日期:2022-02-19
這是彈力教學(xué)設(shè)計(jì),是優(yōu)秀的物理教案文章,供老師家長(zhǎng)們參考學(xué)習(xí)。

教學(xué)內(nèi)容
《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)物理教科書(shū)形變與彈力教學(xué)設(shè)計(jì)物理(必修1)》(山東科技出版社出版,第三版)第四章-相互作用,第2節(jié)-形變與彈力。
本節(jié)課圍繞彈力的三個(gè)要素開(kāi)展,首先通過(guò)視頻和圖片創(chuàng)設(shè)情景,激發(fā)學(xué)生的求知欲望,呼喚學(xué)生的前概念,然后通過(guò)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)引出形變,特別是演示微小形變,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到任何物體受力的作用都要產(chǎn)生形變。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)歸納彈力產(chǎn)生的條件以及方向。通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)總結(jié)出彈簧伸長(zhǎng)量與彈力的關(guān)系,得出胡克定律,在應(yīng)用與實(shí)際問(wèn)題。
教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能
(1)知道常見(jiàn)的形變;
(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解物體的彈性;
(3)知道胡克定律,能用定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
2.過(guò)程與方法
(1)通過(guò)一些體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)了解常見(jiàn)的形變,以及探究彈力;
(2)通過(guò)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),探究彈簧伸長(zhǎng)量與彈力的關(guān)系。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀
在探究物體概念和規(guī)律過(guò)程中,從生活中來(lái),到生活中去,通過(guò)形象、生動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。
教學(xué)重點(diǎn)
(1)演示微小形變;
(2)彈力產(chǎn)生的條件及方向的判斷。
教學(xué)難點(diǎn)
(1)各種效果的彈力方向的判斷;
(2)探究彈簧伸長(zhǎng)量與彈力的關(guān)系。
學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析
1.學(xué)生情況分析:學(xué)生作為新課改對(duì)象,學(xué)生思維比較活躍,課堂氣氛好。
2.學(xué)習(xí)情況分析:高一新生已經(jīng)具備了一定的力的知識(shí),但是由于學(xué)生前概念的錯(cuò)誤影響,對(duì)形變和彈力會(huì)造成錯(cuò)誤的理解。隨著探究實(shí)驗(yàn)的不斷進(jìn)行,充分暴露學(xué)生的問(wèn)題,問(wèn)題的暴露過(guò)程也就是問(wèn)題的解決過(guò)程。
教學(xué)過(guò)程
一、引入新課
引入課題,設(shè)計(jì)情景,提出問(wèn)題
播放一小段錄象或者圖片,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
視頻1:蹦極
視頻2:射箭
視頻3:跳板跳水
視頻4:撐稈跳高
問(wèn):要求學(xué)生仔細(xì)觀察視頻中橡皮繩,跳板,弓弦如何變化?為什么會(huì)發(fā)生這種變化呢?
學(xué)生討論后會(huì)給出是因?yàn)榘l(fā)生形變,有彈力作用。
設(shè)問(wèn):什么是形變?什么是彈力呢?它又是如何產(chǎn)生的呢?本節(jié)課我們就來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題。
[引入主題,喚起原有知識(shí),目的是讓學(xué)生在自己的頭腦中產(chǎn)生問(wèn)題。老師不要忙著解釋,讓學(xué)生明白這就是今天學(xué)習(xí)內(nèi)容。帶著這些問(wèn)題和好奇的心理進(jìn)入新課教學(xué)。]
二、新課教學(xué)
實(shí)驗(yàn)探究,明確概念,得出規(guī)律
1、通過(guò)小實(shí)驗(yàn),探究形變概念
(1)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生體驗(yàn)形變?
請(qǐng)7位同學(xué)演示一組實(shí)驗(yàn),其他同學(xué)們注意觀察實(shí)驗(yàn)中物體變化。
體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)記錄(物體如何變化?)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)1:鋼鋸條一端用手按住,在另一手的作用下彎曲體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)2:彈簧被拉長(zhǎng)或縮短體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)3:橡皮筋拉長(zhǎng)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)4:鋼鋸條被體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)5:紙張用手揉皺體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)6:用手壓面包體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)7:用手壓橡皮泥
引導(dǎo)學(xué)生觀察并設(shè)問(wèn):上述實(shí)驗(yàn)中物體都什么共同特點(diǎn)?即物體怎么變?
預(yù)測(cè)學(xué)生可能回答:彎曲了;伸長(zhǎng)了;縮短了;扭曲了,被壓扁了;體積變化了,形狀改變了等。
老師引導(dǎo)學(xué)生回答:物體的這些變化概括來(lái)說(shuō),共同特點(diǎn)不就是物體的形狀或者體積發(fā)生改變了嗎?
進(jìn)一步問(wèn):如實(shí)驗(yàn)1,劇條的什么變化了,實(shí)驗(yàn)6,面包的什么變化了?
學(xué)生回答:實(shí)驗(yàn)1劇條的形狀變了,實(shí)驗(yàn)6,形狀和體積都變化了。
[其他的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自己分析]
教師總結(jié):物體的形狀或體積的改變叫做形變。
設(shè)問(wèn):那是不是任何物體都能發(fā)生形變呢?
