弹力一、设计思想本节教材文字叙述简洁，插图生动形象，内容直观感性，较易为学生接受，加上学生在初中时对弹力已有了一定的感性认识与理论基础，因此将弹力这节课设计成教师创设情景，提供平台让学生动手、动脑，并能提出问题、解决问题，在教师的引导下，通过全班同学的讨论，自评和互评来不断完善认知结构。教师在教学中通过具体的实例、实验，激发学生的求知欲，让学生主动参与、探究，成为学习的主体。本教学设计特别强调对实验的挖掘。通过“弯弓射箭”游戏引入新课，激发学生学习的兴趣。通过教学中若干个演示实验的设计，使学生感悟科学的探究方法和树立创新的意识。尤其在研究弹力的方向总跟接触面垂直时，让学生手掌轻推肥皂泡，观察肥皂泡离开手的较短距离内运动方向与手掌平面存在的关系，形成弹力方向的感性认识。在师生、生生互动和探究的过程中，培养学生的合作精神，丰富学生的成功体验，使原本平淡的课堂教学变得充实、饱满、有声有色。二、教材分析《弹力》是人教版高中物理必修1第三章第二节的内容，是牛顿力学的基础知识，在整个高中物理中占有相当重要的地位，也是以后正确受力分析的基础。其重点是弹力产生的原因、条件、弹力方向和胡克定律，难点是弹力方向和胡克定律。教材用拉伸、压缩弹簧的事实让学生体会弹力产生的原因和条件；通过放大的思想演示“微小形变”，拓宽学生的认识面，激发学生的学习兴趣；弹力的方向是本节的教学难点、重点，教科书通过“思考与讨论”栏目让学生讨论、体会弹力的方向，在学生思考的基础上用通俗的语言概括了弹力的方向，对于胡克定律的教学，可以先让学生亲身经历体验，然后引导学生设计实验“探索弹簧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方法十分重要。三、学情分析通过本章第一节“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。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。四、教学目标
（一）知识与技能1．知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性。2．知道弹力产生的原因和条件。3.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向，能正确画出弹力的示意图。4．通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，理解胡克定律，了解科学研究方法。（二）过程与方法1．提高在实际问题中确定弹力方向的能力。2．锻炼自己动手进行设计实验和操作实验的能力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，体会微小量放大的实验思想，感受学习物理的乐趣。2．了解弹力在生产和生活中的应用，体会物理与生产、生活息息相关，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。五、重点难点（一）教学重点1．弹力的概念、产生条件和弹力方向的判断。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）教学难点弹力方向的判断及自行设计实验验证胡克定律。六、教学策略与手段本课以学生活动为主，配以研习单，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：游戏引入→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.对探究胡克定律实验呈半开放设计，仅提供器材、表格，让学生自行探究。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。七、教学准备
弓箭、橡皮泥、握力圈、弹簧、激光光源、平面镜（两套）及支架、薄板、水球、橡皮筋、肥皂泡、演示胡克定律用的刻度尺、弹簧、钩码等。八、教学过程（一）导入新课亲历体验“射箭”游戏，使箭飞出的力是什么力？它怎样产生？大小、方向又如何？这就是本节课要重点研究的另一种性质的力--弹力。（板书：弹力）（二）新课教学1.形变【演示实验】拉伸“弓”的弹性绳，我们能明显地观察弹性绳在拉力作用下发生了什么现象？引入形变，一起走进形变的世界。【情境设置】给学生提供器材：橡皮泥、握力圈。【设计意图】（1）让学生亲身体验形变，知道什么是形变。（2）分析比较这两种形变的不同之处。【讨论交流】形变的概念：在力的作用下，物体的形状和体积发生的改变。物体形变的分类：一种是撤去外力时能恢复原状的形变称为弹性形变。另一种是撤去外力时不能恢复原状的形变，叫范性形变。（板书）【应用】结合日常生活中的一些形变实例，让学生辨别它们分别属于哪一类形变。【演示实验】用较小的力拉弹簧。【提问】弹簧的形变永远是弹性形变吗？【设计意图】先让学生根据自身生活经验及常识，说出弹簧在一定的力作用下也能成为范性形变，并由学生自己动手展示，从而引入弹性限度。【教师总结】如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。【强调】任何发生弹性形变的物体都有弹性限度。【学生活动】手指压桌面，看见手指发生形变，肉眼无法观察桌面形变。教师向学生提供微小形变装置【提问】由这套装置能否判断桌面形变？如何判断？判断依据是什么？可否判断是弹性形变还是范性形变？
