息的能力， 借助 DIS 系統(tǒng)研究彈力問題。實驗變得方便靈活、操作簡單，條理清晰，同時也讓實驗更具現(xiàn)代科技氣息?！玖鞲衅餮菔尽?將傳感器與彈簧的掛鉤相連， 用傳感器把彈簧彈力隨形變量變化的信息采集到電腦上。給彈簧施加任意由小到大的力，在計算機屏幕上顯示以彈簧彈力為縱軸、彈簧伸長量為橫軸的彈簧的彈力與其伸長量間的關系圖象是一條過原點的傾斜向上的直線。【總結(jié)】我們可以用一個公式F kx 來表示這種關系。其中F 是彈簧受到的彈力大小，x 是彈簧的形變量，既可以是彈簧的伸長量，又可以是彈簧的壓縮量。中的這個公式實際上是

17、一個定律，叫做胡克定律， 是英國科學家胡克首先發(fā)現(xiàn)的，其中式子k 是彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛每米，符號是N m。生活中常說有的彈簧“硬”，有的彈簧“軟”指的就是它們的勁度系數(shù)不同。彈簧的勁度系數(shù)跟彈簧絲的粗細、材料、彈簧的直徑、 繞法、彈簧的長度等量有關，這個量反映了彈簧的特性。式中的 x 是彈簧的形變量，即伸長或縮短的量。（六）鞏固練習深化拓展【課堂訓練】1下列說法中，正確的是（）A鬧鐘是由發(fā)條的彈力帶動指針走動的，電子鐘不是由發(fā)條的彈力帶動指針走動的B用細桿撥動水中的木頭，木頭受到的彈力是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的C繩對物體拉力的方向總是沿繩而指向繩收縮的方向D木塊放在桌面上受到向上的彈力，

18、是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的解析：鬧鐘跟電子鐘的工作原理是不同的， 鬧鐘是利用發(fā)條的彈力帶動指針起動的， 而電子鐘則是一種機械運動， 跟鬧鐘不一樣。 而產(chǎn)生彈力的原因是施力物體發(fā)生了形變而產(chǎn)生的。繩子上拉力的方向是沿繩而指向繩收縮的方向。故選項是A、 C。2一根輕質(zhì)彈簧，當它受到10N的拉力時，長度為12cm，當它受到25N的拉力時長度為 15cm，問彈簧不受力時的自然長度為多少？該彈簧的勁度系數(shù)為多少？當受到20N 的壓力時，其長度為多少？（均在彈性限度內(nèi)）解析： 有些同學往往把彈簧的原長、彈簧的長度、彈簧伸長的長度混淆起來。有的同學還把彈簧被壓縮時的彈簧形變量與彈簧伸長量混淆起來。幫助學生形成認真審題、仔細分析的解題習慣，養(yǎng)成規(guī)范解題格式的習慣。（七）課堂小結(jié)理清思路引導學生在小組分析討論的基礎上進行總結(jié)，幫助學生形成知識綱要，提高學習的水平?！究偨Y(jié)】 a 形變和彈性形變b彈力的概念b彈力的有無與彈力方向的d胡克定律的表達式，勁度系數(shù)的單位、符號及物理意義e確定彈簧彈力大小的計算【課外研究】我們在物理中會碰到許多彈力，但他們的方向是有共同規(guī)律的，你能不能找出？這個問題希望大家根據(jù)書本在課后去找資料、 同學間相互討論來完成一篇關于更一般的彈力方向的規(guī)律的小論文。九、教學反思上完這一節(jié)課，回顧一下，有以