高中物理-科学探究：弹力教学设计学情分析教材分析课后反思

《科学探究：弹力》教学设计设计思路：普通高中物理课程标准明确要求学生具有科学探究意识，具有设计探究方案和获取证据的能力，能正确实施探究方案。能够使用不同方法手段分析，处理信息，描述探究结果和变化趋势，具有交流的意愿和能力。基于课标要求，以培养学生自主探究、研讨合作能力为目标，尽量将物理与生活联系起来，本堂课的引入和演示实验都选用生活中常见的简单器材，讨论环节也是学生在课堂很容易实现的小情境；而学生的分组实验选用DIS数字化系统实验器材，是对课本上实验内容的一个突破，自己搭建组合传感器，使得实验内容更完整，既能测弹簧弹力大小与伸长量的关系，也能测与压缩量的关系，并且实验数据更精确，实验过程更简洁高效。传统演示、生活情境与现代技术的有机结合能够培养学生主动合作的精神与求真务实的科研态度。一、导入新课通过日常生活情境引入新课。请一名学生展示如何使用弹簧拉力器（既可以拉长弹簧，也可以拉短弹簧当握力器），并描述自己的感受（越拉越费力，拉长弹簧和短弹簧感觉短弹簧更硬）。老师提出问题：“弹力是怎样一种力？拉弹簧为什么会有以上两种感受？”这个体验既能为本节课的重点内容胡克定律做铺垫，也是学生都熟悉的感受，能够激发学生求知欲，带着思考和问题进入新课。二、新课探究1．形变。这里涉及到的两个微小形变放大法的实验，第一个挤压桌子观察激光器红色光点位置移动，由老师演示。第二个捏玻璃瓶的实验现象明显操作性强，设计为学生分组实验，让学生亲手体验并分析现象及原因。形变的分类（弹性/范性形变）由师生一起举例分类归纳得出，老师演示钢尺和橡皮泥的形变。2．弹力。(1)学生通过形变知识的学习和经验讨论并尝试给弹力下定义。(2)弹力条件的得出设计一个日常情境：同桌两人由分离开始靠近直至挤压，找一组同学上台分享体验，并总结出弹力的产生条件：相互接触并产生弹性形变。(3)弹力方向，让学生拉桌上的弹簧，总结弹簧中弹力方向，再由老师演示拉绳绳的形变方向，引导学生得出绳中弹力方向。最后水平面上及斜面上的弹力，为了将这种硬接触面的形变及恢复原状方向让学生看得更清楚，设计了这样一个小实验：用钢板尺代替桌面，以气球代替一般的物体，先将钢板尺水平放置再倾斜放置。这样学生可以很直观的观察并分析出水平面及斜面上的支持力和压力是如何产生的。进而得出：支持力与压力本质都是弹力，方向指向被支持和被压的物体。最后由学生讨论并总结弹力的方向：总是与形变方向相反，与恢复形变的方向相同。3.探究实验。这一部分，课本上是基于传统实验器材设计的“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”，器材和内容都比较简单。本堂课选择在DIS数字化系统探究实验室进行，就是为了做一些突破。首先引导学生猜想弹簧弹力大小与哪些因素有关，学生：“形变量和弹簧自身都会影响”，器材如下图：学生经过小组讨论进行自主设计实验进行探究。小组讨论可以集思广益，让实验设计更全面，更合理。探究(1)弹簧弹力大小与伸长量的关系。弹簧一端连接力的传感器另一端连接位移传感器，可以同时记录力与伸长量。得出二者关系。探究(2)弹簧弹力大小与压缩量和伸长量的关系，并试着比较同一根弹簧的弹力大小与伸长量和压缩量的比例系数。探究(3)弹簧弹力大小与弹簧自身的关系。学生可以测一组弹簧弹力大小与伸长量的关系，并进行比较，得出结论。综合三个探究实验，得出实验结论。弹簧弹力大小与伸长量成正比，与压缩量成正比，并且比例系数相同。对不同弹簧，比例系数不同。4.胡克定律。劲度系数的意义。三、当堂检测练习1.杂技演员有高超的技术，能轻松地顶住从高处落下的坛子。如图所示，关于他顶坛时的描述，下列说法正确的是()。A．头与坛子之间没有弹力B．坛子产生了形变C．头产生向上的支持力D．坛子向上形变，所以受到向上的支持力练习2.如图所示为一轻质弹簧的长度l与弹力F大小的关系图象，试由图线确定：(1)弹簧的原长；(2)弹簧的劲度系数。在这里，启发学生自主命一道题。比如当弹簧弹力为8N时求弹簧的长度和状态。四、课堂小结形变微小形变放大法弹力：(1)定义(2)条件(3)方向胡克定律：F=kx(x为形变量)五、作业1.寻找身边的弹簧并说明用途。举例说明生活中哪些情景需要劲度系数大的弹簧，哪些又需要劲度小的弹簧。