《弹力》教学设计

安康市二中  余新明

　　　一、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。其重点是弹力产生的原因及弹力的方向，难点是常见的弹力方向的确定。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，用实例引出了形变、弹性形变和弹力的概念。并通过研究形变来探究弹力产生的原因、弹力的方向和作用点，探究支持力、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，要先让学生亲身经历体验，然后引导学生设计实验“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。

 　　二、学情分析

 　　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念基础。在高中教学中要进一步帮助学生深化对弹力的理解。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，并让学生在亲历探究的过程中，体验到探究未知世界的乐趣，领悟科学探究的真谛。

 　　三、教学目标

 　　（一）知识与技能

　　1．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．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．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．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．培养学生根据弹力产生的条件分析弹力方向的能力。

　　2．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．知道实验数据处理中常用的方法，尝试使用图象法进行处理数据。

 　　（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。

　　四、重点难点

　　（一）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。

　　（二）教学难点

　　弹力有无的判断及弹力方向的判断。

 　　五、教学策略与手段

　　本课以探究式教学模式为主，结合问题法、演示法、启发法、归纳法、多媒体辅助法等教学方法。

 　　（1）本节课流程设计：实验引入（产生疑问）→设计实验→学生探究→分析归纳→得出结论（解决问题）→拓展应用（产生新疑问）。

 　　（2）对探究实验设计好实验的内容、步骤和表格，便于学生的探究。

　　（3）教学中通过设计演示实验，多媒体课件动画演示创设物理情景，把复杂抽象的问题形象化，以便于学生的思考分析。

　　六、教学过程

 　（一）活动引入

　 （学生实验）用细钢丝绕制的小弹簧，轻轻地拉一拉或压一压，感受弹簧被拉伸或压缩的同时，手受到了力的作用。

　　【思考】这种力是什么性质的力？它产生的条件是什么？它的大小、方向和作用点又如何呢？让学生亲身感受弹力的存在，从而揭示课题《弹力》。

　　（演示实验）让学生观察弹簧和橡皮泥的形变。

　　（小组讨论）上面的这些形变有什么特点：弹簧的形变可以恢复原状，橡皮泥的不可以恢复原状。

　　【结论】能恢复原状的形变，叫弹性形变；不能恢复原状的形变，叫非弹性形变。

　　让学生举例在日常生活中所发现或观察到的一些形变，看看哪些是弹性形变哪些是非弹性形变。

 　 让学生从生活现象中感觉到，物理很实用，物理就在我身边，从而调动起其学习物理的兴趣。

（二）放大形变 ，突破难点

　　一本书放在桌子上，我们知道书本对桌子有压力，桌子对书本有支持力。

　　【提问】那么压力和支持力又是怎样产生的呢？会不会也象弹簧一样由于物体的形变而产生的呢？若有这个形变与弹簧、橡皮条的形变有什么不一样？

 　　【学生猜想】没有，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。我们怎样来体现微小的形变量。

 　　在课堂教学中引导渗透微观放大的物理思想方法。设计微小形变实验，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。通过放大的思想演示“微小形变”的过程，让学生认识到任何物体受到外力作用后都会发生形变的事实。

【体验】用手压扁平瓶子半长轴的不同部位，以细线标记处为基准点，发现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。请几个学生上台体验表演，激发了学生的积极心，信心，进一步体会自然科学的乐趣，领悟科学探究的真谛。

 　（演示实验）弹簧在较大的力作用下始终处于拉伸状态，不能恢复原状。

 　 引导得到原因，发生弹性形变的物体要恢复原状是有条件的，不能超过一定的限度，超过一定的限度，即使撤去力的作用，也不会恢复原状，这种限度叫做弹性限度。从而说明，弹簧秤不能称量过大的物体的原因。

 　【引出概念】我们把这种发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。像上面我们所熟知的拉力、压力和支持力就是最常见的几个弹力。

 　（三）分析类比  引出条件

　　（对比实验）被拉长的弹簧使小车右运动，处于原长的弹簧使小车保持静止，橡皮泥被小车压缩，放手后小车不动。

　　引导学生分析实验现象，得出弹力产生的条件有两个：直接接触并且发生弹性形变。

　　力是矢量，弹力也是矢量，设计师生共同完成演示实验，体会弹力方向。

 　　（演示实验）A．书本（装水气球）与桌面（纤维板）间相互挤压。

 　　B．用电线悬挂着的电灯（用水气球替代灯泡，用橡皮筋代替电线）与电线的相互拉伸。

　　（小组讨论）对实验现象进行分析的过程中，概括出压力、支持力、绳子的拉力都是弹力以及这三种力的产生原因和方向。

 　　【结论】弹力是由于施力物体发生弹性形变而产生，弹力的方向总是指向施力物体形变恢复的方向。让学生真切地感受到书与桌面、电线与电灯的形变情况，用直观性降低学习的台阶。

　　（四）自主探究，寻找规律

 　　（演示实验）：三个弹簧，两个一样。不一样的两个弹簧上挂一个质量相同的钩码，另一个挂两个钩码。并提出弹簧弹力的大小与哪些因素有关？（学生讨论回答）：与形变量有关，与弹簧本身有关。

 　 请学生自行设计一个实验，实验的目的是寻找与弹簧的弹力与形变量的关系。

 　学生设计实验，然后分组实验。

 　【参考实验案例】

 　 如图所示，用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，系统静止时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重；弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出。

 　【注意事项】

 　（1）本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差。标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后再读数。

 　（2）实验中所提供的米尺精确度为1 mm，应估读一位。

　　弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用。

　【建议做法】

 　（1）选择器材：从弹簧组中选择一只弹簧悬挂在铁架台的杠杆上：从实验桌上选择合适的钩码。（将班级分成两大组，选用不同的弹簧进行实验，进行对比实验）

 　（2）首先将实验装置调整妥当（如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否便于读数等）。

　（3）读出弹簧自然下垂时指针所指刻度。

　（4）悬挂50g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格。

　（5）逐个增加钩码，重复第4步，至少做5组数据。

　（6）图象法处理数据：

　　在下面的坐标纸上，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸长量为横轴建立坐标系。描出5个特殊点，以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系。

【拓展一步】常用的实验数据的处理方法有：计算法（求比值、求积、求和、求差等）和图象法两种。两者比较，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。

　　让学生通过随堂实验和亲身经历的探究性实验，在经历体验中，提高合作学习的意识和能力。

【结论】通过分析实验中的实验数据，可以得到弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比。

【总结】我们可以用一个公式F＝kx来表示这种关系。其中F是弹簧受到的弹力大小，x是弹簧的形变量，既可以是弹簧的伸长量，又可以是弹簧的压缩量。

 　这个公式实际上是一个定律，叫做胡克定律，是英国科学家胡克首先发现的，其中式子中的k是弹簧的劲度系数，单位是牛每米，

（五）巩固练习  深化拓展

【课堂训练】

 1．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

2．一根轻质弹簧，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）

（六）课堂小结  理清思路

　　引导学生在小组分析讨论的基础上进行总结，帮助学生形成知识纲要，提高学习的水平。

 　　【总结】

1． 形变和弹性形变

 　　2．弹力的概念

　　 3．弹力的有无与弹力方向的

　　 4．胡克定律的表达式，劲度系数的单位、符号及物理意义

 　　5．确定弹簧弹力大小的计算