學(xué)生:不一定或者回答能。
[學(xué)生前概念問(wèn)題暴露,產(chǎn)生問(wèn)題沖突,進(jìn)一步設(shè)疑問(wèn)]
(2)、演示微小形變實(shí)驗(yàn),引出任何物體在力的作用下都能發(fā)生形變。
演示實(shí)驗(yàn)1:a、用手指壓實(shí)驗(yàn)桌 b、物體放在桌面上
問(wèn):上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中物體都發(fā)生形變了嗎?
學(xué)生:手指發(fā)生了,物體和桌面沒(méi)有。
演示實(shí)驗(yàn)2(教材63頁(yè)):桌面的微小形變效應(yīng)。利用器材:激光筆,平面鏡,鐵架臺(tái)。用一激光器發(fā)出一束光經(jīng)過(guò)面鏡子反射后射到天花板上形成了一個(gè)亮點(diǎn),再用手指壓平面鏡一側(cè)的桌面,亮點(diǎn)在天花板上有明顯的移動(dòng)。
演示實(shí)驗(yàn)3(教材64頁(yè)):玻璃瓶的微小形變效應(yīng)。利用器材:玻璃瓶,細(xì)管,紅墨水。
引導(dǎo)學(xué)生觀察,設(shè)問(wèn):要想觀察到物體形狀的微小變化應(yīng)采用何種方法?
學(xué)生:把微小“放大”的實(shí)驗(yàn)法。
引導(dǎo)學(xué)生對(duì)眾多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出歸納,這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象告訴我們一個(gè)事實(shí):①任何物體在力的作用下都能發(fā)生形變。②有的物體形變明顯,有些物體形變不明顯。
(3)、以實(shí)驗(yàn)為據(jù),得出形變的種類。
設(shè)問(wèn):按照物體發(fā)生的形變形式分有哪些形式。
學(xué)生歸納出在力的作用下發(fā)生的形變有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等不同形式
設(shè)問(wèn):是不是當(dāng)力撤去以后所有物體的形變都能夠恢復(fù)?
學(xué)生回答:不是,體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)1、2、3、4能恢復(fù),體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)5、6、7不能完全恢復(fù)。
師生共同歸納得出按照形變效果分有哪些種類:
①一類是,受力發(fā)生形變,當(dāng)撤去外力后能夠恢復(fù)原來(lái)的形狀,這種形變叫做彈性形變。形變后能夠恢復(fù)原來(lái)的形狀的物體稱為彈性體。
②一類是,受力發(fā)生形變后,撤去外力時(shí)候不能恢復(fù)到原狀,這種形變叫做范性形變
2、通過(guò)實(shí)驗(yàn),探究彈力。
(1)演示實(shí)驗(yàn),探究什么是彈力?
回顧視頻1:蹦極;
演示實(shí)驗(yàn)4:彎曲的鋸條一頭放上粉筆頭,放手粉筆頭彈起;
演示實(shí)驗(yàn)5:壓縮彈簧一端放小球,放手小球彈起。
設(shè)問(wèn):鋸條和彈簧在力的作用下發(fā)生形變,放手后為什么小球和粉筆頭會(huì)被彈起?
學(xué)生回答:放手后由于鋸條和彈簧要恢復(fù)形變,分別對(duì)小球和粉筆有彈力作用。
設(shè)問(wèn):實(shí)驗(yàn)4中粉筆受到的彈力受力物體和施力物體分別是?
學(xué)生回答:粉筆是受到彈力,鋸條是施力物體。
設(shè)問(wèn):我們說(shuō)力的作用是相互的,那么鋸條有沒(méi)有受到粉筆對(duì)它的彈力呢?
學(xué)生回答:有。
設(shè)問(wèn):鋸條受到的彈力的施力物體是?
學(xué)生:粉筆
設(shè)問(wèn):那么還沒(méi)有彈出去時(shí),粉筆有沒(méi)有發(fā)生形變呢?
學(xué)生回答:有,因?yàn)槿魏挝矬w受到力的作用都要發(fā)生形變,只是微小形變。
學(xué)生恍然大悟:研究某物體受到的彈力,必須是施力物體發(fā)生形變作用。
引導(dǎo)學(xué)生總結(jié):什么是彈力?
發(fā)生形變的物體,由于要恢復(fù)原狀,對(duì)跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種力叫彈力。
(2)設(shè)置問(wèn)題,層層深入,引出彈力的產(chǎn)生條件。
設(shè)問(wèn):粉筆被彈出去以后,即不接觸的物體間是否有彈力?
學(xué)生:否 。
設(shè)問(wèn):接觸的物體間就一定有彈力嗎?
學(xué)生:有或不一定 。
師:那么到底有沒(méi)有呢?我們一起通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究。
演示實(shí)驗(yàn)6:在桌面上掛一鉤碼,彈簧秤的掛鉤輕輕的鉤住鉤碼,而不產(chǎn)生示數(shù),
設(shè)問(wèn):雖然彈簧秤有跟鉤碼接觸,但是沒(méi)有示數(shù)即就沒(méi)有發(fā)生形變,這說(shuō)明了什么?
