初中物理八年级下册：实验1 练习使用弹簧测力计 教学设计

初中物理八年级下册：实验1练习使用弹簧测力计教学设计

一、教学背景分析

（一）教材分析

本节课“练习使用弹簧测力计”是人教版八年级物理下册第七章“力”的重要组成部分，属于力学基本测量仪器的使用技能课。它是在学生学习了力的概念、力的作用效果以及重力等基础知识之后，首次接触到具体的、用于测量力的大小的工具。弹簧测力计是初中物理实验中应用最广泛的测量仪器之一，贯穿于后续的“摩擦力”、“二力平衡”、“浮力”、“简单机械”等多个章节的实验探究中。因此，本节课不仅是技能操作的起点，更是学生从定性感知“力”迈向定量研究“力”的关键转折点，其重要性不言而喻【非常重要】。教材通过引导学生观察弹簧测力计的构造、探究其工作原理、练习规范使用，旨在培养学生的观察能力、动手操作能力和严谨的科学态度，为后续的物理学习和科学探究奠定坚实的基础。

（二）学情分析

八年级学生正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，对新鲜事物充满好奇心和动手欲望。他们已经具备了一定的生活经验，例如知道用弹簧可以感受力的大小，见过体重秤、拉力器等，这为理解弹簧测力计的原理提供了感性基础。然而，学生对测量工具的规范使用意识还比较薄弱，对于量程、分度值、零点校正等概念的理解可能停留在表面，容易在实际操作中出现错误。此外，学生在读取数据时，往往容易忽视视线方向对读数的影响，这是本实验操作中的一个【难点】。因此，教学过程中需要教师通过精准的示范、清晰的指令和及时的纠错，引导学生逐步掌握规范的操作方法，并理解每一步操作背后的科学原理，将生活经验上升为严谨的科学技能。

（三）核心素养目标

1.物理观念：通过实际操作，深化对力的大小的量化认识，建立力的测量的初步观念。理解力能使弹簧发生弹性形变，且形变大小与受力大小存在定量关系。

2.科学思维：经历观察、比较、分析的过程，理解弹簧测力计的工作原理——在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。学会用比例思想解决测量中的实际问题。

3.科学探究：通过小组合作，经历“提出问题——设计实验——进行实验——分析论证——评估交流”的探究过程，练习使用弹簧测力计测量力的大小，掌握基本的实验技能。

4.科学态度与责任：在实验中养成严谨认真、实事求是的科学态度，乐于动手操作，主动与同伴合作交流，形成规范使用测量仪器的意识，并将所学知识尝试应用于解释生活中的相关现象。

二、教学目标与重难点

（一）教学目标

1.【基础】认识弹簧测力计的构造，说出其工作原理。

2.【基础】会观察并认读弹簧测力计的量程和分度值，会进行零点校正。

3.【重要】掌握弹簧测力计的正确使用方法，能规范地测量不同方向力的大小。

4.【重要】能够根据测量需要，合理选择合适量程和分度值的弹簧测力计。

5.【难点】能准确读取弹簧测力计的示数，并能分析实验中出现的简单误差原因。

（二）教学重难点

1.教学重点：弹簧测力计的正确使用方法，包括观察量程和分度值、进行零点校正、沿轴线方向施力、平稳读数。

2.教学难点：弹簧测力计的测量原理（弹簧的伸长量与拉力的正比关系）的理解，以及正确读数（视线与指针相平，估读到分度值的下一位）。

三、教学方法与准备

（一）教学方法

本节课采用“引导—探究—归纳”的教学模式，融合观察法、实验法、讨论法、讲授法等多种教学方法。教师通过创设情境，激发学生认知冲突，引导学生在“做中学”，在动手实践中发现问题、分析问题、解决问题，最终建构知识体系，提升操作技能【高频考点】。

