高中物理 32《弹簧形变和弹力》教学设计 新人教版必修1.docx
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高中物理32《弹簧形变和弹力》教学设计新人教版必修1
2019-2020年高中物理3.2《弹簧形变和弹力》教学设计新人教版必修1
一、说教材
（一）教材的特点分析
形变与弹力的知识跟人们的日常生活紧密相连，因此学习它有广泛的现实意义。
本节的特点之一是：
演示实验和探究实验直接使学生参与到探究物理规律的过程，体验学物理的乐趣。
特点之二是：
先研究比较常见的各种形变，后研究与形变有关的弹力，符合学生由感性到理性的认知过程。
特点之三是：
基础概念多，演示实验多，再加上学生的探究实验，故容量较大，需仔细安排，做到时间分配合理，条理清晰。
（二）教学目标
按教学大纲要求，结合新课程理念，我设计如下的三维目标。
1．知识与技能
⑴知道形变、弹性形变的概念，理解弹性限度。
⑵知道什么是弹力，掌握弹力产生的条件。
⑶知道压力、支持力、绳子的拉力都是弹力，会确定它们的方向。
⑷知道形变与弹力的关系，掌握胡克定律。
2．过程与方法
观察演示实验，把看到的现象与已有的经验结合起来；经历探究弹簧形变与弹力的关系，了解科学探究的方法。
3．情感态度与价值观
在探究物理规律的过程中，学生感受学习物理的乐趣，把亲自探究出的规律与平时对弹力的认识相结合，体会物理规律的价值。
（三）教学重点、难点
●由于大量的力学现象中都要对弹力的产生条件及其方向进行判断，并且要明确相互接触的物体是否产生弹力及方向如何？
而且弹簧所产生的弹力贯穿知识的前后，因此我把重点内容确定为：
⑴弹力产生的条件及其方向的判断。
⑵探究弹簧弹力的规律。
●由于学生对微小形变难于确定而且对其是否产生弹力及其方向不好判断，因此我把探究微小形变的方法作为难点。
二、说教法与学法
教法：
物理教学是以实验探究为基础的，重在启发思维，教会方法。
本节课利用多媒体辅助教学、创设情景──观察──分析──猜想──实验探究──交流讨论──归纳总结相结合的教学方法。
学法：
学生是课堂教学的主体，新课程理念更重视在教学过程中对学生的学法指导。
本节课的教学过程中通过观察生活中的常见形变，巧用引导性提问，激发学生的积极性，让学生在轻松、自主、讨论的学习氛围中总结出本节的主要内容从而完成学习任务。
三、说学情分析
学生目前对形变和弹力有一定的感性认识但是不够深入；知道支持力、压力都是弹力，但是不能够概括产生的原因。
因此我采取引导、启发的教学方式。
四、教学用具
⑴演示用具：
弹簧、钢丝、激光笔、细竹竿、微小形变放大器一套、已拉坏了的弹簧、钢尺。
⑵学生探究实验用具：
铁架台（带支架），两个原长一样但劲度系数不一样的弹簧、刻度尺、钩码10个、长20cm的细铁丝。
五、教学设计流程图
六、说教学设计
基于以上分析，为使本堂课围绕重点、突破难点，同时让学生在课堂教学中能力得到提高，我设计如下教学过程。
（一）创设情景认识形变
由同学们已有的形变知识入手，引入新课。
教师演示：
①弹簧的压缩形变；②弹簧的拉伸形变③视频播放：
竹竿形变、钢丝的扭转形变。
得出形变的概念及各类形变。
[设计意图：
我从生活情景中引入新课，是为了激发学生的好奇心，为学生学习重点和难点内容作铺垫。
]
设问：
摩天大楼在风的吹拂下会不会摆动，发生形变吗？
演示微小形变放大实验：
由于这种形变不容易观察，会使学生产生疑问：
到底有没有发生形变？
解决的办法是微小形变的演示实验。
为什么光点会往下移？
让学生带着问题思考后得出结论：
是由于桌面发生了形变，但是形变不明显。
为后面解决压力和支持力都是弹力做好铺垫。
[设计意图：
使学生知道“放大”是一种科学探究的方法。
]
（二）探索弹性形变的概念，理解弹性限度
创设物理情景：
学生演示弹簧拉伸，压缩都可以恢复原状；橡皮泥被压缩后不能恢复原状。
学生概括：
得出弹性形变和范性形变的概念。
用较大的力拉弹簧和橡皮筋，结果被拉坏了。
学生概括：
得出弹性限度的概念。
教师总结规范概念。
[设计意图：
演示生活例子，多联系实际，利用学生头脑中已有的物理知识，自主概括概念，最后老师总结；突出了以学生为主体的教学理念，有利于学生加深对物理概念的理解。
]
（三）探索弹力
演示实验：
（播放视频）
1．弹力的概念。
2．常见弹力及其方向的确定。
⑴压力；⑵支持力；⑶绳子的弹力
让学生知道桌面受到的压力是由于拳头形变产生的，拳头受到的支持力是由于桌面形变产生的。
