高中物理人教版第三章相互作用2彈力 獲獎(jiǎng)作品

高中物理新課標(biāo)教學(xué)設(shè)計(jì)第二節(jié)《彈力》教學(xué)設(shè)計(jì)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(jí)示范學(xué)校，學(xué)生在初中就已經(jīng)進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間的探究體驗(yàn)，因此他們有探究的基礎(chǔ)，優(yōu)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(jiān)持學(xué)生的主體地位，教師的主導(dǎo)地位。③．通過前面的對(duì)“重力及相互作用”的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)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(duì)彈力有了初步感性的認(rèn)識(shí)和一定的理念基礎(chǔ)。在高中教學(xué)中要進(jìn)一步幫助學(xué)生深化對(duì)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(jì)實(shí)驗(yàn)，通過形象直觀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)幫助學(xué)生突破難點(diǎn)，并讓學(xué)生在親歷探究的過程中，體驗(yàn)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(gè)高中物理中占有相當(dāng)重要的地位，是以后正確進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)。其重點(diǎn)是彈力產(chǎn)生的原因及彈力的方向，難點(diǎn)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(shí)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(diǎn)，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(duì)于胡克定律的教學(xué)，要先讓學(xué)生親身經(jīng)歷體驗(yàn)，然后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“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(rèn)識(shí)出發(fā)，上升到理性認(rèn)識(shí)，再通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)并進(jìn)行具體運(yùn)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(biāo)】知識(shí)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(zhǎng)長(zhǎng)度與拉力的關(guān)系；3．探究彈簧測(cè)力計(jì)的制作方案，并學(xué)會(huì)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(yàn)，探究彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與拉力關(guān)系；2．學(xué)習(xí)從實(shí)驗(yàn)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(shí)際的能力，學(xué)會(huì)將理論應(yīng)用于實(shí)踐、理論服務(wù)于實(shí)踐的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：1．通過對(duì)彈簧伸長(zhǎng)與受力的探究，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與協(xié)作精神；2．通過探究活動(dòng)體驗(yàn)成功的喜悅，增強(qiáng)對(duì)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(shí)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(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：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(diǎn)：接觸的物體是否發(fā)生形變及彈力方向的確定【設(shè)計(jì)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(diǎn)，本節(jié)教材在文字?jǐn)⑹錾戏浅：?jiǎn)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?cè)诔踔袝r(shí)對(duì)彈力已有了一定的感性認(rèn)識(shí)與理論基礎(chǔ)，若只是照本宣科，教學(xué)會(huì)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(jì)成了探究性學(xué)習(xí)課，采用了“參與──體驗(yàn)──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(píng)和互評(píng)來不斷完善。教師在教學(xué)中通過具體的實(shí)例、實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，讓學(xué)生主動(dòng)參與到探究的過程，成為學(xué)習(xí)的主體，積極主動(dòng)地獲取知識(shí)和能力本教學(xué)設(shè)計(jì)特別強(qiáng)調(diào)了對(duì)實(shí)驗(yàn)的挖掘。通過引入新課時(shí)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過教學(xué)中的若干個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，特別是精心設(shè)計(jì)了研究桌面的微小形變實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生感悟科學(xué)的探究方法和強(qiáng)化創(chuàng)新的意識(shí)。學(xué)生在互動(dòng)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(yàn)，使原本平淡的課堂教學(xué)變得充實(shí)、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(jì)：實(shí)驗(yàn)引入（產(chǎn)生疑問）→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→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(duì)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)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(jì)演示實(shí)驗(yàn)，多媒體課件動(dòng)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(dòng)中感悟

親歷體驗(yàn)（課前每小組分發(fā)一根細(xì)鋼絲，讓學(xué)生在課前自己動(dòng)手繞制一個(gè)小彈簧）（學(xué)生實(shí)驗(yàn)）用細(xì)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(shí)，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(diǎn)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(shí)驗(yàn)）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(diǎn)：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(shí)釣魚桿的形變，繩的扭轉(zhuǎn)，皮球與地面接觸時(shí)，網(wǎng)球與球拍接觸時(shí)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(shí)生活中很常見的。讓學(xué)生感覺到，物理很實(shí)用，物理就在我身邊，從而調(diào)動(dòng)起其學(xué)習(xí)物理的興趣。（二）放大形變

突破難點(diǎn)一本書放在桌子上，我們知道書本對(duì)桌子有壓力，桌子對(duì)書本有支持力?！咎釂枴磕敲磯毫椭С至τ质窃鯓赢a(chǎn)生的呢？會(huì)不會(huì)也象彈簧一樣由于物體的形變而產(chǎn)生的呢？若有這個(gè)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?cè)鯓觼眢w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(jì)微小形變實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)大桌上放兩個(gè)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(diǎn)移動(dòng)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(rèn)識(shí)到任何物體受到外力作用后都會(huì)發(fā)生形變的事實(shí)。

【體驗(yàn)】如圖所示，用手壓扁平瓶子半長(zhǎng)軸的不同部位，以細(xì)線標(biāo)記處為基準(zhǔn)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)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(qǐng)幾個(gè)學(xué)生上臺(tái)體驗(yàn)表演，激發(fā)了學(xué)生的積極心，信心，進(jìn)一步體會(huì)自然科學(xué)的樂趣，領(lǐng)悟科學(xué)探究的真諦。（演示實(shí)驗(yàn)）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(huì)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?！疽龈拍睢课覀儼堰@種發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對(duì)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(gè)彈力。（三）分析類比

引出條件（對(duì)比實(shí)驗(yàn)）被拉長(zhǎng)的彈簧使小車右運(yùn)動(dòng)，處于原長(zhǎng)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(dòng)。