學(xué)生:沒(méi)有彈力的作用。
教師分析歸納眾多實(shí)驗(yàn)得到,彈力產(chǎn)生的條件是:a、直接接觸;b、產(chǎn)生彈性形變,這兩個(gè)條件缺一不可。
(3)、分析總結(jié),得出彈力的方向。
以前面的實(shí)驗(yàn)為分析材料,師生一同分析彈力方向與施力物體形變間的關(guān)系。
由學(xué)生歸納出:彈力方向總是與施力物體形變的方向相反,或者說(shuō)與施力物體恢復(fù)形變的方向的相同。
分析常見(jiàn)物體的彈力方向:
實(shí)例1壓縮的彈簧把小球彈起,分析小球受到的彈力方向;
形變與彈力教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例2.分析放在桌面的書(shū)受到的彈力方向;
形變與彈力教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例3.分析圖中球受到的彈力方向;
形變與彈力教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例4.分析電線上掛的燈受到的彈力方向;
形變與彈力教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例5,分析圖中桿受到的彈力方向。
形變與彈力教學(xué)設(shè)計(jì)師生共同分析總結(jié):
彈簧彈力方向?yàn)榛謴?fù)原長(zhǎng)的方向。以前初中階段學(xué)習(xí)的壓力、支持力、繩的拉力都是彈力。是按照彈力效果命名的力。支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體。繩子拉力方向是指向繩子的收縮方向。
(4)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),探究彈簧彈力的大小與什么因素有關(guān)?
設(shè)問(wèn):請(qǐng)同學(xué)們猜想彈簧彈力的大小到底與什么因素有關(guān)?
學(xué)生回答可能會(huì)出現(xiàn):彈力大小跟長(zhǎng)度,形變程度有關(guān)。
師:那么到底跟什么有關(guān)呢?我們一起通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究。
高中階段我們較常見(jiàn)的是彈簧的形變,那么我們用探究實(shí)驗(yàn)來(lái)探究彈簧形變(伸長(zhǎng)量)或者長(zhǎng)度與彈力之間的關(guān)系(教材66)。
實(shí)驗(yàn)步驟:
1,記下彈簧未掛鉤碼時(shí)的原來(lái)長(zhǎng)度;
2,掛上100g的鉤碼記下總長(zhǎng),和伸長(zhǎng)量;
3,逐個(gè)增加鉤碼記下相應(yīng)的總長(zhǎng)和伸長(zhǎng)量,填入表格;
4,以F為縱坐標(biāo),伸長(zhǎng)量(或者伸長(zhǎng)后的總長(zhǎng)度)為橫坐標(biāo)。用圖線各分析他們的關(guān)系。
引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表:
由學(xué)生通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)得出自己的結(jié)論:彈簧的彈力等于鉤碼所受的重力,隨著伸長(zhǎng)量的增加,彈簧彈力的大小也增大。圖像表明成正比。而長(zhǎng)度與彈力的大小不成關(guān)系,說(shuō)明與長(zhǎng)度無(wú)關(guān),與形變量有關(guān)。
教師小結(jié)得出規(guī)律;胡克定律 :F=kx;該定律適用于彈性限度內(nèi),發(fā)生彈性形變的彈簧。[知識(shí)連接:介紹胡克的生平事跡,以及對(duì)物理所做的貢獻(xiàn)]
x: 彈簧的伸長(zhǎng)(或縮短)量;
k: 彈簧的勁度系數(shù)(即圖中的斜率)勁度系數(shù)由材料,形狀,長(zhǎng)度來(lái)決定;
F: 彈簧的彈力;
結(jié)果外推:彈力大小跟形變量有關(guān),形變?cè)酱螅瑥椓υ酱螅巫兿В瑥椓οА?/p>
三,課堂練習(xí),鞏固提高總結(jié)規(guī)律,簡(jiǎn)單應(yīng)用,鞏固提高
(1)例題(教材67)
(2)小結(jié)四,課后作業(yè)與研究性學(xué)習(xí)
課后探究,自主學(xué)習(xí),敢于創(chuàng)新
(1)課后作業(yè):完成教材70頁(yè)第2.3.4.5題
(2)研究性學(xué)習(xí)
①通過(guò)調(diào)查研究,探究材料的勁度系數(shù)與什么因素有關(guān),以及混凝土中鋼筋的作用,不同位置的鋼筋應(yīng)該如何放置?為什么?
②彈力在生活中很常見(jiàn)!探究彈力在生活有何應(yīng)用?