接着引导学生探索绳子弹力的产生及其方向的确定。
●判断如图所示，相互接触的A、B两小球间是否有相互作用的弹力。
采用“假设法”分析，让学生知道相互接触的物体不一定有弹力。
3．总结产生弹力的条件
[设计意图：
利用放大法分析压力和支持力的产生原因，假设法判断弹力的有无。
让学生学会方法的迁移，同时感受到探索物理问题的成就，从而顺利突破重点和难点。
]
（四）探究弹簧形变时的弹力跟它发生的形变有什么关系？
创设问题情景：
学生使用弹簧测力计。
引出问题：
弹簧测力计主要由哪些部分组成？
它是根据什么原理制成的？
提出问题：
弹簧形变时的弹力跟它发生的形变有什么关系呢？
猜想：
根据你们使用弹簧测力计的体验，对上述关系进行猜想？
请同学们讨论交流一下。
[设计意图：
让学生带着问题进入学习，使学习更具有目的性；激发学生的积极性，活跃课堂探究氛围；有利于提高学习效率。
]
实验探究：
（由于猜想不一定正确）为了验证你的猜想，请提出你的设计方案，完成实验探究。
老师指导，学生分组实验（有些组使用的弹簧是不一样的）──分析数据──处理数据
实验次数
物体的重力G/N
弹簧的长度L/cm
弹簧的伸长量x/cm
弹力的大小F/N
利用Excel软件绘出F—X图象。
在同一个直角坐标，做出两个不同弹簧的F—X图象，然后进行比较。
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。
最后老师归纳总结：
得出胡克定律：
F=KX（K为弹簧的颈度系数）
[设计意图：
在探究弹力的大小与形变的定量关系时，由学生进行猜想、实验和得出规律，并利用信息技术计算机绘制F—X图象，充分利用信息技术资源和物理学科的整合。
能较好地体现以学生为主的新的教学理念。
对探究实验过程教师加以指导，使学生学会团结合作、学会探究物理规律；再加上熟练信息技术，更有效地提高学习效率。
]
（五）弹力的应用（图片，视频播放：
射箭）
[设计意图：
让学生知道产品设计离不开物理理论，做到从实践到理论，再从理论到实践的学习过程。
]
（六）开放式问题（视频播放：
撑杆跳高、跳水）；
提出问题：
通过本节内容的学习，请同学们开放式地讨论
①从形变与弹力知识去思考，撑杆跳高运动员跳得这么高的主要原因是什么？
②跳水运动员在空中滞空时间主要由哪方面决定？
课外布置：
自制弹簧秤，并组织评比。
[设计意图：
开设开放式问题，布置课外自制弹簧秤，并组织评比活动，有利于激发学生的学习兴趣，发展好奇心和求知欲。
培养学生利用物理知识解决生活问题的能力，让学生知道学习是为了解决生活中的实际问题。
]
七、板书设计
形变与弹力
（一）形变
2019-2020年高中物理3.2《探究弹力和弹簧伸长的关系》教学设计新人教版必修1
【课题分析】
在学生学习了弹力后，知道弹力是一种最基本的性质力，是摩擦力产生的前提和基础。
弹力同时也是物体受力分析中最重要的一种力。
弹力来源于形变：
“弹力的大小跟形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力就随着消失”（高一物理必修）。
但弹力与形变究竟有何关系，人教版高中物理课本只给出了定性的关系，原因是弹力与形变关系比较复杂。
为了降低难度，减小知识的跨越台阶，课程设置为探究性学习，且只研究弹力与弹簧伸长形变的定量关系。
本节课的教学内容新颖，形式比较生动，有讲解，有实验，有板演，有讨论，有归纳，有练习，可以上成一堂比较典型的探究性实验教学课。
我们改变课堂视角，在培养学生科学研究方法的教育中作了一些探索，让学生重走科学家的探索之路，体味科学家的探索精神。
【教学目标】
1、加深弹力和形变关系的理解，知道弹力产生的条件；
2、通过实验得到弹力与弹簧伸长量的关系；
3、学习本课题所用的科学方法；
4、培养学生的探索精神和团队协作精神，激发学生的求知欲；
5、提高学生分析、解决实际问题的能力，并体验成功的愉悦。
【教学重点】
弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系。
【教学难点】
实验数据的处理方法。
【教学方法】
实验法、谈话法。
【课前准备】
教师准备：
（弹簧秤、钩码、直尺、铁架台）12套、CAI课件、多媒体展台。
学生准备：
三角板、笔、草稿纸。
【教学地点】
物理多媒体实验室。
【课时安排】
1课时。
【教学过程】
