《探究弹力和弹簧伸长的关系》教学设计

1 / 16 探究弹力和弹簧伸长的关系教学设计 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 XX 年 10 月 22 日星期六探究弹力和弹簧伸长的关系教学设计 【课题分析】 在学生学习了弹力后，知道弹力是一种最基本的性质力，是摩擦力产生的前提和基础。弹力同时也是物体受力分析中最重要的一种力。弹力来源于形变： “ 弹力的大小跟形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力就随着消失 ” （高一物理必修）。但弹力与形变究竟有何关系，人教版高中物理课本只给出了定性的关系，原因是弹力与形变关系比较复 杂。为了降低难度，减小知识的跨越台阶，课程设置为探究性学习，且只研究弹力与弹簧伸长形变的定量关系。 本节课的教学内容新颖，形式比较生动，有讲解，有实验，有板演，有讨论，有归纳，有练习，可以上成一堂比较典型的探究性实验教学课。我们改变课堂视角，在培养学生科学研究方法的教育中作了一些探索，让学生重走科学家的探索之路，体味科学家的探索精神。 【教学目标】 1、加深弹力和形变关系的理解，知道弹力产生的条件； 2 / 16 2、通过实验得到弹力与弹簧伸长量的关系； 3、学习本课题所用的科学方法； 4、培养学生的探索精神和团队协作精神，激发学生的求知欲； 5、提高学生分析、解决实际问题的能力，并体验成功的愉悦。 【教学重点】 弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系。 【教学难点】 实验数据的处理方法。 【教学方法】 实验法、谈话法。 【课前准备】 教师准备：（弹簧秤、钩码、直尺、铁架台） 12套、 cAI课件、多媒体展台。 学生准备：三角板、笔、草稿纸。 【教学地点】 物理多媒体实验室。 【课时安排】 3 / 16 1 课时。 【教学过程】 一、复习知识并引入课题 师： 多媒体展示 1、什么是弹力？弹力的方向如何？举例说明。 2、弹力产生的条件是什么？ 3、什么叫形变及弹性形变？ 生：回忆并作答。 师：根据学生回答纠正总结，并用多媒体展示答案。 1、发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。 例如：放在水平桌面上的书受到桌面对书的弹力，弹力4 / 16 的方向垂直桌面指向书；而桌面受到的弹力方向垂直桌面向下。 挂 在电线下面的电灯，受到电线对电灯的弹力，弹力的方向沿着绳而指向绳收缩的方向。 2、弹力产生的条件是：两物体相互接触且发生弹性形变。 3、物体的形状或体积的改变叫做形变；当物体发生形变时，如果撤消外力，物体又能恢复原状，这种形变叫弹性形变。 师： 在投影上展示 用手拉弹簧，弹簧会伸长，用力越大，弹簧伸长也越大，手放开弹簧，弹簧立即恢复原状。请同学们分析演示的实验原理。 生： 师：分析并设问 弹簧受到拉力会伸长，且平衡时弹簧受到的弹力和外力5 / 16 大小相等 ，弹簧的伸长越大，弹力也就越大。可见：伸长（原因） 发生形变（原因） 弹力。那么弹力和伸长量之间有什么定量关系呢？本节课同学们通过实验来探究这个关系。 二、实验探究 师： 多媒体投影思考题 1、采用什么方法给弹簧施力？ 2、弹力的大小如何确定？ 3、需要测量那些数据？如何记录数据？ 4、弹簧能否被过分拉伸？ 5、什么是弹簧的伸长量？用什么测量？ 师：将学生前后两桌四人一组，阅读课文并讨论问题，形成统一答案写在草稿纸上，准备派代 表回答。 生：阅读课文并积极讨论。 6 / 16 师：在实验室巡视，并询问情况。 师：请学生逐一回答 师生共同总结： 1、用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力； 2、根据二力平衡条件，当钩码平衡时，弹簧产生的弹力和钩码的重力大小相等。 3、实验需要测量的数据有：弹簧的原长和每次所挂钩码对应的弹簧的长度。数据可用表格记录，也可用有序实数对记录。 4、加在弹簧上的拉力不能太大，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。 5、用 直尺测量弹簧挂钩码时的长度与未挂钩码时的长7 / 16 度之差，就是弹簧的伸长量， 师：将仪器发给学生，每 4 人一套。 生：学生讨论并得到实验方法： 将弹簧上端固定在铁架台的支架上，下端挂上钩码静止时，弹力大小等于重物受的重力，以此测量弹力的大小 F，从固定于竖直支架上的刻度尺上测出悬挂重物时弹簧的伸长量 x（或总长度）。 生：学生实验，并列表记录实验数据。 师：在实验室巡视，检查并指点，让学生进一步思考。抽查学生统计的表格（可能有多种表格），并在实验展台上展示。然后给出参考表 格如下： 12345678910 xx0x1x2 x0x1x2 m0m1m2 F0F1F2 8 / 16 引导学生将表格中数据转化为有序实数对：（ F， x ） 1、（ F1， x1 ） 2、（ F2， x2 ） 3、（ F3， x3 ） 有利于学生利用数学知识，在 F-x 直角坐标系中描点。 