分組各寫(xiě)兩篇小論文,一、二組寫(xiě)第一題,三、四組寫(xiě)第二題,另安排時(shí)間一起交流。
設(shè)計(jì)思路與教學(xué)反思
本部分內(nèi)容設(shè)計(jì)力求貼近生活,從生活中來(lái),到生活中去,過(guò)程也盡可能多的'安排了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì),讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生有切身的經(jīng)歷和體會(huì)做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中成功的喜悅感,同時(shí)課堂氣氛活躍而有章法,學(xué)生在情感態(tài)度和價(jià)值觀方面受到熏陶,學(xué)生也表現(xiàn)出了極大的好奇心和求知欲。
本教學(xué)為了符合學(xué)生思維的發(fā)展而對(duì)課程資源進(jìn)行有選擇性設(shè)計(jì)和編排。設(shè)計(jì)的小實(shí)驗(yàn)同時(shí)也伴隨問(wèn)題產(chǎn)生,物理情景由定性分析到探究彈簧伸長(zhǎng)量與彈力的定量分析,引發(fā)學(xué)生的討論與交流,不斷糾正學(xué)生問(wèn)題,使真正使學(xué)生明白了彈力這個(gè)物理概念。
胡克簡(jiǎn)介
形變與彈力教學(xué)設(shè)計(jì) 胡克,英國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,儀器發(fā)明家。1635年出生于英格蘭懷特島清水村。從小體弱多病但卻心靈手巧,酷愛(ài)擺弄機(jī)械,自制過(guò)木鐘、可以開(kāi)炮的小戰(zhàn)艦等。1653年到牛津大學(xué)做工讀生,1663年獲文學(xué)碩士學(xué)位。1655年成為玻意耳的助手,由于他的實(shí)驗(yàn)才能,1662年被任命為皇家學(xué)會(huì)的實(shí)驗(yàn)主持人,為每次聚會(huì)安排三、四個(gè)實(shí)驗(yàn),1663年獲碩士學(xué)位,同年被選為皇家學(xué)會(huì)正式會(huì)員,又兼任了學(xué)會(huì)陳列室管理員和圖書(shū)管理員。1665年任格雷姆學(xué)院幾何學(xué)教授,1667~1683年任學(xué)會(huì)秘書(shū)并負(fù)責(zé)出版會(huì)刊。學(xué)會(huì)的工作條件使他在當(dāng)時(shí)自然科學(xué)的前沿(如機(jī)械儀器改制、彈性、重力、光學(xué),乃至生物、建筑、化學(xué)、地質(zhì)等方面)作出了自己的貢獻(xiàn)。1703年在倫敦逝世。
【教材分析】
1、形變:物體發(fā)生形變是力作用的結(jié)果,形變方式有形狀和體積的改變,任何物體只要受到力的作用必發(fā)生形變,只不過(guò)有些形變程度很小,只有通過(guò)儀器及實(shí)驗(yàn)手段才能明顯顯示出來(lái),在力的作用下不發(fā)生形變的物體是不存在的。形變的種類有兩種,一種是彈性形變,一種是非彈性形變。
2、彈力:彈力是接觸力,物體間產(chǎn)生彈力,兩物體必須接觸且發(fā)生彈性形變,這兩個(gè)條件缺一不可。兩接觸物體是否發(fā)生彈性形變,可用假設(shè)法來(lái)判斷,若假設(shè)接觸的物體間有彈性形變,則有彈力作用,若物體所處的狀態(tài)與事實(shí)不相符,則假設(shè)不成立,無(wú)彈力作用。
【教學(xué)目標(biāo)】
1、知識(shí)與技能
①.知道什么是彈力及彈力產(chǎn)生的條件;
②.知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力,能在力的示意圖中正確畫(huà)出力的方向;
③.知道彈力大小的決定因素及胡克定律。
2、過(guò)程與方法
①.提高在實(shí)際問(wèn)題中確定彈力方向的能力;
②.通過(guò)探究彈力的存在,是學(xué)生體會(huì)假設(shè)推理法解決問(wèn)題的巧妙。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀
觀察和了解形變的有趣現(xiàn)象,感受自然界的奧秘,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心和求知欲。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
1、重點(diǎn):彈力產(chǎn)生的條件及彈力方向的判定,胡克定律的內(nèi)容及應(yīng)用。
2、難點(diǎn):接觸的物體是否發(fā)生形變及彈力方向的確定。
【授課類型】新授課
【主要教學(xué)方法】講授法
【直觀教具與教學(xué)媒體】 黑板、粉筆
【課時(shí)安排】 1課時(shí)
【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)引入
問(wèn)題1:力的定義是什么?
——物體與物體之間的相互作用。
問(wèn)題2:力的作用效果是什么?
——使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,使物體形狀發(fā)生改變。
問(wèn)題3:能夠舉出一些外力使物體的形狀發(fā)生改變的例子?
——壓縮彈簧、擠壓海綿、用手彎曲直尺、小鳥(niǎo)壓彎枝頭、拉動(dòng)橡皮筋等。
二、新課教學(xué)
(一)彈性形變和彈力
問(wèn)題4:以上例子中各物體的共同特點(diǎn)是什么?
——物體的形狀或體積都發(fā)生了改變。
結(jié)論:物體在力的作用下形狀或體積的改變叫做形變。
上面所舉的例子中,在外力的作用下物體的形變都非常明顯,用肉眼可以看的很清楚,但有些形變非常微小,無(wú)法看清。例如書(shū)本放在桌面上,桌面發(fā)生的形變;人站在地面上,地面發(fā)生的形變。這些形變我們需要通過(guò)儀器及實(shí)驗(yàn)手段來(lái)判斷。任何物體在受到外力作用時(shí)都會(huì)發(fā)生形變,只不過(guò)形變有大有小。
演示:
①.用力擠壓海綿,海綿發(fā)生形變,松手后恢復(fù)原狀;
②.用力拉橡皮筋,橡皮筋斷裂,無(wú)法恢復(fù)原狀。
總結(jié):物體發(fā)生形變,在撤去外力后,有些能恢復(fù)原狀,如例子中的海綿,這種形變叫做彈性形變。而有些物體由于形變過(guò)大,超過(guò)了一定的限度,從而不能恢復(fù)到原狀,這種形變叫做非彈性形變,這個(gè)限度叫做彈性限度。任何物體的形變?nèi)绻^(guò)了彈性限度,將不能恢復(fù)到原狀。
演示:
①.被彎曲的直尺上放一粉筆頭,放手后粉筆頭被彈起;
②.被拉伸的橡皮筋上放一小紙團(tuán),放手后小紙團(tuán)被彈飛。
問(wèn)題5:為什么粉筆頭、小紙團(tuán)會(huì)被彈起?