一、复习知识并引入课题
师：
[多媒体展示]1、什么是弹力？
弹力的方向如何？
举例说明。
2、弹力产生的条件是什么？
3、什么叫形变及弹性形变？
生：
回忆并作答。
师：
根据学生回答纠正总结，并用多媒体展示答案。
1、发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。
例如：
放在水平桌面上的书受到桌面对书的弹力，弹力的方向垂直桌面指向书；而桌面受到的弹力方向垂直桌面向下。
挂在电线下面的电灯，受到电线对电灯的弹力，弹力的方向沿着绳而指向绳收缩的方向。
2、弹力产生的条件是：
两物体相互接触且发生弹性形变。
3、物体的形状或体积的改变叫做形变；当物体发生形变时，如果撤消外力，物体又能恢复原状，这种形变叫弹性形变。
师：
[在投影上展示]用手拉弹簧，弹簧会伸长，用力越大，弹簧伸长也越大，手放开弹簧，弹簧立即恢复原状。
请同学们分析演示的实验原理。
生：
……
师：
分析并设问
弹簧受到拉力会伸长，且平衡时弹簧受到的弹力和外力大小相等，弹簧的伸长越大，弹力也就越大。
可见：
伸长（原因）→发生形变（原因）→弹力。
那么弹力和伸长量之间有什么定量关系呢？
本节课同学们通过实验来探究这个关系。
二、实验探究
师：
[多媒体投影思考题]
1、采用什么方法给弹簧施力？
2、弹力的大小如何确定？
3、需要测量那些数据？
如何记录数据？
4、弹簧能否被过分拉伸？
5、什么是弹簧的伸长量？
用什么测量？
师：
将学生前后两桌四人一组，阅读课文并讨论问题，形成统一答案写在草稿纸上，准备派代表回答。
生：
阅读课文并积极讨论。
师：
在实验室巡视，并询问情况。
……
师：
请学生逐一回答……
师生共同总结：
1、用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力；
2、根据二力平衡条件，当钩码平衡时，弹簧产生的弹力和钩码的重力大小相等。
3、实验需要测量的数据有：
弹簧的原长和每次所挂钩码对应的弹簧的长度。
数据可用表格记录，也可用有序实数对记录。
4、加在弹簧上的拉力不能太大，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。
5、用直尺测量弹簧挂钩码时的长度与未挂钩码时的长度之差，就是弹簧的伸长量，
师：
将仪器发给学生，每4人一套。
生：
学生讨论并得到实验方法：
将弹簧上端固定在铁架台的支架上，下端挂上钩码静止时，弹力大小等于重物受的重力，以此测量弹力的大小F，从固定于竖直支架上的刻度尺上测出悬挂重物时弹簧的伸长量x（或总长度）。
生：
学生实验，并列表记录实验数据。
师：
在实验室巡视，检查并指点，让学生进一步思考。
抽查学生统计的表格（可能有多种表格），并在实验展台上展示。
然后给出参考表格如下：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
x
x0
x1
x2
Δx
0
Δx1
Δx2
m
0
m1
m2
F
0
F1
F2
引导学生将表格中数据转化为有序实数对：
（F，Δx）
1、（F1，Δx1） 2、（F2，Δx2） 3、（F3，Δx3）……
有利于学生利用数学知识，在F-Δx直角坐标系中描点。
师：
根据学生设计表格中测量的数据，示范数据的处理方法。
[多媒体展示]示范图形：
1、以弹力为纵坐标，弹簧的伸长为横坐标，建立平面直角坐标系；
2、根据所测数据，在坐标纸上描点；
3、按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（含直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。
生：
学生处理数据……
师：
抽查学生数据处理情况，抽调几张结果在多媒体上展示，并进行点评，好的给予肯定，差的进行修改和鼓励。
师：
1、根据F—Δx图象，猜测F—Δx的函数关系；
2、函数关系式中常数的单位如何？
常数由图象中的什么决定？
生：
讨论并回答。
师：
[投影展示]1、根据图象猜测得到函数：
F＝kx；
2、函数表达式中常数的单位是：
牛/米（N/m），该常数叫劲度系数。
三、根据实验总结
师：
根据实验过程，归纳总结实验步骤。
生：
学生归纳总结在草稿纸上。
师：
[多媒体展示]几组学生的归纳总结
