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2019-2020年高中物理 3.2《探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計 新人教版必修1 　　【課題分析】 　　在學(xué)生學(xué)習(xí)了彈力后，知道彈力是一種最基本的性質(zhì)力，是摩擦力產(chǎn)生的前提和基礎(chǔ)。彈力同時也是物體受力分析中最重要的一種力。彈力來源于形變：“彈力的大小跟形變的大小有關(guān)系，形變越大，彈力也越大，形變消失，彈力就隨著消失”（高一物理必修）。但彈力與形變究竟有何關(guān)系，人教版高中物理課本只給出了定性的關(guān)系，原因是彈力與形變關(guān)系比較復(fù)雜。為了降低難度，減小知識的跨越臺階，課程設(shè)置為探究性學(xué)習(xí)，且只研究彈力與彈簧伸長形變的定量關(guān)系。 　　本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容新穎，形式比較生動，有講解，有實驗，有板演，有討論，有歸納，有練習(xí)，可以上成一堂比較典型的探究性實驗教學(xué)課。我們改變課堂視角，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究方法的教育中作了一些探索，讓學(xué)生重走科學(xué)家的探索之路，體味科學(xué)家的探索精神。 　　【教學(xué)目標(biāo)】 　　1、加深彈力和形變關(guān)系的理解，知道彈力產(chǎn)生的條件； 　　2、通過實驗得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系； 　　3、學(xué)習(xí)本課題所用的科學(xué)方法； 　　4、培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和團(tuán)隊協(xié)作精神，激發(fā)學(xué)生的求知欲； 　　5、提高學(xué)生分析、解決實際問題的能力，并體驗成功的愉悅。 　　【教學(xué)重點】 　　彈簧的彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。 　　【教學(xué)難點】 　　實驗數(shù)據(jù)的處理方法。 　　【教學(xué)方法】 　　實驗法、談話法。 　　【課前準(zhǔn)備】 　　教師準(zhǔn)備：（彈簧秤、鉤碼、直尺、鐵架臺）12套、CAI課件、多媒體展臺。 　　學(xué)生準(zhǔn)備：三角板、筆、草稿紙。 　　【教學(xué)地點】 　　物理多媒體實驗室。 　　【課時安排】 　　1課時。 　　【教學(xué)過程】 　　一、復(fù)習(xí)知識并引入課題 　　師：[多媒體展示]1、什么是彈力？彈力的方向如何？舉例說明。 　　 2、彈力產(chǎn)生的條件是什么？ 　　 3、什么叫形變及彈性形變？ 　　生：回憶并作答。 　　師：根據(jù)學(xué)生回答糾正總結(jié)，并用多媒體展示答案。 　　1、發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對跟它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力。 　　例如：放在水平桌面上的書受到桌面對書的彈力，彈力的方向垂直桌面指向書；而桌面受到的彈力方向垂直桌面向下。 　　掛在電線下面的電燈，受到電線對電燈的彈力，彈力的方向沿著繩而指向繩收縮的方向。 　　2、彈力產(chǎn)生的條件是：兩物體相互接觸且發(fā)生彈性形變。 　　3、物體的形狀或體積的改變叫做形變；當(dāng)物體發(fā)生形變時，如果撤消外力，物體又能恢復(fù)原狀，這種形變叫彈性形變。 　　師：[在投影上展示]用手拉彈簧，彈簧會伸長，用力越大，彈簧伸長也越大，手放開彈簧，彈簧立即恢復(fù)原狀。請同學(xué)們分析演示的實驗原理。 　　生：…… 　　師：分析并設(shè)問 　　彈簧受到拉力會伸長，且平衡時彈簧受到的彈力和外力大小相等，彈簧的伸長越大，彈力也就越大?？梢姡荷扉L（原因）→發(fā)生形變（原因）→彈力。那么彈力和伸長量之間有什么定量關(guān)系呢？本節(jié)課同學(xué)們通過實驗來探究這個關(guān)系。 　　二、實驗探究 　　師：[多媒體投影思考題] 　　1、采用什么方法給彈簧施力？ 　　2、彈力的大小如何確定？ 　　3、需要測量那些數(shù)據(jù)？如何記錄數(shù)據(jù)？ 　　4、彈簧能否被過分拉伸？ 　　5、什么是彈簧的伸長量？用什么測量？ 　　師：將學(xué)生前后兩桌四人一組，閱讀課文并討論問題，形成統(tǒng)一答案寫在草稿紙上，準(zhǔn)備派代表回答。 　　生：閱讀課文并積極討論。 　　師：在實驗室巡視，并詢問情況。 　　