引導(dǎo)學(xué)生回答:形變的物體要恢復(fù)原狀,會(huì)對(duì)和它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,就被彈起。我們把這個(gè)力叫做彈力。
問(wèn)題6:如果粉筆頭、小紙團(tuán)與形變的物體不接觸,會(huì)受到彈力嗎?
引導(dǎo)學(xué)生回答:不接觸一定不會(huì)受到彈力。
總結(jié):彈力的產(chǎn)生需要兩個(gè)條件,直接接觸并發(fā)生形變。
(二)幾種彈力
學(xué)習(xí)了彈力的定義,我們通過(guò)幾種常見(jiàn)的彈力進(jìn)一步來(lái)研究彈力的問(wèn)題。 問(wèn)題1:課本放在桌面上,根據(jù)我們以前所學(xué)的知識(shí),課本和桌面之間的相互作用力是什么呢?
——課本多桌面的壓力和桌面對(duì)課本的支持力。
問(wèn)題2:它們是彈力嗎?為什么?
——它們是彈力,因?yàn)樗鼈兎蠌椓Ξa(chǎn)生的條件,接觸并且發(fā)生形變。
教師精講:放在水平桌面上的書(shū),由于重力作用而壓迫桌面,使書(shū)和桌面同時(shí)發(fā)生微小的形變。書(shū)要恢復(fù)原狀,對(duì)桌面產(chǎn)生垂直于桌面向下的彈力F1,這就是書(shū)對(duì)桌面的壓力;桌面要恢復(fù)原狀,對(duì)書(shū)產(chǎn)生垂直于書(shū)面向上的彈力F2,這就是桌面對(duì)書(shū)的支持力。
學(xué)生活動(dòng):靜止的放在傾斜木板上的書(shū),書(shū)對(duì)木板有壓力,木板對(duì)書(shū)有支持力,知道學(xué)生畫(huà)出力的示意圖,分析壓力和支持力的方向。
物體;支持力的方向總是垂直于支持面指向被支持的物體。
引導(dǎo)學(xué)生分析靜止時(shí)懸繩對(duì)重物的拉力及方向。
引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:懸掛物由于重力的作用而拉緊懸繩,使重物、懸繩同時(shí)發(fā)生微小的形變。重物由于發(fā)生微小的形變,恢復(fù)原狀時(shí)對(duì)繩產(chǎn)生豎直向下的彈力F1,這是重物對(duì)繩的拉力;懸繩由于發(fā)生微小的形變,恢復(fù)原狀時(shí)對(duì)重物產(chǎn)生豎直向上的彈力F2,這是懸繩對(duì)重物的拉力。
結(jié)論:拉力是彈力,方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向。
彈力有無(wú)的判斷可以采用假設(shè)法。
產(chǎn)生彈力必須要接觸,但接觸的物體之間不一定有彈力。引導(dǎo)學(xué)生分析如圖4中靜止的小球與墻壁之間是否有彈力。
結(jié)論:墻壁與小球之間沒(méi)有彈力。可以采用假設(shè)法,假設(shè)墻壁與小球之間存在彈力F,則小球在水平方向上不會(huì)靜止,會(huì)向右運(yùn)動(dòng),這與題目中小球靜止相矛盾,所以墻壁對(duì)小球沒(méi)有彈力。
這是判定相接觸的物體之間是否有哦彈力的基本方法,說(shuō)明兩物體接觸但沒(méi)有發(fā)生形變。
(三)胡克定律
結(jié)論:壓力、支持力都是彈力。壓力的方向總是垂直于支持面而指向被壓的
演示:①.直尺彎曲不同的程度彈射粉筆頭,彎曲程度越大,彈射越遠(yuǎn)。 ②.橡皮筋拉伸不同的程度彈射小紙團(tuán),拉伸程度越大,彈射越遠(yuǎn)。 引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:物體形變?cè)酱螅瑥椓υ酱螅巫兿В瑥椓σ搽S之消失。這是對(duì)彈力大小的定性描述。
想要定量描述彈力與形變的關(guān)系,一般來(lái)說(shuō)是比較復(fù)雜的,但是彈簧的彈力與形變的關(guān)系是比較簡(jiǎn)單的。彈簧的彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量滿足關(guān)系式:
F=kx
即彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比。這個(gè)式子是由英國(guó)科學(xué)家胡克首先發(fā)現(xiàn)的,因此叫做胡克定律。式中,F(xiàn)表示彈力,x表示彈簧的型變量(既可以是伸長(zhǎng)量,也可以使縮短量),k表示彈簧的勁度系數(shù),其單位是牛/米,符號(hào)是N/m。生活中常說(shuō)有的彈簧“硬”,有的彈簧“軟”,指的就是彈簧的勁度系數(shù)不同,彈簧的勁度系數(shù)和彈簧的粗細(xì)、材料、長(zhǎng)度、直徑、繞法等有關(guān),它反映了彈簧的特性。每根彈簧都有其特定的勁度系數(shù)。
【布置作業(yè)】 課本56頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)2、3、4題。
【目的】
通過(guò)本課教學(xué),在初中對(duì)彈力已有認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)—步深化對(duì)彈力的來(lái)由、性質(zhì)、效果的認(rèn)識(shí),并學(xué)習(xí)研究物理問(wèn)題的“實(shí)驗(yàn)——觀察——思考——歸納”科學(xué)方法。