1、测量弹簧的伸长（或总长），及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作出记录，要尽可能多测几组数据；
2、将记录数据转化为有序实数对；
3、以力为纵坐标，弹簧的伸长为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点；
4、按照图中各点的分布和走向，试作出一条平滑的曲线（包括直线）。
把各点连接起来，尽可能让更多的点落到曲线上，不能落到曲线上的点应大致对称分布在曲线两测。
5、以弹簧伸长为自变量，写出曲线所代表的函数。
师：
归纳实验结论。
生：
在弹性限度内，弹簧弹力的大小F与弹簧伸长的长度Δx成正比。
四、实验拓展
师：
同学们，前面我们探究了弹力和弹簧伸长的关系，并得到了结论，如果弹簧被压缩，则弹簧的弹力与弹簧压缩的长度之间又有什么关系呢？
生：
学生探索实验……
总结得到：
在弹性限度内，弹簧弹力的大小F与弹簧压缩的长度Δx成正比。
五、例题分析
师：
[多媒体展示]题目：
由实验测得某弹簧的长度L和弹力的关系如图所示，求：
（1）该弹簧的原长为多少？
（2）劲度系数为多少？
生：
学生思考并表述观点。
师：
[多媒体给出解答过程]解：
弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由图可知该弹簧原长为L0＝15cm。
据劲度系数的定义：
由图线可知，该弹簧伸长Δx＝（25cm－15cm）＝10cm时，弹力ΔF＝50N，所以N/m＝500N/m。
六、课堂练习（潜能开发，思维上升）
师：
[多媒体]先出示题目，待学生做完后，再出示答案。
例：
某同学在探索弹力和弹簧伸长的关系时，根据实验数据在图上画出了a、b、c、d四个坐标点。
（1）根据a、b、c、d四个坐标点，画出F—Δx图线；
（2）由图线，若弹簧原长50cm，要使弹簧伸长到75cm，需要多大拉力（仍在弹性限度内）？
分析与解答：
（1）见图，判断四个坐标点基本在一直线上，使它们均匀分布在直线两侧，这样可以减小偶然误差。
（2）本题k＝600/20（N/cm）＝30N/cm，根据F＝kΔL，得到拉力F＝30×（75－50）N＝750N。
七、家庭巩固练习
1、实验表明：
弹簧弹力f的大小与弹簧的形变量x有如下关系f＝kx，下列说法正确的是（ ）
A．式中的k反映了某个具体弹簧的一种性质
B．k与弹簧所受外力大小成正比
C．x是弹簧伸长或缩短后的长度
D．把某弹簧一分两段，k的大小减小一半
2、有三根完全相同的弹簧，原长为10cm，每根弹簧挂重物G后，弹簧伸长都是1cm。
现把三根弹簧依次串接成一条长弹簧，再挂上重物G，则三条弹簧的总长是（ ）
A．31cm
B．33cm
C．36cm
D．30．3cm
3、一根轻弹簧，上端固定，下端悬挂重量为G的物体，弹簧长度为L1，如弹簧下端固定，上端放同一重物，弹簧长度为L2，该弹簧自然长度为 ，劲度系数为 。
4、一个弹簧秤，由于原弹簧损坏，换了一个新弹簧。
经测试，不挂重物时，示数为2N，挂100N的重物时，示数为92N，那么，当读数为20N时，所挂重物的实际重量是 。
【教学说明】
本课内容单纯，最终归结为胡克定律：
F＝kx。
若强迫学生记忆，并加以训练，应对考试，98%的学生是能掌握的，同时还能省一个教学课时。
但在中学物理教学中，应对教材进行思想性发掘。
对学生进行物理科学研究方法，培养实验研究，理论探索兴趣，献身科学事业等多方面教育。
这些教育应渗透在具体课堂教学中。
探究弹力与弹簧伸长的关系的教学，不仅仅注重与学生用F=kx解决问题的能力的培养，而且更注重对学生进行物理科学研究方法的熏陶。
在本节课的教学中突出了一条研究物理科学的一般方法：
“观察现象、初步分析→实验研究→猜测→得出规律→重复实验、检验结论。
”
这种在具体知识教学的同时，进行的科学方法教育，使学生领会研究物理规律的一般方法，其重要性不亚于具体物理知识的学习，因为它对学生来说是终生受益的。
参考资料：
[1]《关于物理文化对话》姜水根 北京科学出版社 xx
[2]《志鸿优化设计》任志鸿 海南南方出版社 xx
[3]《教材精析精练》丁尧坚 姜启时 北京人民教育出版社 延边教育出版社 xx
[4]全日制普通高级中学（必修）《物理》第一册 人民教育出版社
[5]《中国中学教学百科全书》（物理卷）阎金锋 沈阳出版社 1990
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