（二）教学准备

1.教师准备：多媒体课件（含弹簧测力计结构示意图、使用规范动画、读数练习示例）、各种型号的弹簧测力计（示教用大号弹簧测力计及学生用小型弹簧测力计）、钩码（一组，标明质量）、铁架台、细线、木块、几个不同质量的物体（如橡皮、钥匙串等）、弹簧、刻度尺、演示用弹簧伸长量与拉力关系的数据记录表。

2.学生准备（分组实验，每组4-5人）：学生用弹簧测力计（2-3种不同规格）、钩码（50g、100g、200g）、铁架台、细线、硬纸板、待测物体（如一支笔、一个空瓶、一个小木块）、实验报告册。

四、教学实施过程

（一）创设情境，引入新课

教师活动：上课伊始，教师面带微笑，环顾全体学生，用饱满的热情问候学生。随后，教师拿出一个拉力器，请一名力气较大的男生上台尝试拉开。教师再拿出一个很小的弹簧，轻轻一拉。教师提问：“同学们，刚才两位同学都对弹簧施加了拉力，但我们如何知道他们用的力具体有多大呢？有没有一种工具可以测量力的大小？”学生思考并回答（体重秤、弹簧秤等）。教师顺势引出课题：“今天，我们就来一起学习和使用一种测量力大小的基本工具——弹簧测力计。”教师板书课题【非常重要】。

设计意图：通过生活化的、具有强烈视觉对比的实例，迅速吸引学生的注意力，激发他们的好奇心和求知欲，自然地过渡到本节课的学习主题，让学生感受到物理知识来源于生活。

（二）观察构造，探究原理

1.观察弹簧测力计的构造【基础】

教师活动：教师为每个小组分发一个学生用弹簧测力计，并提出观察任务：“请同学们以小组为单位，仔细观察你们手中的弹簧测力计，看一看它由哪几部分组成？比一比，不同小组的测力计有什么相同和不同之处？”

学生活动：学生分组观察、讨论，用手轻轻拉动测力计的挂钩，感受其内部结构。

学生汇报：学生代表回答，指出测力计主要由刻度盘、指针、弹簧、挂钩、外壳等部分组成。

教师活动：教师利用多媒体展示放大的弹簧测力计结构图，引导学生依次认识各个部分，并特别强调弹簧和指针之间的联动关系。同时，引导学生观察测力计上的单位符号“N”，回顾力的单位。

2.探究弹簧测力计的工作原理【重要】【热点】

教师活动：教师演示一个简单而关键的实验。将一根弹簧悬挂在铁架台上，旁边竖直固定一把刻度尺。在弹簧下端不加挂钩码，记录指针所指的刻度位置（即弹簧的原长）。然后依次挂上1个、2个、3个等数量的钩码（每个钩码质量已知，其所受重力可计算得出），并记录每次弹簧伸长后的指针位置。教师将数据记录在预先画好的表格中（表1：弹簧伸长量与拉力的关系）。

表1弹簧伸长量与拉力的关系

钩码个数

拉力F/N

弹簧长度L/cm

弹簧伸长量ΔL/cm

0

0

L0

0

1

G1

L1

L1-L0

2

2G1

L2

L2-L0

3

3G1

L3

L3-L0

...

...

...

...

教师引导学生观察并思考：“大家看，随着我们不断增加拉力，弹簧的长度发生了怎样的变化？弹簧伸长的长度（即伸长量）与它受到的拉力之间可能存在怎样的数量关系？”

学生活动：学生观察数据，小组讨论，尝试归纳。

学生汇报：学生得出初步结论：拉力越大，弹簧伸得越长。可能进一步得出：在误差范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。

教师活动：教师对学生的结论给予肯定，并进行精准提炼：“同学们观察得非常仔细，总结得也很好。这正是弹簧测力计的工作原理——【非常重要】在弹性限度内，弹簧的伸长量与它受到的拉力成正比。这就是胡克定律的定性表述。需要特别强调的是，‘弹性限度’这个词非常关键，如果拉力过大，弹簧的弹性被破坏，它就无法恢复原状了，这时弹簧伸长量与拉力的正比关系也就不存在了，测力计也就损坏了。”