【教學(xué)用具】
鋼鋸條、彈簧、泡沫塑料塊、銅皮、面團(tuán)、白紙、墨水瓶(灌滿紅墨水)、通過(guò)橡皮塞插有細(xì)玻璃管的橢圓形玻璃瓶(見(jiàn)圖1)、激光光源、平面鏡及支架(兩套)、物理小車、橡皮筋、小螺旋槳、小球、掛圖1:顯示桌而微小形變裝置示意圖(見(jiàn)圖2)、掛圖2:比較重力與彈力(見(jiàn)表1)。
表1比較重力與彈力
【設(shè)計(jì)思想】
針對(duì)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)诔踔袑?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(jué)得“沒(méi)戲可唱”,學(xué)生則有“炒冷飯”之感。其實(shí),對(duì)于學(xué)生,高中物理不僅因在知識(shí)內(nèi)容上加深、拓寬而造成臺(tái)階,還因抽象思維、科學(xué)方法上要求提高而使不少學(xué)生倍感困難。所以幫助高一學(xué)生在初始階段跨好初、高中臺(tái)階很重要的一件事是教會(huì)他們學(xué)習(xí)物理的方法。根據(jù)本節(jié)教材知識(shí)內(nèi)容學(xué)生較為熟悉、易學(xué)易懂的特點(diǎn),我們可將教學(xué)重心放在對(duì)物理學(xué)研究方法的傳授上,使學(xué)生學(xué)會(huì)觀察與思考、分析與歸納。基于此,本教案根據(jù)教材要求,設(shè)置了3個(gè)研究課題,每個(gè)課題以“提出問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)與觀察——分析與歸納——總結(jié)與結(jié)論”為認(rèn)知程序,引導(dǎo)學(xué)生既研究物理規(guī)律,又掌握研究物理規(guī)律的方法。全課設(shè)計(jì)了12個(gè)演示實(shí)驗(yàn)供學(xué)生觀察與研究;全課以“方法”為根莖,知識(shí)為枝葉,板書(shū)設(shè)計(jì)亦突出“方法”的脈絡(luò),使原本平淡的課堂教學(xué)變得充實(shí)、飽滿、有聲有色。
【教學(xué)過(guò)程】
一、引入教師指出,彈力與重力一樣,是依性質(zhì)而命名的一種力。告訴學(xué)生,本節(jié)課將圍繞彈力展開(kāi)對(duì)3個(gè)方面問(wèn)題的討論,以弄清彈力的來(lái)由、彈力所遵從的規(guī)律。
二、研究問(wèn)題1:什么是形變?
教師指出,物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,研究物理問(wèn)題的方法往往是從實(shí)驗(yàn)入手,從觀察啟步。我們的研究也將這樣進(jìn)行。關(guān)于什么是形變,將演示一組實(shí)驗(yàn),請(qǐng)同學(xué)們注意觀察實(shí)驗(yàn)中物體發(fā)生的變化和變化發(fā)生的原因。
演示實(shí)驗(yàn)1:鋼鋸條在手的作用下彎曲。
演示實(shí)驗(yàn)2:彈簧被拉長(zhǎng)或壓短。
演示實(shí)驗(yàn)3:泡沫塑料塊受力而被壓縮、彎曲與扭轉(zhuǎn)。
演示實(shí)驗(yàn)4:銅片被彎成直角狀。
演示實(shí)驗(yàn)5:面團(tuán)在重力作用下下墜,形狀變化。
演示實(shí)驗(yàn)6:紙張被手揉皺。
引導(dǎo)學(xué)生思考:上述實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是否普遍存在?比如,用手指按實(shí)驗(yàn)桌,桌面有形狀變化嗎?
請(qǐng)學(xué)生再觀察,觀察物體形狀的微小變化,并講解觀察的方法——把微小效應(yīng)“放大”的實(shí)驗(yàn)方法。
演示實(shí)驗(yàn)7:玻璃瓶的微小形變效應(yīng)。
演示實(shí)驗(yàn)8:桌面的微小形變效應(yīng)。
引導(dǎo)學(xué)生對(duì)眾多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出歸納——這么多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象告訴我們這樣一個(gè)事實(shí):當(dāng)物體受到力的作用時(shí)會(huì)發(fā)生形狀的改變。
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考:在實(shí)驗(yàn)中,物體發(fā)生的形狀改變有哪些形式。歸納出形變有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等不同形式,它們屬于兩類情況:一類是,受力發(fā)生形變,外力停止作用,物體可恢復(fù)原狀;一類是,受力發(fā)生形變后,外力停止作用亦不再恢復(fù)到原狀。
至此,對(duì)什么是形變的問(wèn)題作一小結(jié)。
三、研究問(wèn)題2:什么是彈力?