师：根据学生设计表格中测量的数据，示范数据的处理方法。 多媒体展示 示范图形： 1、以弹力为纵坐标，弹簧的伸长为横坐标，建立平面直角坐标系； 2、根据所测数 据，在坐标纸上描点； 3、按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（含直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。 9 / 16 生：学生处理数据 师：抽查学生数据处理情况，抽调几张结果在多媒体上展示，并进行点评，好的给予肯定，差的进行修改和鼓励。 师： 1、根据 F x 图象，猜测 F x 的函数关系； 2、函数关系式中常数的单位如何？常数由图象中的什么决定？ 生：讨论并回答。 师： 投影展示 1、根据图象猜测得到函数： F kx； 2、函数表达式中常数的单位是：牛 /米（ N/m），该常数叫劲度系数。 三、根据实验总结 师：根据实验过程，归纳总结实验步骤。 生：学生归纳总结在草稿纸上。 10 / 16 师： 多媒体展示 几组学生的归纳总结 1、测量弹簧的伸长（或总长），及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作出记录，要尽可能多测几组数据； 2、将记录数据转化为有序实数对； 3、以力为纵坐标，弹簧的伸长为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点； 4、按照图中各点的分布和走向，试作出一条平滑的曲线（包括直线）。把各点连接起来，尽可能让更多的点落到曲线上，不能落到曲线上的点应大致对称分布在曲线两测。 5、以弹簧伸长为自变量，写出曲线所代表的函数。 师：归纳实验结论。 生：在弹性限度内，弹簧弹力的大小 F 与弹簧伸长的长度 x 成正比。 11 / 16 四、实验拓展 师：同学们，前面我们探究了弹力和弹簧伸长的关系，并得到了结论，如果弹簧被压缩，则弹簧的弹力与弹簧压缩的长度之间又有什么关系呢？ 生：学生探索实 验 总结得到：在弹性限度内，弹簧弹力的大小 F 与弹簧压缩的长度 x 成正比。 五、例题分析 师： 多媒体展示 题目：由实验测得某弹簧的长度 L 和弹力的关系如图所示，求： （ 1）该弹簧的原长为多少？ （ 2）劲度系数为多少？ 12 / 16 生：学生思考并表述观点。 师： 多媒体给出解答过程 解：弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由图可知该弹簧原长为 L0 15cm。 据劲度系数的定义： 由图线可知，该弹簧伸长 x （ 25cm 15cm） 10cm时，弹力 F 50N，所以 N/m 500N/m。 六、课堂练习（潜能开发，思维上升） 师： 多媒体 先出示题目，待学生做完后，再出示答案。 例：某同学在探索弹力和弹簧伸长的关系时，根据实验数据在图上画出了 a、 b、 c、 d 四个坐标点。 （ 1）根据 a、 b、 c、 d 四个坐标点，画出 F x 图线； （ 2）由图线，若弹簧原长 50cm，要使弹簧伸长到 75cm，13 / 16 需要多大拉力（仍在弹性限度内）？ 分析与解答：（ 1）见图，判断四个坐标点基本在一直线上 ，使它们均匀分布在直线两侧，这样可以减小偶然误差。 （ 2）本题 k 600/20（ N/cm） 30N/cm，根据 F kL ，得到拉力 F 30 （ 75 50） N 750N。 七、家庭巩固练习 1、实验表明：弹簧弹力 f 的大小与弹簧的形变量 x 有如下关系 f kx，下列说法正确的是（ ） A式中的 k 反映了某个具体弹簧的一种性质 B k 与弹簧所受外力大小成正比 c x 是弹簧伸长或缩短后的长度 D把某弹簧一分两段， k 的大小减小一半 2、有 三根完全相同的弹簧，原长为 10cm，每根弹簧挂14 / 16 重物 G 后，弹簧伸长都是 1cm。现把三根弹簧依次串接成一条长弹簧，再挂上重物 G，则三条弹簧的总长是（ ） A 31cm B 33cm c 36cm D 30 3cm 3、一根轻弹簧，上端固定，下端悬挂重量为 G 的物体，弹簧长度为 L1，如弹簧下端固定，上端放同一重物，弹簧长度为 L2，该弹簧自然长度为，劲度系数为。 4、一个弹簧秤，由于原弹簧损坏，换了一个新弹簧。经测试，不挂重物时，示数为 2N，挂 100N 的重 物时，示数为 92N，那么，当读数为 20N时，所挂重物的实际重量是。 【教学说明】 本课内容单纯，最终归结为胡克定律： F kx。若强迫15 / 16 学生记忆，并加以训练，应对考试， 98%的学生是能掌握的，同时还能省一个教学课时。但在中学物理教学中，应对教材进行思想性发掘。对学生进行物理科学研究方法，培养实验研究，理论探索兴趣，献身科学事业等多方面教育。这些教育应渗透在具体课堂教学中。探究弹力与弹簧伸长的关系的教学，不仅仅注重与学生用 F=kx 解决问题的能力的培养，而且更注重对学生进行物理科学研究方法的熏陶 。在本节课的教学中突出了一条研究物理科学的一般方法： “ 观察现象、初步分析 实验研究 猜测 得出规律 重复实验、检验结论。 ” 这种在具体知识教学的同时，