《弹力》设计 市赛一等奖

《弹力》教学设计一、教材分析弹力是高中力学的基础内容和重要内容，是高一学生在本教材学习过程中的第一个难点。弹力是力学中最经常遇到的力之一，对弹力认识清楚与否，会直接影响到今后的学习。本节课的重点是弹力产生的原因及弹力的方向，难点是常见的弹力方向的确定。教材通过弹簧被拉伸和压缩实例，让学生在体会弹力产生的原因和条件。通过放大有机玻璃和桌面的微小形变的演示实验，拓宽学生的认识面，激发学生的学习兴趣。为了突破重难点，教材通过“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学生容易接受的语言概括了弹力的方向。为了使学生获得真实的体验，教学中可以将弹力与弹簧伸长量的关系安排为学生的实验探究，在学生探究的基础上由学生得出胡克定律。二、教学目标【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；5. 了解弹力在生产和生活中的应用，体会物理与生产和生活息息相关。【过程与方法】1．培养学生根据弹力产生的条件分析弹力方向的能力。2．体验显示微小形变的方法。3．帮助学生掌握设计实验、收集数据、数据处理和总结规律的能力。【情感态度与价值观】1．利用实验培养学生的观察能力，激发学生对物理规律的求知欲。2．培养学生科学的研究问题的方法。三、教学重点1.弹力产生的条件、弹力的方向。2.胡克定律及应用。四、教学难点1.相互接触的物体间是否有弹力的判断。2.弹力方问的确定。五、教学方法实验——观察——思考——归纳六、教具准备传感器、计算机、弹簧、小车、砝码、弹簧称、带有支架的平面镜（两个）、刻度尺、激光光源、墨水瓶（灌满红墨水）等。七、教学过程一、引入新课看录像:撑杆跳和拉弓箭,并展现常见的一些相互作用（推、拉、提、压、举等）。提出问题，引导学生观察、思考其相互作用的共同点及本质。学生活动：亲身感受推、拉、提、压、举等相互作用，并在教师的引导下，观察分析。并导人新课。二、进行新课1.弹性形变和弹力通过拉长和压缩弹簧，使学生认识弹性形变，并理解弹性限度。教师活动：教师启发学生思考推、拉、提、压、举等力是怎样产生的？学生活动：学生进一步分析归纳总结。点评：结合对前面实验的观察和分析，进一步培养学生抽象概括的能力，指导学生现场实验和交流得出以下结论:(1)物体在力的作用下形状或体积发生的变化,叫做形变(2)物体在形变后能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变(3)发生弹性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(4)如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后,物体就不能完全恢复原来的形状.这个限度叫做弹性限度学生观察思考，体验观察微小形变的法，提高实验能力。实验并观察微小形变，培养观察能力和掌握显示微小形变的方法。如右图所示，在椭圆形的大墨水瓶瓶塞中插一根内径约1－mm毛细管，瓶内装满染色水，管后衬白色纸屏。演示时，在瓶的截面短轴方向（图a所示方向）施加压力，水柱上升，说明瓶体微小形变使容积减小；撤去压力，水柱下降到原位。在瓶的长轴方向（图b所示方向）施加压力，水柱下降，说明瓶的容积变大；撤去压力，水柱升到原处。演示长轴方向施力时水柱下降，可纠正学生错误认为是这是瓶内水柱受热膨胀所致。玻璃管的长短、内径的大小要经实验选择，以液柱变化明显为宜。（2）桌面的形变如右图所示，用激光束照在桌面平面镜上，经两次反射后照在墙上。演示时，用力压桌面，墙上的光点会发生明显偏移，说明桌面受外力而产生形变。若无激光器可用幻灯代替，用一块开有狭缝的黑纸片插在透镜前，利用墙上的狭光带偏移演示桌面的形变。2、几种弹力讨论弹力产生的条件:①直接接触；②发生弹性形变。通过演示，学生观察，启发学生思考，分析弹力的方向。在掌握弹力产生条件的基础上，思考压力、支持力、绳子的拉力的产生及方向。引导学生总结归纳弹力的方向。弹力的方向与接触双方的情况有关，接触双方通常有平面、曲面和点。⑴当接触双方一方为平面，另一方为平面、曲面或点时，正压力或支持力总是垂直于接触的平面，并指向受力物体。例1:分析下面接触物体间的支持力和正压力。⑵当接触双方一方为曲面，另一方为曲面或点时，正压力或支持力总是过接触点，垂直于过接触点的切面，并指向受力物体。例2:分析下面接触物体间的支持力和正压力。⑶线、绳、链条等柔体的拉力是对所拉物体的弹力，方向总是沿着柔体而指向柔体收缩的方向；轻弹簧既可对物体施以拉力，也可施以推力，其方向均沿轻弹簧所在的直线。例3:分析下面轻绳或轻弹簧中弹力的方向。3.胡克定律弹力的大小实验：用手拉压弹簧。提问：你拉过拉力器吗？谈谈你的感受。学生：越拉越费力，说明弹簧形变越厉害，产生的弹力越大。总结：弹力的大小与形变的程度有关，其关系比较复杂。概括地说：形变的程度越大，产生的弹力也越大。指导学生进行实验研究，学生实验探究，讨论交流，得出结论。师：下面我们大家设计一个实验，实验的目的是寻找与弹簧的弹力有关的因素．学生设计实验，然后分组实验如图所示，用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，系统静止时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重；弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出．