2.一根轻弹簧的伸长量x跟所受的外力F之间的关系图像如图所示。（1）求弹簧的劲度系数k；（2）若弹簧原长l0＝60cm，当把弹簧压缩到40cm长时，需要多大的压力？（3）如果用600N的拉力拉弹簧（仍在弹性限度内，弹簧原长同上），弹簧长度l是多少？《科学探究：弹力》学情分析高一学生正处于感性思维向理性思维的转变过程，通过前面对“重力”的学习，已经对力的三要素及作用效果等有了一定的了解。而且在初中阶段的学习过程中，也对弹力有了初步感性的认识和一定的理念基础。在高中教学中要进一步帮助学生深化对弹力的理解。弹力产生的原因及其方向的判段，是学生普遍感到难以把握的问题。为此，在这节课的教学中要精心设计演示实验和分组实验，通过形象直观的实验教学帮助学生突破难点，并让学生在亲历探究的过程中，完成由直观感受到定量实验的跨越，培养学生严谨认真的科研素养，领悟物理作为一门实验学科的真正魅力。《科学探究：弹力》效果分析本节课通过学生生活中常见的健身器材——弹簧拉力器引入，通过学生的现场示范和描述感受，提出问题，用生活中常见情景激发学生好奇心，带着疑问进入新课。在新课讲授环节，将课本上两个微小放大法的实验通过现场演示和学生分组实验，充分体现了物理作为一门实验学科的魅力，让学生自己动手观察现象分析原因得出结论，既掌握了微小形变放大，也进一步引发学生继续探究的兴趣。弹力的定义由学生讨论得出，产生条件设计了一个同桌靠近并相互挤压这样一个日常情境，让学生通过自身的体验来总结弹力产生条件，学生都很愿意参与，课堂气氛一度热烈而有趣。然后是本节课的一个难点：弹力的方向。首先是弹簧弹力方向，由于这一部分内容简单，于是让学生动手体验拉弹簧，弹簧的形变方向与产生的弹力方向。然后是绳中的拉力，在这里由老师找到一根带花纹的略带弹力的绳，现场演示（也录了小视频播放）引导学生观察绳松弛和绷紧的状态，并经过讨论总结绳中的弹力方向为沿绳指向绳收缩的方向。最后，是硬的接触面上的弹力方向，这一部分比较难，因为形变方向不明显，所以设计了演示实验，由钢板尺代替水平面，气球代替一般物体，通过演示，学生可以很直观地看到二者的形变方向和恢复形变的方向，通过讨论分析支持力与压力产生的原因。斜面上的弹力仍然用这两样教具，也请学生讨论分析，得出支持力与压力本质也是弹力，方向指向被支持和被压的物体。至此，生活中常见的几种弹力都分析完毕，请学生小组讨论，概括弹力的方向：与形变方向相反，与恢复形变方向相同。接下来，是本节课的另一个重点胡克定律，课程标准明确要求“学生要通过实验了解胡克定律”，具有科学探究意识，能在观察和实验中发现问题、提出合理猜想与假设；具有设计探究方案和获取证据的能力，能正确实施探究方案，使用不同方法和手段分析、处理信息，描述并解释探究结果和变化趋势；具有交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思探究过程与结果。所以，本节课在这里重点突破，选在DIS数字系统探究实验室进行，为学生提供力学传感器和分体式位移传感器，在学生提出猜想后，自己选用传感器搭建组合实验器材，设计实验，自主探究。传感器较传统的实验器材更为精准高效，能迅速将数据图像化，使得实验结论准确而直观。优化了以往只能探究弹簧弹力与伸长量的关系的单一探究内容问题。学生都很感兴趣，讨论热烈，自主选择探究问题并设计实验，组合传感器，进行实验，用软件记录数据并拟合画图，进而得出结论。从猜想到得出结论，经历了完整的探究过程。高效又精准，使得胡克定律的得出和讲解水到渠成，便于学生掌握。分组探究环节取得了非常好的效果。本节课，从生活情境出发，尽量多地让学生参与和体验，尽可能地引导学生观察和体验生活，又借助DIS数字系统进行分组实验，课堂气氛活跃，学生参与度高，分组实验高效，取得了很好的效果。《科学探究：弹力》教材分析《科学探究：弹力》是高中物理新课程必修一第三章第二节的内容，是力学的核心内容之一，在整个高中物理中占有重要地位，学好弹力是之后正确分析受力的基础。重点是弹力的条件方向及胡克定律，难点是弹力的方向。教材由几幅明显形变的物体图片引入了形变，进而讲了弹性形变范性形变，以及弹力的定义。并探究支持力压力以及绳的拉力这几种常见弹力产生的原因及方向。