32弹力教学设计.docx
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32弹力教学设计
高中物理学科资源库建设第一阶段研究具体任务
一、高一（上学期）必修教材总体分析
（一）教材编写目的以及对学生能力培养的意义
（二）教材知识体系
分析各模块之间的知识联系，关注知识之间的联系及学段之间的衔接，用图呈现及附简要说明。
（三）分析教材编排的特点
（四）教师教学与学生学习建议
二、教材（模块）的单元教学设计
（一）分析本章节知识结构
（二）绘出本章知识结构联系图
（三）编写本章知识点、题型细目表及本章节课时安排
三、单元课时教案设计
（一）教案编写要求（附范例：
见附1）
1.教案编写要求包含：
课题、教材分析、教学目标、教学重点、教学难点、教法与学法、教学环节设计（教学流程图及每个环节设计意图）、课后反思等内容。
2.要求同步制作教学课件。
3.每个课时在上送研究成果时应包含下列内容：
本节课的课堂教案设计，本节课的PPT课件，本节课相关的图片、音频和视频资料。
（二）单元专题复习
1.典型例题解析及点评
2.本章测验题及详解
四、学期段考、期考题及详解
五、研究性学习
附1：
教案范例：
课题：
§1.3.2弹力
使用时间：
年 月 日
教材分析：
《弹力》是高中物理新课程（必修1）第三章第二节的内容，是力学的核心内容之一，在整个高中物理中占有相当重要的地位，是以后正确进行受力分析的基础。
教材从物体的明显形变引入，继而通过放大的思想演示“微小形变”的过程中，用实例分析引出了形变、弹性形变的概念，进一步形成了弹力的概念；并运用弹力的概念分析常见支持力、压力和绳子的拉力这几种弹力产生的原因和方向。
对于胡克定律的教学，教材虽给出了F-X图，但需要先让学生亲身经历体验，引导学生设计实验“探索弹力的大小与形变量大小之间的关系”，这种先从感性认识出发，上升到理性认识，再通过实验检验并进行具体运用的研究办法十分重要，在教学过程中应注意渗透。
学习起点分析：
通过前面的对“重力及相互作用”的学习，学生已经对力的三要素及作用效果等有了一定的了解。
而且在初中阶段的学习过程中，也对弹力有了初步感性的认识和一定的理论基础。
教学目标：
（一）知识与技能
1．学生知道形变和弹性形变，能识别常见的形变。
知道任何物体都会发生形变。
2．学生知道弹力及弹力产生的条件，会判断弹力的有无及弹力的方向。
3．学生知道胡克定律的表达式，了解劲度系数的单位、符号及物理意义，并能运用胡克定律解决有关问题
4．学生知道胡克定律的图象的意义，掌握利用图象法计算劲度系数的方法。
（二）过程与方法
1．学生经历弹力概念的形成过程，加深对弹力概念的理解，初步领会物理概念建立的方法。
2．学生尝试应用弹力概念分析一些生活中弹力产生的条件和方向，初步学会应用物理概念分析物理问题的思路和方法。
2．学生通过分组“探究弹簧的弹力与形变量之间的关系”的实验，培养学生自己动手设计实验和操作实验的能力，提高学生自主、探究和合作学习的能力。
3．学生通过对实验数据处理，学会使用图象法分析数据的方法。
（三）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中的重要作用。
在用简单器材显示微小形变的过程中，体会放大法的实验思想，感受学习物理的乐趣。
2．通过学习弹力在生产和生活中的应用，发展将知识服务于人类的愿望。
3．从任何物体都能发生形变入手，培养学生用实事求是的科学态度去认识事物本来面目，不被表面现象所迷惑的科学观。
教学重点：
1．弹力有无的判断和弹力方向的判断。
2．自主设计实验探索弹簧的弹力与伸长量的关系及实验操作。
教学难点：
弹力有无的判断及弹力方向的判断。
教学资源：
细铁丝、刻度尺、钢锯条、弹簧（两个）、海绵、橡皮泥、白纸，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）、小车（两辆）、橡皮筋、小球、皮球、薄板、演示胡克定律用的米尺、弹簧、钩码（每人一套）等等
教法与学法：
讲授法、演示法、探究法
教学建议：
