高中物理人教版第三章相互作用2彈力 獲獎作品

高中物理新課標教學(xué)設(shè)計第二節(jié)《彈力》教學(xué)設(shè)計永豐中學(xué)物理組【學(xué)習(xí)者分析】①．本人所在學(xué)校屬于省級示范學(xué)校，學(xué)生在初中就已經(jīng)進行了很長時間的探究體驗，因此他們有探究的基礎(chǔ)，優(yōu)點是思維活躍，善于觀察、總結(jié)、提出并回答問題，不過還存在“眼高手低”的問題及實驗器材問題。②．新課程改革打破了以前的應(yīng)試教育模式，教育教學(xué)過程中師生地位平等，充分貫徹以學(xué)生為本，堅持學(xué)生的主體地位，教師的主導(dǎo)地位。③．通過前面的對“重力及相互作用”的學(xué)習(xí)，學(xué)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(xué)習(xí)過程中，也對彈力有了初步感性的認識和一定的理念基礎(chǔ)。在高中教學(xué)中要進一步幫助學(xué)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(xué)生普遍感到難以把握的問題。為此，在這節(jié)課的教學(xué)中要精心設(shè)計實驗，通過形象直觀的實驗教學(xué)幫助學(xué)生突破難點，并讓學(xué)生在親歷探究的過程中，體驗到探究未知世界的樂趣，領(lǐng)悟科學(xué)探究的真諦?！窘滩姆治觥俊稄椓Α肥歉咧形锢硇抡n程（必修1）第三章第二節(jié)的內(nèi)容，是力學(xué)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(chǔ)。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，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(xué)，要先讓學(xué)生親身經(jīng)歷體驗，然后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗“探索彈力的大小與形變量大小之間的關(guān)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(xué)過程中應(yīng)注意滲透?！窘虒W(xué)目標】知識與技能：1．了解彈性、塑性及其在生活中的應(yīng)用；2．研究彈簧伸長長度與拉力的關(guān)系；3．探究彈簧測力計的制作方案，并學(xué)會它的制作和使用。過程與方法：過程與方法1．經(jīng)歷彈性、塑性的體驗，探究彈簧伸長長度與拉力關(guān)系；2．學(xué)習(xí)從實驗數(shù)據(jù)歸納結(jié)論、培養(yǎng)學(xué)生初步的分析、概括能力；3．培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，學(xué)會將理論應(yīng)用于實踐、理論服務(wù)于實踐的能力。情感態(tài)度與價值觀：1．通過對彈簧伸長與受力的探究，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度與協(xié)作精神；2．通過探究活動體驗成功的喜悅，增強對科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流精神，感悟物理與生活的和諧關(guān)系；3．關(guān)注日常生活，樂于將所學(xué)的物理知識應(yīng)用到自然現(xiàn)象和日常生活中去，樂于探索自然的奧妙?！局攸c難點】重點：彈力產(chǎn)生的條件及彈力的方向的判定，胡克定律的內(nèi)容及應(yīng)用難點：接觸的物體是否發(fā)生形變及彈力方向的確定【設(shè)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(xué)生接受，加上學(xué)生們在初中時對彈力已有了一定的感性認識與理論基礎(chǔ)，若只是照本宣科，教學(xué)會很空泛。教師覺得“沒戲可唱”，學(xué)生則有“炒冷飯”之感。因此將彈力這節(jié)課設(shè)計成了探究性學(xué)習(xí)課，采用了“參與──體驗──內(nèi)化──外延”的物理課堂教學(xué)模式，由教師創(chuàng)設(shè)情景，讓學(xué)生自己提出想要知道的問題，在教師的引導(dǎo)下，通過全班同學(xué)的討論，自評和互評來不斷完善。教師在教學(xué)中通過具體的實例、實驗，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，讓學(xué)生主動參與到探究的過程，成為學(xué)習(xí)的主體，積極主動地獲取知識和能力本教學(xué)設(shè)計特別強調(diào)了對實驗的挖掘。通過引入新課時設(shè)計的實驗，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過教學(xué)中的若干個演示實驗的設(shè)計，特別是精心設(shè)計了研究桌面的微小形變實驗，使學(xué)生感悟科學(xué)的探究方法和強化創(chuàng)新的意識。學(xué)生在互動和探索的過程中，培養(yǎng)學(xué)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(xué)變得充實、飽滿、有聲有色?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)】本課以探究式教學(xué)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(xué)方法。（1）本節(jié)課流程設(shè)計：實驗引入（產(chǎn)生疑問）→設(shè)計實驗→學(xué)生探究→分析歸納→得出結(jié)論（解決問題）→拓展應(yīng)用（產(chǎn)生新疑問）。（2）對探究實驗設(shè)計好實驗的內(nèi)容、步驟和表格，便于學(xué)生的探究。（3）教學(xué)中通過設(shè)計演示實驗，多媒體課件動畫演示創(chuàng)設(shè)物理情景，把復(fù)雜抽象的問題形象化，以便于學(xué)生的思考分析?！拘抡n教學(xué)】（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(xué)生在課前自己動手繞制一個小彈簧）（學(xué)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(xué)生親身感受彈力的存在，從而揭示課題《彈力》。（演示實驗）讓學(xué)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(fù)原狀，有的不可以恢復(fù)原狀【結(jié)論】能恢復(fù)原狀的形變，叫彈性形變；不能恢復(fù)原狀的形變，叫非彈性形變。讓學(xué)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(xué)生感覺到，物理很實用，物理就在我身邊，從而調(diào)動起其學(xué)習(xí)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。【提問】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(xué)生猜想】沒有，可能發(fā)生了形變，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(xué)中引導(dǎo)滲透微觀放大的物理思想方法。設(shè)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(xué)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。