這里安排4個(gè)演示彈力作用效果的實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,注意彈力發(fā)生的條件。
演示實(shí)驗(yàn)9:彎曲的鋸條將小球彈出。
演示實(shí)驗(yàn)10:壓縮彈簧將與之相毗鄰的物理小車推出。
演示實(shí)驗(yàn)11:伸長(zhǎng)著的橡皮筋將與之相連的物理小車?yán)^(guò)來(lái)。
演示實(shí)驗(yàn)12:扭轉(zhuǎn)著的橡筋條使與之相系的螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,由學(xué)生歸納出彈力發(fā)生的兩個(gè)條件:(1)施力物體與受力物體必須直接接觸;(2)施力物體必須發(fā)生了彈性形變。教師指出,這是直接判斷有無(wú)彈力存在的基本依據(jù)。
作出什么是彈力的結(jié)論。
四、研究問(wèn)題3:彈力的方向?大小?
以演示實(shí)驗(yàn)9~12中的彈力實(shí)驗(yàn)為據(jù),逐一分析彈力方向與施力物體形變間的關(guān)系,由學(xué)生歸納出彈力方向總是指向施力物體形變恢復(fù)的方向的規(guī)律。
教師與學(xué)生一起對(duì)壓力、支持力、繩的拉力的方向作具體分析,使學(xué)生一方面弄清壓力、支持力、繩的拉力都是作為彈力的一種效果而得名,同時(shí),掌握判斷它們的方向所依從的規(guī)律。
對(duì)于彈力的大小,只需定性地了解與施力物體形變程度有關(guān),不作詳細(xì)研究,并在初中已有知識(shí)的基礎(chǔ)上,直接給出胡克定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式:f=kx。
五、總結(jié)全課
采取將彈力與上一節(jié)課學(xué)過(guò)的重力作比較的方式,既總結(jié)了本課知識(shí),又復(fù)習(xí)了前課內(nèi)容。
最后,要求學(xué)生們課后不僅要回憶本課學(xué)到了哪些知識(shí)內(nèi)容,還應(yīng)體會(huì)本課研究物理問(wèn)題的方法和思路。
【板書(shū)設(shè)計(jì)】
主黑板:
第一版
問(wèn)題1:什么是形變?
觀察→思考→再觀察→
歸納:物體受到力的作用都會(huì)發(fā)生形狀改變。進(jìn)一步思考→
歸納:
結(jié)論:見(jiàn)課本第14、15頁(yè)。
第二版
問(wèn)題2:什么是彈力?
觀察→
歸納:施力物體與受力物體直接接觸;施力物體發(fā)生了彈性形變。
結(jié)論:見(jiàn)課本第15頁(yè)。
問(wèn)題3:彈力的大小?方向?
方向:
分析→
歸納:彈力的方向總是沿著施力物體形變恢復(fù)的方向。
第三版
具體分析(壓力、支持力)→
結(jié)論:見(jiàn)課本第16頁(yè)。
具體分析(繩的拉力)→
結(jié)論:見(jiàn)課本第17頁(yè)。
大小:
分析→
結(jié)論:胡克定律。
該定律適用于發(fā)生彈性形變的彈簧。
副黑板:
一、教材分析
教學(xué)大綱對(duì)彈力沒(méi)有作要求,原教材也沒(méi)有列出,只要求理解彈簧秤的原理,學(xué)會(huì)用彈簧秤。
由于彈力在日常生活中經(jīng)常見(jiàn)到,同時(shí)它又是制作和使用彈簧測(cè)力計(jì)的原理,課程標(biāo)準(zhǔn)將它納入教學(xué)內(nèi)容:通過(guò)常見(jiàn)事例或?qū)嶒?yàn),了解重力、彈力和摩擦力。其主要目的是讓學(xué)生通過(guò)具體事例和實(shí)驗(yàn)了解它在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。
新教材在編寫(xiě)這部分內(nèi)容時(shí),首先通過(guò)學(xué)生熟悉的事例,如拉橡皮筋、彈簧等,讓學(xué)生感受它們對(duì)手有力的作用,從而引出彈力的概念。然后讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究彈簧測(cè)力計(jì)的制作和使用、自制彈簧測(cè)力計(jì)等,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。
二、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
知道什么是彈力,彈力產(chǎn)生的條件;知道形變?cè)酱螅a(chǎn)生的彈力越大;正確使用彈簧測(cè)力計(jì)。
(二)過(guò)程與方法
通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn),建立彈力的概念;通過(guò)實(shí)驗(yàn),探究彈簧的伸長(zhǎng)與拉力的關(guān)系;通過(guò)制作,探究學(xué)習(xí)彈簧測(cè)力計(jì)的結(jié)構(gòu)和使用方法。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的制作,培養(yǎng)學(xué)生勤于動(dòng)手的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)作風(fēng)。
三、教學(xué)方法
建立彈力概念主要通過(guò)演示觀察、學(xué)生操作和交流討論的方式;學(xué)習(xí)彈簧的伸長(zhǎng)與拉力的關(guān)系、彈簧測(cè)力計(jì)的制作主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方式;對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的使用主要是通過(guò)交流評(píng)估的方式進(jìn)行。
四、教學(xué)過(guò)程
(一)塑性、彈性、彈力概念的教學(xué)
由直觀到抽象,從現(xiàn)象中歸納出事物的共同特征,得到具有普遍意義的概念。
(1)活動(dòng)感受:學(xué)生的課桌上備有彈簧、橡皮筋、一段導(dǎo)線銅心、一段鋼絲,讓學(xué)生通過(guò)觀察、觸摸、把玩等活動(dòng)感知這些物體的特點(diǎn)。
提問(wèn):通過(guò)大家的觀察、動(dòng)手活動(dòng),你們對(duì)上述事物都有哪些想法?