（三）掌握规范，学会使用

教师过渡：“理解了原理，我们就能更好地使用它。现在，我们一起来学习如何规范、准确地使用弹簧测力计。”

1.观察量程和分度值【基础】【高频考点】

教师活动：拿起一个示教用大号弹簧测力计，手指着刻度盘，清晰地说：“拿到一个测量工具，我们首先要做的，就是认识它的‘测量范围’和‘准确度’。请大家看这个测力计，它的最大测量值是多少？最小的一个刻度代表多大的力？”引导学生依次回答出“量程”和“分度值”的概念。

学生活动：学生观察自己手中的测力计，迅速找出其量程和分度值，并向同桌复述一遍。

设计意图：这是任何测量仪器使用前的第一步，培养学生良好的实验习惯。

2.进行零点校正【重要】

教师活动：“同学们，请大家先观察一下你们的测力计，在自然悬挂且不挂钩码时，指针是否指在零刻度线上？”学生们观察后发现有的指在零刻度，有的可能不在。教师提问：“如果指针不在零刻度线，我们直接去测量，读数会准确吗？那我们该怎么办？”引导学生回答出“进行零点校正”或“调零”。教师演示调零的方法（通常是通过外壳上端的调零螺母进行旋转），并强调调零是测量前必不可少的步骤，就像射击前要瞄准一样【重要】。

学生活动：学生检查并校正自己小组的测力计，确保指针指零。

3.明确测量范围，避免超量程【重要】【难点】

教师活动：教师举起一个最大量程为5N的测力计，提问：“现在，我如果用一个铁块去拉这个测力计，但我不知道铁块的重力，我直接把它挂在挂钩上，如果它的重力远远大于5N，会发生什么？”引导学生思考并回答出可能损坏测力计。教师强调：“所以，在使用前，我们最好先估计一下待测力的大小，选择一个量程合适的测力计。如果不确定，可以用手先轻轻拉一拉，感受一下，但绝不能贸然挂钩猛拉。【非常重要】”

4.掌握正确的施力方向【重要】

教师活动：教师演示错误的操作：将测力计倾斜，或者左右摇晃着拉动挂钩。然后问：“同学们，这样测量出来的结果准确吗？为什么？”引导学生思考，因为弹簧的伸缩方向必须与力的方向一致，如果斜拉，弹簧会与外壳发生摩擦，导致测量结果偏小或不稳定。教师演示正确操作：要使测力计内的弹簧轴线方向与所测力的方向保持一致，避免指针、弹簧与外壳发生摩擦【高频考点】。

学生活动：学生空手模仿拉测力计的动作，体会“沿轴线方向施力”。

5.学习平稳读数【基础】【高频考点】【难点】

教师活动：教师演示将钩码挂在测力计下，待示数稳定后，眼睛从不同方向看指针，并请学生分别读出视线偏高、视线偏低和视线正对时的示数。引导学生发现，视线不正对指针会产生读数误差。教师总结：读数时，视线要与指针相平，并且要等指针稳定后再读数。同时，对于分度值为0.1N或0.2N的测力计，我们需要估读到分度值的下一位，以减小读数误差。

学生活动：学生练习从不同角度观察测力计示数，体会正确读数的重要性。

（四）分组实验，实践应用【核心环节，占主要篇幅】

教师过渡：“理论学得再好，不如亲手一试。现在，就请同学们利用手中的器材，亲自动手练习使用弹簧测力计，完成几个小任务。”

任务一：测量一根头发丝所能承受的最大拉力【热点】【探究性】

教师活动：教师给每个小组发一根头发丝，提出挑战任务：“请各小组合作，设计实验方案，测量这根头发丝被拉断瞬间的拉力是多大。在实验过程中，大家要特别注意我们刚才强调的所有规范：检查量程分度值、调零、估计被测力、沿轴线施力、平稳读数。想一想，怎么拉才能保证头发丝是被沿轴线方向拉断的？如果头发丝的承受力很小，我们该如何操作才能使测量更准确？”

