資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 物理 年級 高一 學期 秋季
課題 3.1重力與彈力（第2課時）
教科書 書 名：物理必修第一冊教材 出版社：人民教育出版社
教學目標
物理觀念： 通過形變的學習認識彈力，理解彈力的概念，知道彈力產(chǎn)生的原因和條件，知道壓力、支持力、拉力都是彈力，從物理學視角形成關于相互作用的基本認識。 科學思維： 1.通過生活實際，建構(gòu)輕繩輕桿模型；通過探究實驗，體會建構(gòu)輕彈簧模型的過程。 2. 會根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件或者物體的運動狀態(tài)及其變化，分析彈力的方向。能初步根據(jù)力的平衡分析彈力的大小。 3.通過證據(jù)的搜集得到彈力與形變量的關系，了解胡克定律 4.通過微小形變的研究，體會放大法的思想。 科學探究： 通過探究彈簧彈力與形變量關系，能根據(jù)已有現(xiàn)象，作出合理的猜想和假設，在設計合理的實驗收集和分析數(shù)據(jù)以驗證假設，并依據(jù)證據(jù)得到胡克定律。 科學態(tài)度與責任： 通過彈力與形變關系的學習，體驗定性到定量探究的研究過程，體會從假設到驗證得到結(jié)論的過程，形成嚴謹認真、事實求是的科學態(tài)度。
教學內(nèi)容
教學重點： 彈力的產(chǎn)生條件，彈力的大小、方向的確定，彈簧彈力與形變量關系的探究 教學難點： 彈力的方向，設計合理的實驗方案
教學過程
教師活動 學生活動 設計意圖
【復習回顧】 質(zhì)量為2kg的木塊用一根輕質(zhì)彈簧懸掛在天花板上，求木塊所受彈力大小。 對木塊受力分析：如圖所示
根據(jù)二力平衡：F=G
G=mg=20N
∴彈力大小為20N 求解彈簧的彈力大小時有沒有其他方法呢？ 【思考與討論】 如圖，彈簧懸掛重物質(zhì)量越大，彈簧彈力越大，彈簧伸長量也越大。彈簧伸長量與彈簧彈力有怎么樣的關系？
定性結(jié)論：彈簧的伸長量越大，彈簧彈力越大。
1.彈簧伸長量與彈簧彈力有怎么樣的定量關系？
2.如何設計方案進行研究？ 一.探究彈簧彈力與形變量的關系 【猜想假設】根據(jù)彈簧彈力和形變量的定性關系，你覺得兩者可能存在什么關系？大膽提出你的想法。 猜想：彈力大小與彈簧的伸長量成正比。（或其他） 如何設計方案來驗證猜想是否正確 【制定方案】想一想： 實驗中需要測量哪些物理量？
為了測量這些物理量需要用到哪些實驗器材？ 如何處理測量得到的數(shù)據(jù)？ 1.需要測量的物理量：彈簧彈力和彈簧伸長量
2. 為了測量這些物理量需要用到哪些實驗器材？
彈簧彈力→彈簧測力計（或者學生提出其他工具）
彈簧伸長量→刻度尺（或者學生提出其他工具）
追問1：用彈簧測力計測量彈力大小方便嗎？有沒有更簡便的方法？（聯(lián)系前面的例題，想到彈簧懸掛重物的重力即為彈簧彈力）→懸掛鉤碼，用鉤碼的重力表示彈力大小
追問2：刻度尺能直接測量彈簧的伸長量嗎？方便嗎？直接測量彈簧的哪個長度會更方便？（可以但不方便，測量彈簧本身長度更方便，用彈簧實際長度減去原長即為彈簧伸長量）
需將彈簧豎直懸掛，并掛鉤碼，所以用鐵架臺更方便
提醒：實驗中刻度尺不能移動，否則造成更大的測量誤差，彈簧也不能晃動，還需用夾子將刻度尺和彈簧固定。 3.如何處理測量得到的數(shù)據(jù)？ 以縱坐標表示彈力大小F，以橫坐標表示彈簧的形變量x，在坐標系中描出實驗所測得的各組數(shù)據(jù)(F，x)對應的點，用平滑的曲線將這些點連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，即可探究彈簧彈力與形變量間的關系。 【進行實驗 收集數(shù)據(jù)】 （1）將彈簧和刻度尺懸掛在鐵架臺上，并用鐵夾固定，使彈簧頂部和刻度尺零刻度線對齊，記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0。 (2)在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度和鉤碼所受的重力。 (3)增加鉤碼的個數(shù)，重復上述實驗過程，將數(shù)據(jù)填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長度，x＝l－l0表示彈簧的形變量。 (4)記錄收集數(shù)據(jù)
觀看實驗視頻，填寫表格 【數(shù)據(jù)分析 得出結(jié)論】 結(jié)論：彈力大小與彈簧的伸長量成正比。這個結(jié)論是否具有普遍性？怎么驗證？→多次實驗！ 實驗結(jié)論：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧的伸長量成正比 。 六.胡克定律 在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度成正比，即： 【思考與探究】 1.實驗中如何求解彈簧的勁度系數(shù) 2. 實驗中，如果以 彈簧實際長度l作為橫坐標，作F-l圖，并與F-x圖對比，有何相同點和不同點？
3.在實驗最后，增加較多鉤碼時，該記錄點的彈力和形變量不在其他點所在的直線上，為什么？
【想一想】 生活中存在多種彈簧，有些彈簧比較硬，很難拉伸或壓縮，有些彈簧較軟，很容易拉開。這里的軟和硬體現(xiàn)了彈簧的哪個物理量？ 施加同樣大小的力，硬彈簧形變量小，軟彈簧形變量大，即硬彈簧勁度系數(shù)大，軟彈簧勁度系數(shù)小。生活中所說的彈簧的“軟”、“硬”指的是勁度系數(shù)的大小。勁度系數(shù)是與彈簧的本身有關的物體量。 【總結(jié)提升】 實驗定律的發(fā)現(xiàn)是常常經(jīng)歷了從定性到定量的探究過程，立足已觀察到的現(xiàn)象提出問題并作出假設，制定合理的方案來驗證假設成立與否，從實驗中獲取數(shù)據(jù)并用恰當?shù)姆椒ǚ治鰯?shù)據(jù)以得到結(jié)論。 【課后實驗】 類似橡皮繩這樣的彈性繩也具有與彈簧相同的特性：彈力越大，形變量越大，其彈力大小與形變量成正比嗎？ 通過觀察，定性分析彈簧伸長量與彈簧彈力的關系。 思考并回答問題。 觀看實驗視頻，搜集實驗數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)。 根據(jù)實驗結(jié)論，總結(jié)胡克定律。 通過回顧例題3，知道平衡時彈簧所掛重物的重力等于彈簧彈力，為后面的實驗探究做準備。 通過定性分析彈簧伸長量與彈簧彈力的關系，引導學生作出合理的猜測。 通過三個問題的解決，幫組學生設計合理的實驗方案，培養(yǎng)學生科學探究的能力。感受科學探究的過程。 類比分析，幫助學生選擇合適的數(shù)學工具處理數(shù)據(jù)。 培養(yǎng)學生搜集和處理數(shù)據(jù)的能力，體會在定量分析時，作圖的優(yōu)點，并能在以后的探究過程中優(yōu)先選擇作圖處理數(shù)據(jù)。 通過3個問題，進一步培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)分析的能力 聯(lián)系實際，體會物理學在生活中的應用。 引導學生總結(jié)實驗過程，體會從定性到定量的探究，掌握實驗探究的流程，培養(yǎng)學生實驗探究的能力并能運用在以后的探究中。

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