注意事项：(1)本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差．标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后再读数．(2)实验中所提供的米尺精确度为1mm，应估读一位．(3)弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用．建议做法：(1)选择器材：从弹簧组中选择一只弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横杆上；实验桌上有200g、50g的钩码各一盒，选择50g钩码来做这一实验．(想一想，为什么?)(参考答50kg的钩码质量比较小，容易调节，另外增加一个不会损坏弹簧)(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否便于读数等)．(3)读出弹簧自然下垂时指针所指刻度．(4)悬挂50g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格(5)逐个增加钩码，重复第4步，至少做5组数据．初态指针对应刻度(cm)弹簧弹力(N)指针所指刻度(cm)弹簧伸长量(cm)(6)图象法处理数据：在下面的坐标纸上，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸长量为横轴建立坐标系，如图所示．描出5个特殊点，以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系．拓展一步：常用的实验数据的处理方法有：计算法(求比值、求积、求和、求差等)和图象法两种．两者比较，图象法处理数据更为直观、更容易得出物理变化规律，且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差．师：通过以上的实验，我们可以得出怎样的结论?生：通过分析实验中的实验数据，我们可以得到弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比．师：用一个公式来表示这种关系．生：F＝KX其中F是弹簧受到的弹力大小，X是弹簧的形变量，既可以是弹簧的伸长量，又可以是弹簧的压缩量．师：这个公式实际上是一个定律，叫做胡克定律，是英国科学家胡克首先发现的，其中式子中的k是弹簧的劲度系数，单位是牛每米，符号是N／m．生活中常说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”指的就是它们的劲度系数不同．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．例题：如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系．根据图象判断，正确的结论是()A．弹簧的劲度系数为1N／mB．弹簧的劲度系数为100N／mC弹簧的原长为6cmD．弹簧伸长0．2m时，弹力的大小为4N解析：弹簧处于原长时，弹簧的弹力应为o，由此可知弹簧原长为6cm.由图象可知：当拉长2cm时，弹力为2N，可得劲度系数为100N／m，因此答案为BC．教师活动：利用传感器，通过计算机实时测量，处理试验数据，分析买验结果。学生活动：学生观察思考，通过计算机演示物理量之间的关系。点评：实验研究――胡克定律，使学生了解科学的研究问题的方法。教师活动：指导学生如何对数据进行处理（利用图象处理），如何分析图象找出规律。学生活动：学牛讨论交流，总结现津，得出结论。点评：培养学生进行数据分析、探索和寻找数据之间的关系，发现物理规律的能力。教师活动：指导学生做F-x图象，利用数学知识确定F和x的关系，找出物理规律。学生活动：学生利用用实验数据做图象，进一步体验用图象处理数据的方法。点评：掌握用图象处理实验数据的方法。判断方法(查周围接触的物体):假设法（１）假设弹力存在，然后判断物体所处的状态是否与题意相同；（２）假设产生弹力的接触物突然消失，看物体状态是否变化，如果状态改变，说明弹力存在，如果保持原状态，则证明该弹力不存在。三、课堂总结、点评判断弹力的方向及计算弹力的大小是这节课学习的重点。只有掌握了弹力方向的判断方法，确定了弹力的方向，才能为今后的受力分析打下良好的基础。弹力大小的计算在今后也将有许多实际的应用，方法有多种，主要有：利用平衡条件及动力学规律，利用公式F=kx来计算。四、实例探究☆关于弹力产生的原因1.下列说法正确的是A.木块放在桌面上受到向上的支持力，这是木块发生微小形变而产生的B.用一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的推力，这是由于木头发生形变而产生的C.绳对物体的拉力方向总是竖直向上D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是由于电线发生微小形变而产生的2.放在水平桌面上的书，在重力的作用下与桌面互相接触，由于书发生了微小的形变，产生了对的力，其方向。☆弹力产生的条件3.已知物体甲和乙之间有弹力的作用，那么A.物体甲和乙必定直接接触，且都发生形变B.物体甲和乙不一定直接接触，但必定都发生形变C.物体甲和乙必定直接接触，但不一定都发生形变D.物体中和乙不一定直接接触；也不一定都发生形变☆对弹力的理解4.关于弹力