…… 　　師：請學(xué)生逐一回答…… 　　師生共同總結(jié)： 　　1、用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力； 　　2、根據(jù)二力平衡條件，當(dāng)鉤碼平衡時，彈簧產(chǎn)生的彈力和鉤碼的重力大小相等。 　　3、實驗需要測量的數(shù)據(jù)有：彈簧的原長和每次所掛鉤碼對應(yīng)的彈簧的長度。數(shù)據(jù)可用表格記錄，也可用有序?qū)崝?shù)對記錄。 　　4、加在彈簧上的拉力不能太大，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度。 　　5、用直尺測量彈簧掛鉤碼時的長度與未掛鉤碼時的長度之差，就是彈簧的伸長量， 　　師：將儀器發(fā)給學(xué)生，每4人一套。 　　生：學(xué)生討論并得到實驗方法： 　　將彈簧上端固定在鐵架臺的支架上，下端掛上鉤碼靜止時，彈力大小等于重物受的重力，以此測量彈力的大小F，從固定于豎直支架上的刻度尺上測出懸掛重物時彈簧的伸長量x（或總長度）。 　　生：學(xué)生實驗，并列表記錄實驗數(shù)據(jù)。 　　師：在實驗室巡視，檢查并指點，讓學(xué)生進(jìn)一步思考。抽查學(xué)生統(tǒng)計的表格（可能有多種表格），并在實驗展臺上展示。然后給出參考表格如下： 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 　　引導(dǎo)學(xué)生將表格中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有序?qū)崝?shù)對：（F，Δx） 　　1、（F1，Δx1） 2、（F2，Δx2）3、（F3，Δx3）…… 　　有利于學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識，在F -Δx直角坐標(biāo)系中描點。 　　師：根據(jù)學(xué)生設(shè)計表格中測量的數(shù)據(jù)，示范數(shù)據(jù)的處理方法。 　　[多媒體展示]示范圖形： 　　1、以彈力為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長為橫坐標(biāo)，建立平面直角坐標(biāo)系； 　　2、根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點； 　　3、按照圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線（含直線），所畫的點不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點數(shù)大致相同。 　　生：學(xué)生處理數(shù)據(jù)…… 　　師：抽查學(xué)生數(shù)據(jù)處理情況，抽調(diào)幾張結(jié)果在多媒體上展示，并進(jìn)行點評，好的給予肯定，差的進(jìn)行修改和鼓勵。 　　師：1、根據(jù)F—Δx圖象，猜測F—Δx的函數(shù)關(guān)系； 　　2、函數(shù)關(guān)系式中常數(shù)的單位如何？常數(shù)由圖象中的什么決定？ 　　生：討論并回答。 　　師：[投影展示]1、根據(jù)圖象猜測得到函數(shù)：F＝kx； 　　2、函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的單位是：牛/米（N/m），該常數(shù)叫勁度系數(shù)。 　　三、根據(jù)實驗總結(jié) 　　師：根據(jù)實驗過程，歸納總結(jié)實驗步驟。 　　生：學(xué)生歸納總結(jié)在草稿紙上。 　　師：[多媒體展示]幾組學(xué)生的歸納總結(jié) 　　1、測量彈簧的伸長（或總長），及所受的拉力（或所掛鉤碼的質(zhì)量），列表作出記錄，要盡可能多測幾組數(shù)據(jù)； 　　2、將記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有序?qū)崝?shù)對； 　　3、以力為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點； 　　4、按照圖中各點的分布和走向，試作出一條平滑的曲線（包括直線）。把各點連接起來，盡可能讓更多的點落到曲線上，不能落到曲線上的點應(yīng)大致對稱分布在曲線兩測。 　　5、以彈簧伸長為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)。 　　師：歸納實驗結(jié)論。 　　生：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小F與彈簧伸長的長度Δx成正比。 　　