【體驗】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(xué)生上臺體驗表演，激發(fā)了學(xué)生的積極心，信心，進一步體會自然科學(xué)的樂趣，領(lǐng)悟科學(xué)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(fù)原狀。引導(dǎo)得到原因，發(fā)生彈性形變的物體要恢復(fù)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(fù)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。【引出概念】我們把這種發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)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(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象，得出彈力產(chǎn)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(shè)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(xué)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方向施力物體恢復(fù)形變的方向受力物體形變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）

（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(fù)的方向。讓學(xué)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(xué)習(xí)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(guān)？（學(xué)生討論回答）：與形變量有關(guān)，與彈簧本身有關(guān)。請學(xué)生自行設(shè)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(guān)系。學(xué)生設(shè)計實驗，然后分組實驗?！緟⒖紝嶒灠咐咳鐖D所示，用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，系統(tǒng)靜止時，彈簧的彈力等于所懸掛鉤碼的總重；彈簧的長度及伸長量可由刻度尺測出。

【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1mm，應(yīng)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(fù)第4步，至少做5組數(shù)據(jù)。彈簧規(guī)格（

）初態(tài)指針對應(yīng)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(guān)系。

【拓展一步】常用的實驗數(shù)據(jù)的處理方法有：計算法（求比值、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(xué)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(xué)習(xí)的意識和能力。（五）媒體重現(xiàn)

得出結(jié)論引導(dǎo)學(xué)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(guān)系。得出如圖所示彈力與彈簧伸長間的函數(shù)關(guān)系圖象。

【結(jié)論】通過分析實驗中的實驗數(shù)據(jù)，可以得到彈簧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(xué)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鞲衅餮菔尽繉鞲衅髋c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(guān)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(guān)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。這個公式實際上是一個定律，叫做胡克定律，是英國科學(xué)家胡克首先發(fā)現(xiàn)的，其中式子中的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(guān)，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(xí)

深化拓展【課堂訓(xùn)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，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(xué)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(xué)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(xué)生形成認真審題、仔細分析的解題習(xí)慣，養(yǎng)成規(guī)范解題格式的習(xí)慣。（七）課堂小結(jié)

理清思路引導(dǎo)學(xué)生在小組分析討論的基礎(chǔ)上進行總結(jié)，幫助學(xué)生形成知識綱要，提高學(xué)習(xí)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