引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出彈力產(chǎn)生的條件有兩個(gè)：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(jì)師生共同完成演示實(shí)驗(yàn)，體會(huì)彈力方向。（演示實(shí)驗(yàn)）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(hào)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(duì)桌面的壓力（向下）（書本）（向上）（向下）（向下）桌面對(duì)書本的支持力（向上）（桌面）

（向下）（向上）（向上）電燈對(duì)電線的拉力（向下）（電燈）（向上）（向下）（向下）電線對(duì)電燈的拉力（向上）（電線）（向下）（向上）（向上）

（小組討論）利用表格對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)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(tái)階。

（四）自主探究，尋找規(guī)律（演示實(shí)驗(yàn)）：三個(gè)彈簧，兩個(gè)一樣。不一樣的兩個(gè)彈簧上掛一個(gè)質(zhì)量相同的鉤碼，另一個(gè)掛兩個(gè)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(qǐng)學(xué)生自行設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(jì)實(shí)驗(yàn)，然后分組實(shí)驗(yàn)?！緟⒖紝?shí)驗(yàn)案例】如圖所示，用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，系統(tǒng)靜止時(shí)，彈簧的彈力等于所懸掛鉤碼的總重；彈簧的長(zhǎng)度及伸長(zhǎng)量可由刻度尺測(cè)出。

【注意事項(xiàng)】

（1）本實(shí)驗(yàn)要求定量測(cè)量，因此要盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差。標(biāo)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(gè)數(shù)后，要待系統(tǒng)穩(wěn)定后再讀數(shù)。（2）實(shí)驗(yàn)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(gè)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(tái)的杠桿上：從實(shí)驗(yàn)桌上選擇合適的鉤碼。（將班級(jí)分成兩大組，選用不同的彈簧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)）（2）首先將實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整妥當(dāng)（如整個(gè)裝置是否豎直平穩(wěn)，標(biāo)尺與彈簧的距離是否合適，標(biāo)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(shí)指針?biāo)缚潭?。?）懸掛50g鉤碼一個(gè)，待穩(wěn)定后，讀出彈簧上指針?biāo)缚潭炔⒂?jì)算出彈簧的伸長(zhǎng)量記入表格。（5）逐個(gè)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(duì)應(yīng)刻度（X0/m）彈簧的彈力（F/N）指針?biāo)缚潭龋╔/m）彈簧改變量（△X/m）

（6）圖象法處理數(shù)據(jù)：在下面的坐標(biāo)紙上，以彈簧彈力為縱軸，彈簧伸長(zhǎng)量為橫軸建立坐標(biāo)系，如圖所示。描出5個(gè)特殊點(diǎn)，以尋找彈簧彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系。

【拓展一步】常用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法有：計(jì)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(shí)驗(yàn)的偶然誤差。請(qǐng)各實(shí)驗(yàn)小組派代表上講臺(tái)，用實(shí)物投影展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)探究情況進(jìn)行交流。讓學(xué)生通過隨堂實(shí)驗(yàn)和親身經(jīng)歷的探究性實(shí)驗(yàn)，在經(jīng)歷體驗(yàn)中，提高合作學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。（五）媒體重現(xiàn)

得出結(jié)論引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用Excel軟件利用圖象法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。在坐標(biāo)紙上，以彈簧彈力為縱軸，彈簧伸長(zhǎng)量為橫軸如圖所示建立坐標(biāo)系，描出5個(gè)點(diǎn)，以尋找彈簧的彈力與彈簧伸長(zhǎng)量間的關(guān)系。得出如圖所示彈力與彈簧伸長(zhǎng)間的函數(shù)關(guān)系圖象。

【結(jié)論】通過分析實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)變得方便靈活、操作簡(jiǎn)單，條理清晰，同時(shí)也讓實(shí)驗(yàn)更具現(xiàn)代科技?xì)庀ⅰ！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(jì)算機(jī)屏幕上顯示以彈簧彈力為縱軸、彈簧伸長(zhǎng)量為橫軸的彈簧的彈力與其伸長(zhǎng)量間的關(guān)系圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜向上的直線。

【總結(jié)】我們可以用一個(gè)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(zhǎng)量，又可以是彈簧的壓縮量。這個(gè)公式實(shí)際上是一個(gè)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(hào)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(xì)、材料、彈簧的直徑、繞法、彈簧的長(zhǎng)度等量有關(guān)，這個(gè)量反映了彈簧的特性。式中的x是彈簧的形變量，即伸長(zhǎng)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(dòng)指針走動(dòng)的，電子鐘不是由發(fā)條的彈力帶動(dòng)指針走動(dòng)的B．用細(xì)桿撥動(dòng)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(duì)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(dòng)指針起動(dòng)的，而電子鐘則是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，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(xiàng)是A、C。2．一根輕質(zhì)彈簧，當(dāng)它受到10N的拉力時(shí)，長(zhǎng)度為12cm，當(dāng)它受到25N的拉力時(shí)長(zhǎng)度為15cm，問彈簧不受力時(shí)的自然長(zhǎng)度為多少？該彈簧的勁度系數(shù)為多少？當(dāng)受到20N的壓力時(shí)，其長(zhǎng)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(zhǎng)、彈簧的長(zhǎng)度、彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度混淆起來。有的同學(xué)還把彈簧被壓縮時(shí)的彈簧形變量與彈簧伸長(zhǎng)量混淆起來。幫助學(xué)生形成認(rèn)真審題、仔細(xì)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(jìn)行總結(jié)，幫助學(xué)生形成知識(shí)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(dá)式，勁度系數(shù)的單位、符號(hào)及物理意義e．確定彈簧彈力大小的計(jì)算【課外研究】我們?cè)谖锢碇?/p>