弹力产生的原因及其方向的判定，是学生普遍感到难以把握的问题。
为此，在这节课的教学中要精心设计实验，通过形象直观的实验教学帮助学生突破难点，顺利完成弹力概念的建立，特别注重让学生在亲历概念的建立过程，回归物理教学注重思维培养的本质。
教学环节设计：
结合教材知识内容和教学目标，本课的教学环节及时间分配如下：
形变的分类：
弹性形变与塑性形变（5分钟）
飞机在航空母舰上降落视频
（5分钟）
微小形变的放大（5分钟）
感性体验分类研究
新课引入思维拓展
从弹性形变理解弹力的方向
（8分钟）
弹力产生的条件（5分钟）
归纳升华
实验探究
通过实验学习胡克定律
（6分钟）
从弹性形变理解弹力的大小
（6分钟）
深化研究
教学过程：
教学环节
教学内容
师生活动
教学意图
一、新课引入
（约5分钟）
知识回顾：
力的作用效果
创设情境：
舰载机在航空母舰上降落视频。
问题：
航空母舰可以供飞机起飞和降落，但是航空母舰没有这么长的跑道，飞机怎样才能安全降落呢？
航空母舰上的阻拦索起到什么作用呢？
相关资料：
在航空母舰上降落的飞机，必须使尾钩钩住甲板上的4根阻拦索之一，才能使飞机较快停下。
阻拦索是用高强度钢丝编制成的钢缆，产生的弹力能够使速度为241km/h、质量重达24500kg的飞机在2秒钟之内停下来，滑行距离不超过96米。
引入弹力概念
老师提问，学生回答，力可以改变物体的运动状态或改变物体的形状。
观看舰载机在航空母舰上降落视频。
体会弹力在生活应用，感受生活中的物理之美
二、新课教学
例题分析及应用举例
课时小结
课后作业
板书设计
教学反思
一、弹力的初步认识
1、形变
学生实验（学生用手边器材或老师提供器材）
实验1：
钢尺在手的作用下弯曲
实验2：
弹簧被拉长或压短
实验3：
海绵受力而被压缩、弯曲与扭转
实验4：
橡皮棒的扭转
实验5：
橡皮泥形状变化
实验6：
纸张被手揉皱
﹍﹍
提出问题：
这几个实验共同的特征是什么?
学生通过亲身体验，仔细观察，思考，归纳出答案
学生回答：
（它们的形状都发生了变化，还有的体积发生了变化）
通过老师引导，学生归纳出：
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.形变的分类
演示实验
实验1：
弹簧的拉伸和压缩。
实验2：
橡皮泥的形变。
学生观察:
弹簧的形变是在外力撤销后能恢复原状，而橡皮泥的形变在外力撤销后不能恢复原状。
老师归纳：
物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变。
有些物体在形变后撤去作用力时不能够恢复原状，这种形变叫做塑性形变。
学生实验3：
学生在弹性限度拉弹簧。
学生实验4：
学生使劲把弹簧拉长至变形。
问题：
这个实验说明什么问题？
学生通过观察和感受，归纳出：
发生弹性形变的物体有一个弹性限度，弹性形变只能发生在弹性限度内。
超出弹性限度，物体将发生非弹性形变——弹性限度。
3、微小形变的观察
演示实验
实验1：
用手挤压一个扁平空玻璃瓶
实验2：
把一本稍厚一点的书压在桌面上。
问题：
接触面有形变发生吗？
演示实验：
实验1：
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；
图1
实验2：
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。
学生观察到了微小的形变。
（如果实验室无此装置，可参阅资源库相关视频）
图2
视频片段演示举例：
钓鱼时钓鱼杆的形变，绳的扭转，皮球与薄板接触时，网球与球拍接触时都有形变。
总结：
很多形变虽然肉眼无法观察，但是通过一些特别的方法我们可以将微小形变放大。
二、弹力的概念
演示实验：
用小车压缩弹簧，观察小车的运动情况；用小车压缩橡皮泥，观察小车的运动情况。
1、弹力：
发生弹性形变的物体，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。
2、产生弹力的两个条件：
直接接触并且发生弹性形变。
3、弹力的三要素