四、實驗拓展 　　師：同學(xué)們，前面我們探究了彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并得到了結(jié)論，如果彈簧被壓縮，則彈簧的彈力與彈簧壓縮的長度之間又有什么關(guān)系呢？ 　　生：學(xué)生探索實驗…… 　　總結(jié)得到：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小F與彈簧壓縮的長度Δx成正比。 　　五、例題分析 　　師：[多媒體展示]題目：由實驗測得某彈簧的長度L和彈力的關(guān)系如圖所示，求： 　?。?）該彈簧的原長為多少？ 　?。?）勁度系數(shù)為多少？ 　　生：學(xué)生思考并表述觀點。 　　師：[多媒體給出解答過程]解：彈簧不產(chǎn)生彈力時的長度等于原長，由圖可知該彈簧原長為L0＝15cm。 　　據(jù)勁度系數(shù)的定義： 　　由圖線可知，該彈簧伸長Δx＝（25cm－15cm）＝10cm時，彈力ΔF＝50N，所以N/m＝500N/m。 　　六、課堂練習(xí)（潛能開發(fā)，思維上升） 　　師：[多媒體]先出示題目，待學(xué)生做完后，再出示答案。 　　例：某同學(xué)在探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系時，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖上畫出了a、b、c、d四個坐標(biāo)點。 　?。?）根據(jù)a、b、c、d四個坐標(biāo)點，畫出F—Δx圖線； 　?。?）由圖線，若彈簧原長50cm，要使彈簧伸長到75cm，需要多大拉力（仍在彈性限度內(nèi)）？ 　　分析與解答：（1）見圖，判斷四個坐標(biāo)點基本在一直線上，使它們均勻分布在直線兩側(cè)，這樣可以減小偶然誤差。 　?。?）本題k＝600/20（N/cm）＝30N/cm，根據(jù)F＝kΔL，得到拉力F＝30（75－50）N＝750N。 　　七、家庭鞏固練習(xí) 　　1、實驗表明：彈簧彈力f的大小與彈簧的形變量x有如下關(guān)系f＝kx，下列說法正確的是（　　） 　　A．式中的k反映了某個具體彈簧的一種性質(zhì) 　　B．k與彈簧所受外力大小成正比 　　C．x是彈簧伸長或縮短后的長度 　　D．把某彈簧一分兩段，k的大小減小一半 　　2、有三根完全相同的彈簧，原長為10cm，每根彈簧掛重物G后，彈簧伸長都是1cm?，F(xiàn)把三根彈簧依次串接成一條長彈簧，再掛上重物G，則三條彈簧的總長是（　?。? 　　A．31cm 　　B．33cm 　　C．36cm 　　D．30．3cm 　　3、一根輕彈簧，上端固定，下端懸掛重量為G的物體，彈簧長度為L1，如彈簧下端固定，上端放同一重物，彈簧長度為L2，該彈簧自然長度為 ，勁度系數(shù)為 。 　　4、一個彈簧秤，由于原彈簧損壞，換了一個新彈簧。經(jīng)測試，不掛重物時，示數(shù)為2N，掛100N的重物時，示數(shù)為92N，那么，當(dāng)讀數(shù)為20N時，所掛重物的實際重量是 。 　　【教學(xué)說明】 　　本課內(nèi)容單純，最終歸結(jié)為胡克定律：F＝kx。若強(qiáng)迫學(xué)生記憶，并加以訓(xùn)練，應(yīng)對考試，98%的學(xué)生是能掌握的，同時還能省一個教學(xué)課時。但在中學(xué)物理教學(xué)中，應(yīng)對教材進(jìn)行思想性發(fā)掘。對學(xué)生進(jìn)行物理科學(xué)研究方法，培養(yǎng)實驗研究，理論探索興趣，獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)等多方面教育。這些教育應(yīng)滲透在具體課堂教學(xué)中。探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系的教學(xué)，不僅僅注重與學(xué)生用F=kx解決問題的能力的培養(yǎng)，而且更注重對學(xué)生進(jìn)行物理科學(xué)研究方法的熏陶。在本節(jié)課的教學(xué)中突出了一條研究物理科學(xué)的一般方法：“觀察現(xiàn)象、初步分析→實驗研究→猜測→得出規(guī)律→重復(fù)實驗、檢驗結(jié)論。” 　　這種在具體知識教學(xué)的同時，進(jìn)行的科學(xué)方法教育，使學(xué)生領(lǐng)會研究物理規(guī)律的一般方法，其重要性不亞于具體物理知識的學(xué)習(xí)，因為它對學(xué)生來說是終生受益的。 　　參考資料： 　　[1]《關(guān)于物理文化對話》姜水根北京科學(xué)出版社xx 　　[2]《志鴻優(yōu)化設(shè)計》任志鴻 海南南方出版社 xx 　　[3]《教材精析精練》丁堯堅姜啟時北京人民教育出版社延邊教育出版社xx 　　[4]全日制普通高級中學(xué)（必修）《物理》第一冊 人民教育出版社 　　[5]《中國中學(xué)教學(xué)百科全書》（物理卷）閻金鋒 沈陽出版社 1990