对于胡克定律，引导学生设计实验，从感性认识出发上升到理性认识，再通过实验检验进行具体运用。这符合学生的认知规律。《科学探究：弹力》测评练习1.（对弹力的理解）（多选）书静止放在水平桌面上时，下列说法正确的是（）A.书对桌面的压力就是书受的重力B.书对桌面的压力是弹力，是由于书的形变而产生的C.桌面对书的支持力是弹力，是由于桌面的形变而产生的D.书和桌面都发生了微小形变2.（多选）在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图所示的跳水运动就是一个实例。请判断下列说法正确的是（）A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B.跳板和运动员的脚都发生了形变C.运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的D.跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的3.（多选）如图所示的四幅图中，研究对象P所受弹力的方向正确的是（）4.于弹簧的劲度系数的说法中正确的是（）A.因胡克定律可写成k＝eq\f(F,x)，由此可知弹力越大，劲度系数越大B.在弹性限度内，弹簧拉长一些后，劲度系数变小C.在弹性限度内，无论弹簧拉长或缩短劲度系数都不变D.劲度系数大的弹簧能够产生更大的弹力5.探究弹簧弹力大小与伸长量的关系）如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系实验。（1）实验中还需要的测量工具有：。（2）如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x。由图可知：图线不通过原点的原因是；弹簧的劲度系数k＝N/m（计算结果保留2位有效数字，重力加速度g取9.8m/s2）。（3）如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b，作出弹簧弹力F与弹簧长度L的F－L图像，下列说法正确的是（）A.a的原长比b的长 B.a的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比b的小 D.弹力与弹簧长度成正比《科学探究：弹力》课后反思本节课各个环节设计比较合理，衔接流畅，师生互动融洽，课堂氛围活跃而有序。本着请学生更多地参与到课堂的原则，能进行分组实验的环节都设计为让学生亲自动手体验，取得了很好的效果，当学生用手捏玻璃瓶后看到吸管内液面明显上升而发出惊呼时，作为老师觉得这个设计是正确的。让学生自己动手并观察分析实验现象产生的教学效果要远比播放视频好。后面的分组探究实验更是充分发挥了学生的能动性，学生自主选择探究问题，设计实验，组合传感器，进行实验，用软件记录数据并拟合画图，进而得出结论。从猜想到得出结论，经历了完整的探究过程。高效又精准，使得胡克定律的得出和讲解水到渠成，便于学生掌握。教师的语言简练严谨，若语言能更丰富、更生动些会更好。《科学探究：弹力》课标分析高中物理课程应在义务教育的基础上，进一步促进学生物理学科核心素养的养成和发展。通过对本节课的学习，学生应达到如下目标：1．形成物体相互作用观念。2．能运用科学思维方法，从定性和定量两个方面对弹力大小与哪些因素有关问题进行科学推理、找出规律、形成结论；具有使用科学证据的意识和评估科学证据有能力，能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测。3．具有科学探究意识，能在观察和实验中发现问题、提出合理猜想与假设；具有设计探究方案和获取证据的能力，能正确实施探究方案，使用不同方法和手段分析、处理信息，描述并解释探究结果和变化趋势；具有交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思探究过程与结果。4．能正确认识科学的本质；具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是。具体到本节课物理观念：1.知道形变、弹性形变、范性形变、弹性限度和弹力的概念，了解弹力产生的条件，会分析弹