（1）作用点：
相互间有弹力作用的两物体接触面（点）
（2）大小：
具体情况具体分析
（3）常见弹力的方向
例1、挤压形变：
书对桌子压力F1和桌子对书支持力F2
例2、、拉伸、压缩形变：
（A）弹簧的弹力
形变方向
弹力方向
形变方向
弹力方向
（B）绳子的弹力
绳子对灯泡的拉力
形变方向
显示绳子的微小形变实验：
在麻绳上套一个半径比麻绳差不多的铁环，使其在麻绳竖直时恰不能下滑。
用手往竖直方向拉麻绳，观察铁环的运动情况。
分析：
（1）铁环发生了怎样的变化？
（2）为什么会发生这样的变化？
（若实验做不了，可播放资源库相关视频）
（C）杆的弹力
三、探究弹簧弹力的大小
1、探究目的：
弹簧的弹力与伸长量的关系
2、实验原理：
用悬挂钩码的方式给弹簧施加拉力，根据二力平衡原理，当钩码处于静止状态时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的重力，另弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测量（如下图所示），通过多组测量探究弹力与伸长量的关系。
原长L0
L
⊿x伸长量
3、注意事项:
（1）伸长量⊿x=L-L0，同理解释弹簧压缩量；
（2）待钩码稳定后再读数，包括钩码质量和弹簧长度（注意有效数字）；
（3）不能超过弹性限度；
（4）多测几组数据，一般不少于六组。
4、数据：
自然状态下弹簧指针所指的刻度L0＝ （cm）
次数
1
2
3
4
5
6
弹簧的弹力（N）
后来指针所指的刻度（cm）
弹簧的形变量（cm）
5、图像处理数据
6、结论：
通过分析实验数据得出，在误差范围内，弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长量（或压缩量）△X成正比。
即F=k△X，式中的k称为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，单位符号是N/m，不同的弹簧劲度系数是不同的。
这个规律叫做胡克定律。
（备注）学生操作步骤：
（1）调节实验装置，使刻度尺与弹簧平行放置，检查是否能正常读数。
（2）读出弹簧在自然状态下指针所对应的刻度，记为X0.（3）在弹簧下端悬挂一50g钩码，待稳定后读出弹簧指针所指刻度X1，记录在实验数据表格中。
（4）按步骤（3）逐个增加砝码，得出至少5组数据，填入表格中。
（5）在坐标纸中，以弹簧弹力F为纵坐标，弹簧伸长量△X为横坐标，描出各数据点，拟合后得出弹簧弹力与伸长量的关系。
四、例题剖析及课堂练习
知识点1、对形变和弹力的理解
例1、关于弹力，下列说法中正确的是（）
A.形变微小时，弹力很小
B.形变量越大，弹力就越大，弹力大小总是与形变量成正比的
C.放在水平桌面上的书对桌面的压力就是物体所受的重力
D.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力
针对训练1、关于弹力下列说法中，正确的是（ ）
A．闹钟是由发条的弹力带动指针走动的，电子钟不是由发条的弹力带动指针走动的
B．用细杆拨动水中的木头，木头受到的弹力是由于木头发生形变而产生的
C．绳对物体拉力的方向总是沿绳而指向绳收缩的方向
D．木块放在桌面上受到向上的弹力，是由于木块发生微小形变而产生的
知识点2、弹力产生条件的理解
例2、如图所示，细绳下悬挂一小球D，小球与光滑的静止斜面接触，且细绳处于竖直状态，则下列说法中正确的是（）
A．斜面对D的支持力垂直于斜面向上
B．D对斜面的压力竖直向下
C．D与斜面间无相互作用力
D．因D的质量未知，所以无法判定斜面对D支持力的大小和方向
针对训练2、分析下面几幅图中接触处是否有弹力，说明理由（各接触面间光滑）。
知识点3、弹力方向的分析
例3、质量均匀的钢管，一端支在水平地面上，另一端被竖直绳悬吊着，试画出地面和绳子对钢管的弹力？
例4、如图，一根筷子放在光滑的碗内，筷子与碗壁、碗边都没有摩擦。
试画出碗壁、碗边对筷子的弹力？
针对训练3、作出图中物块、球、杆等受到各接触面作用的弹力示意图．