学生活动：学生分组讨论方案。有的小组提出直接用测力计挂钩钩住头发丝拉；有的提出可能容易打滑；有的小组讨论后提出可以将头发丝两端分别系在测力计挂钩和一个固定物（如铁架台底座）上，然后拉动测力计。学生开始动手操作，教师巡视指导。

教师巡视指导要点：

（1）检查学生是否进行了调零，提醒忘记的小组。

（2）观察学生施力方向是否正确，及时纠正斜拉现象。

（3）引导学生如何平稳地增大拉力，直至头发丝断裂，并快速读取断裂瞬间的最大示数。

（4）【难点突破】指导学生在读数时视线与指针相平。

（5）询问学生的测量结果，并引导他们思考：为什么不同小组测出的头发丝承受力可能不同？（头发丝的个体差异、测量误差等）

学生活动：各小组完成测量，记录数据，并将断裂后的头发丝和测力计归位。

任务二：测量身边小物体所受的重力【基础】【应用】

教师活动：教师引导学生：“我们已经学会了使用测力计，现在用它来测量一下我们身边常见物体的重力吧。请各小组测量一个你们认为重量适中的物体，比如一支铅笔、一个橡皮擦、一把钥匙，看看它们各自受到的重力是多少牛顿。”教师提醒学生先估计，再测量。

学生活动：学生选择身边的1-2个物体进行测量，并将测量结果记录在实验报告册上。小组内成员互相检查操作是否规范。

任务三：探究钩码个数与弹簧测力计示数的关系【深化】【验证原理】

教师活动：教师引导：“我们已经从演示实验知道了原理，现在大家亲手来验证一下。请将一个钩码挂在测力计下，记录示数。再挂两个、三个钩码，分别记录示数。观察并思考示数变化与钩码个数变化之间的关系。”

学生活动：学生动手操作，记录三次数据，发现每增加一个相同质量的钩码，示数就增加一个固定的值，从而加深对“弹簧的伸长量与拉力成正比”这一原理的理解。

教师活动：教师深入小组，询问学生数据，并引导他们分析数据，尝试用语言描述规律。

（五）交流评估，总结提升【重要】

1.小组交流

教师活动：实验结束后，教师组织全班进行交流。请几个小组代表分享他们在实验中遇到的困难和成功经验，特别是测量头发丝拉力时的小技巧。

学生活动：各小组代表积极发言，分享本组实验过程中的发现、困惑以及解决方法。例如，有小组可能提到，为了让头发丝不滑脱，可以多绕几圈；有小组可能提到，因为头发丝太细，很难保证完全沿轴线方向，导致结果偏小等。

2.教师总结

教师活动：教师对学生的分享进行点评和总结，再次强调弹簧测力计使用的“四会”要求：【非常重要】

（1）会认：看清量程和分度值。

（2）会调：使用前进行零点校正。

（3）会测：测量时，力要沿弹簧的轴线方向，防止摩擦。

（4）会读：读数时视线与指针相平，并估读。

教师进一步提问：“如果我们在月球上使用这个弹簧测力计，还能测量拉力吗？测量重力呢？”引导学生深入思考，区分弹簧测力计测“力”的普适性和重力与质量的区别，培养学生的跨学科视野和科学思维。

（六）布置作业，拓展延伸

1.基础作业：完成实验报告册上的相关内容，特别是数据处理和思考题部分。回顾今天实验的整个过程，总结使用弹簧测力计的注意事项【基础】。

2.拓展作业：【热点】【探究性】请利用周末时间，观察生活中哪些地方用到了弹簧测力计或类似的原理（如体重秤、机械握力计、拉力器上的指示器等），尝试分析它们的工作原理，并