點(diǎn)評(píng):上述提問(wèn)不具有任何方向性的提示和誘導(dǎo),因而具有很大的開(kāi)放性。學(xué)生的思維能夠得到徹底的解放,學(xué)生很可能會(huì)在物體(物質(zhì))的導(dǎo)電性、金屬與非金屬等方面加以認(rèn)識(shí),會(huì)有許多新奇的想法。學(xué)生也會(huì)在物體能夠恢復(fù)原狀或不能夠恢復(fù)原狀方面加以描述,對(duì)塑性、彈性、彈力等概念逐漸明晰。當(dāng)然,也不排除過(guò)度的開(kāi)放會(huì)使學(xué)生顯得無(wú)所適從,這時(shí),教師只要給予適當(dāng)?shù)墓膭?lì)和提示,學(xué)生也能夠解決這一問(wèn)題。
(2)通過(guò)上述問(wèn)題的討論,提出塑性、彈性、彈力的概念。
(二)關(guān)于彈簧測(cè)力計(jì)的探究
1、探究橡皮筋或彈簧的形變程度(伸長(zhǎng))與彈力大小的關(guān)系
讓學(xué)生經(jīng)歷基本的探究過(guò)程,通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn),然后總結(jié)出彈簧的伸長(zhǎng)與拉力大小之間的具體關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)與體會(huì):在彈簧或橡皮筋下面掛不同數(shù)量的鉤碼,仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
提問(wèn):對(duì)此現(xiàn)象你有什么想法?
點(diǎn)評(píng):這一問(wèn)題的提出能夠滿足不同思考方式的學(xué)生:善于理性思考的學(xué)生會(huì)得到規(guī)律性的結(jié)論;善于動(dòng)手實(shí)踐的學(xué)生會(huì)想到制作設(shè)計(jì)測(cè)力計(jì)。因?yàn)闆](méi)有限制問(wèn)題的思考方向,有利于培養(yǎng)學(xué)生的開(kāi)放性和創(chuàng)造性思維,目的在于能夠引導(dǎo)學(xué)生得到三種不同的回答:彈簧的伸長(zhǎng)與拉力成正比;能夠用于工程技術(shù)上;我們可以根據(jù)同樣的道理設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)力計(jì)。而這三種回答其實(shí)都是我們非常需要的。作為一個(gè)探究活動(dòng),在學(xué)生回答完問(wèn)題時(shí)才真正進(jìn)入探究,因?yàn)閷W(xué)生的類似以上的回答其實(shí)是試探性的(猜想),真正的結(jié)論性語(yǔ)言應(yīng)該要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證。因此,可以說(shuō)上述教學(xué)步驟僅僅是探究活動(dòng)的一個(gè)引子。
探究:學(xué)生探究彈簧(或橡皮筋)的伸長(zhǎng)與拉力的關(guān)系。
……
2、彈簧測(cè)力計(jì)的制作探究
導(dǎo)引:我們已經(jīng)知道了彈簧的伸長(zhǎng)與拉力成正比這一關(guān)系,并且我們也想到了根據(jù)這個(gè)道理可以設(shè)計(jì)制作一個(gè)測(cè)力計(jì)。那么,現(xiàn)在就請(qǐng)大家實(shí)際制作一個(gè)測(cè)力計(jì),同時(shí)完成以下必要的工作(投影在屏幕上):
(1)設(shè)計(jì)制作方案。方案包括制作的原理、方法、器材、步驟、合作等內(nèi)容。
(2)交流制作方案。主要加深對(duì)測(cè)力計(jì)是應(yīng)用了彈簧被拉得越長(zhǎng),受到的拉力越大的原理的認(rèn)識(shí),以及對(duì)制作過(guò)程中用掛鉤碼作為已知拉力這一方法的理解。
(3)制作過(guò)程。可以用實(shí)驗(yàn)室提供的器材在課堂上完成,實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:收集到的各種彈簧、各種橡皮筋、紙盒、圖釘、小塊三合板、剪刀等,也可以讓學(xué)生在課后自己尋找合適的器材完成。
(4)交流評(píng)估。課堂上,先讓學(xué)生交流制作過(guò)程中遇到的困難和獲得的經(jīng)驗(yàn),然后選擇一些具有代表性的自制彈簧秤,掛重物稱量,并和準(zhǔn)確的彈簧秤進(jìn)行對(duì)比,如有較大差異,分析誤差原因。
點(diǎn)評(píng):由于各種原因,學(xué)生很難在一節(jié)課的時(shí)間內(nèi)完成上述探究活動(dòng),因此可以專門(mén)安排一節(jié)課時(shí)間(科技實(shí)踐活動(dòng)時(shí)間或物理課)進(jìn)行交流,將每一個(gè)同學(xué)的作品都展示出來(lái),互相學(xué)習(xí),并進(jìn)一步完善。
(5)彈簧測(cè)力計(jì)的使用。根據(jù)制作過(guò)程中的認(rèn)識(shí)以及在交流評(píng)估中老師的一些示范操作,讓學(xué)生討論和總結(jié)使用彈簧秤時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題,包括測(cè)量范圍、零點(diǎn)、自由伸縮等,再進(jìn)一步學(xué)會(huì)讀數(shù)。
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