【设计意图】提供实验装置，激发学生求知欲，先让他们积极动脑思考再由某个同学亲自体验，验证所想。体会微小量放大的实验思想，感受学习物理的乐趣，增加积极性和信心，进一步体会自然科学的乐趣，领悟科学探究的真谛。【强调】生活中许多微小形变肉眼看不到，可以通过一些巧妙设计，通过放大的思想演示“微小形变”，这是物理学中常采用的方法。2.弹力【学生活动】利用握力圈做做手部运动，体验握紧时握力圈对手的感觉，引导学生分析握力圈对手的力是如何产生的。【归纳小结】发生形变的物体，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。（板书）【学生活动】分析以下三种情况下手与握力圈之间有没有弹力：（1）手远离握力圈（2）手恰与握力圈接触（3）手握紧握力圈【学生总结】弹力产生的条件：接触且发生形变（板书）研究一个力主要研究它的三要素：大小、方向、作用点，弹力的方向如何？【演示实验】（1）书本与桌面间相互挤压（为放大形变用水球与纤维板分别代替书本和桌面）（2）悬挂的细绳拉钩码（为放大形变用橡皮筋代替绳）让学生借助替换的模型自行完成表格内容施力物体施力物体发生形变的方向施力物体恢复形变的方向弹力方向桌面对书本的支持力书本对桌面的压力绳对钩码的拉力【小组交流讨论】（1）完善表格内容。（2）由表格分析、归纳弹力的方向【实物投影】展示小组研究结果，通过自评和互评不断完善。
【分析总结】弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相同。【设计意图】让学生真切地感受到书、桌面、绳的形变情况，利用表格，小组讨论交流，自行分析总结，易于理解。【教师精讲】绳只能被拉伸，不能被压缩，所以绳要恢复形变总是沿着绳的方向，在“弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相同”的基础上，可以将绳拉力方向描述的更直观些，即绳的拉力方向沿着绳，指向绳收缩的方向。压力和支持力方向也是与施力物体恢复形变的方向相同，但该结论用于解决实际问题时，比较困难，因为生活中大多形变是微小形变，肉眼难以观测。能否将压力和支持力方向也描述得更直观些？【师生互动】戴上手套，在空中向各方向弹出肥皂泡，观察肥皂泡离手的短距离内，运动方向是否垂直于手掌平面。【理论分析】相对于手给肥皂泡的弹力而言，重力可忽略不计，尽可能在泡泡速度等于零的时候将它弹出，这样离开手掌的短距离内，运动方向和手给的弹力方向一致。【多媒体展示】视频慢拍，将泡泡离开手掌短距离内几幅图片定格，合成一张图，直观观察泡泡的运动方向垂直于手掌平面。【设计意图】压力支持力方向垂直于接触面的结论，较为抽象，现实实验难以操作，学生只能被动接受，通过弹泡泡游戏体验“垂直”含义，易于理解，增加趣味，激发求知欲，点燃思维火花。【总结】压力和支持力方向：垂直于接触面，指向受力物体。【小试身手】应用所学知识，画出研习单上几种弹力的方向CBA画桌面受的压力画B受的支持力画C受的拉力【实物投影】展示学生成果，分析受力物体、作用点、弹力方向，强调规范画图。3.胡克定律【提问】弹力是由形变引起的，弹力大小与形变有关吗？【生答】有关，形变越大，弹力越大，形变消失，弹力也消失。
【探究实验】探究“弹簧的弹力与形变量的关系”。教师仅提供如右图装置、4个均为50g的钩码、刻度尺及对应的研习单，学生分组实验，探究“弹簧的弹力与形变量的关系”。（1）把所测得数据填在下表中。序号12345钩码个数弹簧弹力F/Nx/cm（2）以F为纵轴，x为横轴建立坐标系，根据表中的数据，在图的坐标纸上描点，画出F-x图像。F/Nx/cmo24286810121416182022242610.51.52
（3）通过实验得出弹簧的弹力与弹簧的形变量之间有怎样的关系？【设计意图】弹力知识学生在初中时已有一定基础，本实验难度不大，易于操作，教时可适当放手，让学生自行思考探索，怎样测量弹力、形变量，数据记录后，如何利用图像处理，根据图像可以得到什么结论。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。【师生分析、共同探讨】请几个实验小组派代表上讲台，实物投影展示实验结果，并对实验探究情况进行交流。问题1：如何获得弹簧弹力，根据什么知识？问题2：怎么测量弹簧的形变量？问题3：如何处理实验数据？问题4：由画出的图线是过原点直线，可得到什么结论？问题5：有些小组画的图线不过原点，原因何在？哪种图得出的F-x关系更简洁？问题6：由得到的结论，函数关系式怎么表示？问题7：几个实验小组画出的图线斜率为何不一样？k值由什么决定？【总结】在弹性限度内，弹簧的大小和形变量成正比：F＝kx，其中F是弹簧受到的弹力大小，x是弹簧的形变量。该关系是由英国科学家胡克首先发现的，叫做胡克定律，其中表达式中的k是弹簧的劲度系数，国际制主单位是牛每米，符号是N／m。弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关，这个量反映了弹簧的特性。【应用】我们学习弹力、研究弹力，更重要的是要了解弹力在生产、生活和现代科技中的广泛应用。【多媒体展示】订书机、自动伞、摩托车中的弹簧其实现实生活中与弹簧有关的物件很多，课后同学们可以观察、整理、也可以上网查询，结合本节课所学的知识，把弹簧具体应用的科学道理解释清楚，写一份调研报告。（三）课堂小结【学生总结】1．形变和弹性形变2．弹力的概念3．弹力的方向4．胡克定律的表达式，劲度系数的单位、符号及物理意义
【设计意图】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。（四）课堂延伸1调研报告：生活中的弹簧2.实验探究：橡皮筋的弹力和形变量的关系。（五）板书设计弹力一、形变1、弹性形变：撤去作用力时能恢复原状的形变2、微小量放大二、弹力1、概念：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用2、产生条件：接触且发生形变3、方向：与施力物体恢复形变方向相反绳拉力的方向：沿绳收缩指向受力物体压力和支持力方向：垂直于接触面，指向受力物体三、胡克定律弹性限度内，弹簧弹力的大小跟弹簧形变量成正比。F=kxK是劲度系数，国际制单位：N/m
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