知识点4、弹簧弹力的大小
例6．一根轻质弹簧，当它受到10N的拉力时，长度为12cm，当它受到25N的拉力时长度为15cm，问弹簧不受力时的自然长度为多少？
该弹簧的劲度系数为多少？
当受到20N的压力时，其长度为多少？
（均在弹性限度内）
针对训练4、某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码，做实验研究弹力与弹簧伸长量的关系。
下表是该同学的实验数据。
实验时弹力始终没有超过弹性限度。
钩码质量m/kg
0
30
60
90
129
150
弹簧总长度l/cm
6.0
7.2
8.3
9.5
10.6
11.8
（1）据实验数据在坐标系中作出弹力与伸长量之间的关系
（2）根据图像计算弹簧的劲度系数为多少？
五、课堂小结
1、弹力：
发生了弹性形变的物体由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生的力。
2、产生的条件：
（1）直接接触
（2）发生弹性形变
3、常见的弹力有：
压力、支持力、拉力等。
至于弹力的方向通常有以下几种情形：
（1）面与面、圆弧面与面，垂直于面指向受力物体
（2）点与面，垂直于面指向受力物体
（3）绳的拉力，沿绳指向绳子收缩的方向
（4）杆的弹力，不一定沿杆的方向
4、弹簧弹力的大小：
（1）定性：
形变越大，弹力越大
（2）定量：
弹簧弹力公式：
F=k△X
1、课后P56问题与练习第2、3题
2、观察生活中的弹力应用，做一个弹力应用模型或写一篇关于弹力应用的小论文。
§3.2弹力
一、弹性形变
1、定义：
撤去作用力时能够恢复原状的形变，叫做弹性形变
2、形变按照是否能恢复原状可分为弹性形变和塑性形变
二、弹力
1、定义：
发生弹性形变的物体在恢复原状的过程中，产生的作用力
2、产生条件：
（1）物体间是否直接接触；
（2）存在弹性形变
3、方向：
（1）压力的方向垂直于支持面而指向被压物体；
（2）支持力的方向垂直于支持面而指向被支持物体；
（3）绳的拉力方向总是沿着绳指向绳收缩的方向
（4）杆的弹力并不一定沿杆的方向，要具体问题具体分析
三、弹簧弹力：
胡克定律
1、弹力的大小跟弹簧的伸长量成正比
2、表达式：
F=kx
3、k称为弹簧的劲度系数，单位是N/m
学生亲身体验，激发兴趣
老师演示，学生对比观察发现弹簧、橡皮泥两者形变的不同。
建立弹性形变的概念。
进一步形成弹性限度的概念。
老师引导学生，把书本放在手板上，托着书本，感受压力。
学生猜想：
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。
那到底是有没有形变呢？
如果发生了形变，怎么证明？
老师引导学生讨论后，演示实验1、2，学生观察实验1中液柱的升降、实验2中光点的移动，并思考老师问题。
老师演示，学生观察两种情形下小车的运动情况。
小车在弹簧的作用下会运动；橡皮泥不能使小车运动。
进一步形成弹力概念，总结出弹力的条件。
老师引导学生回顾实验1，分析压力和支持力的形成情况。
思路：
谁发生了形变，谁要恢复原状，对谁施加了弹力。
如何显示绳子的微小形变。
老师可引导学生讨论，然后演示实验。
注意杆的弹力并不一定沿杆方向。
老师指导学生设计实验，合理规划实验步骤，记录并处理实验数据。
师生共同总结实验结论。
讲练结合，巩固知识
注意：
平面的弹力垂直于平面指向被支持的物体；绳子的弹力沿着绳子指向绳子收缩的方向
注意：
支撑点的弹力垂直于跟它接触的平面（或曲面的切平面）指向被支持的物体
注意：
若接触面是球面，弹力方向的延长线或反向延长线过球心。
小结提升
学生直观感受弹力，增强学生的积极性，同时提高学生的观
察力。
通过各种方法将微小形变放大，开拓学生思维，开阔学生眼界。
通过正反例对比，形成弹力的概念。
通过实验分析常见的几种弹力及其方向，深化学生的感性认识，让理论与实践高度结合。
设计探究实验得出胡克定律，增强学生的科学探究意识，培养学生的科学探究能力。
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