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《探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)
【課題分析】
在學(xué)生學(xué)習(xí)了彈力后，知道彈力是一種最基本的性質(zhì)力，是摩擦力產(chǎn)生的前提和基礎(chǔ)。彈力同時(shí)也是物體受力分析中最重要的一種力。彈力來(lái)源于形變：“彈力的大小跟形變的大小有關(guān)系，形變?cè)酱?，彈力也越大，形變消失，彈力就隨著消失”（高一物理必修）。但彈力與形變究竟有何關(guān)系，人教版高中物理課本只給出了定性的關(guān)系，原因是彈力與形變關(guān)系比較復(fù)雜。為了降低難度，減小知識(shí)的跨越臺(tái)階，課程設(shè)置為探究性學(xué)習(xí)，且只研究彈力與彈簧伸長(zhǎng)形變的定量關(guān)系。
本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容新穎，形式比較生動(dòng)，有講解，有實(shí)驗(yàn)，有板演，有討論，有歸納，
2、有練習(xí)，可以上成一堂比較典型的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)課。我們改變課堂視角，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究方法的教育中作了一些探索，讓學(xué)生重走科學(xué)家的探索之路，體味科學(xué)家的探索精神。
【教學(xué)目標(biāo)】
1、加深彈力和形變關(guān)系的理解，知道彈力產(chǎn)生的條件；
2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系；
3、學(xué)習(xí)本課題所用的科學(xué)方法；
4、培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，激發(fā)學(xué)生的求知欲；
5、提高學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并體驗(yàn)成功的愉悅。
【教學(xué)重點(diǎn)】
彈簧的彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。
【教學(xué)難點(diǎn)】
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。
【教學(xué)方法】
實(shí)驗(yàn)法、談話法
3、。
【課前準(zhǔn)備】
教師準(zhǔn)備：（彈簧秤、鉤碼、直尺、鐵架臺(tái)）12套、CAI課件、多媒體展臺(tái)。
學(xué)生準(zhǔn)備：三角板、筆、草稿紙。
【教學(xué)地點(diǎn)】
物理多媒體實(shí)驗(yàn)室。
【課時(shí)安排】
1課時(shí)。
【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)知識(shí)并引入課題
師：[多媒體展示]1、什么是彈力？彈力的方向如何？舉例說(shuō)明。
2、彈力產(chǎn)生的條件是什么？
3、什么叫形變及彈性形變？
生：回憶并作答。
師：根據(jù)學(xué)生回答糾正總結(jié)，并用多媒體展示答案。
1、發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)跟它接觸的物體會(huì)
4、產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力。
例如：放在水平桌面上的書(shū)受到桌面對(duì)書(shū)的彈力，彈力的方向垂直桌面指向書(shū)；而桌面受到的彈力方向垂直桌面向下。
掛在電線下面的電燈，受到電線對(duì)電燈的彈力，彈力的方向沿著繩而指向繩收縮的方向。
2、彈力產(chǎn)生的條件是：兩物體相互接觸且發(fā)生彈性形變。
3、物體的形狀或體積的改變叫做形變；當(dāng)物體發(fā)生形變時(shí)，如果撤消外力，物體又能恢復(fù)原狀，這種形變叫彈性形變。
師：[在投影上展示]用手拉彈簧，彈簧會(huì)伸長(zhǎng)，用力越大，彈簧伸長(zhǎng)也越大，手放開(kāi)彈簧，彈簧立即恢復(fù)原狀。請(qǐng)同學(xué)們分析演示的實(shí)驗(yàn)原理。
生：……
師：分析并設(shè)
5、問(wèn)
彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，且平衡時(shí)彈簧受到的彈力和外力大小相等，彈簧的伸長(zhǎng)越大，彈力也就越大。可見(jiàn)：伸長(zhǎng)（原因）→發(fā)生形變（原因）→彈力。那么彈力和伸長(zhǎng)量之間有什么定量關(guān)系呢？本節(jié)課同學(xué)們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這個(gè)關(guān)系。
二、實(shí)驗(yàn)探究
師：[多媒體投影思考題]
1、采用什么方法給彈簧施力？
2、彈力的大小如何確定？
3、需要測(cè)量那些數(shù)據(jù)？如何記錄數(shù)據(jù)？
4、彈簧能否被過(guò)分拉伸？
5、什么是彈簧的伸長(zhǎng)量？用什么測(cè)量？
師：將學(xué)生前后兩桌四人一組，閱讀課文并討論問(wèn)題，形成統(tǒng)一答案寫(xiě)在草稿紙上，準(zhǔn)備派代表回答。
6、 生：閱讀課文并積極討論。
師：在實(shí)驗(yàn)室巡視，并詢問(wèn)情況。
……
師：請(qǐng)學(xué)生逐一回答……
師生共同總結(jié)：
1、用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力；
2、根據(jù)二力平衡條件，當(dāng)鉤碼平衡時(shí)，彈簧產(chǎn)生的彈力和鉤碼的重力大小相等。
3、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有：彈簧的原長(zhǎng)和每次所掛鉤碼對(duì)應(yīng)的彈簧的長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)可用表格記錄，也可用有序?qū)崝?shù)對(duì)記錄。
4、加在彈簧上的拉力不能太大，以免彈簧被過(guò)分拉伸，超出它的彈性限度。
5、用直尺測(cè)量彈簧掛鉤碼時(shí)的長(zhǎng)度與未掛鉤碼時(shí)的長(zhǎng)度之差，就是彈簧的伸長(zhǎng)量，
師：將儀器發(fā)給學(xué)生，每4人
7、一套。
生：學(xué)生討論并得到實(shí)驗(yàn)方法：
將彈簧上端固定在鐵架臺(tái)的支架上，下端掛上鉤碼靜止時(shí)，彈力大小等于重物受的重力，以此測(cè)量彈力的大小F，從固定于豎直支架上的刻度尺上測(cè)出懸掛重物時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量x（或總長(zhǎng)度）。
生：學(xué)生實(shí)驗(yàn)，并列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
師：在實(shí)驗(yàn)室巡視，檢查并指點(diǎn)，讓學(xué)生進(jìn)一步思考。抽查學(xué)生統(tǒng)計(jì)的表格（可能有多種表格），并在實(shí)驗(yàn)展臺(tái)上展示。然后給出參考表格如下：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
x
x0
x1
x2
Δx
0
Δx1
Δx2
8、
m
0
m1
m2
F
0
F1
F2
引導(dǎo)學(xué)生將表格中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有序?qū)崝?shù)對(duì)：（F，Δx）
1、（F1，Δx1） 2、（F2，Δx2）3、（F3，Δx3）……
有利于學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識(shí)，在F -Δx直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)。
師：根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)表格中測(cè)量的數(shù)據(jù)，示范數(shù)據(jù)的處理方法。
[多媒體展示]示范圖形：
1、以彈力為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，建立平面直角坐標(biāo)系；
2、根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)；
3、按照?qǐng)D中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試作出
9、一條平滑的曲線（含直線），所畫(huà)的點(diǎn)不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同。
生：學(xué)生處理數(shù)據(jù)……
師：抽查學(xué)生數(shù)據(jù)處理情況，抽調(diào)幾張結(jié)果在多媒體上展示，并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，好的給予肯定，差的進(jìn)行修改和鼓勵(lì)。
師：1、根據(jù)F—Δx圖象，猜測(cè)F—Δx的函數(shù)關(guān)系；
2、函數(shù)關(guān)系式中常數(shù)的單位如何？常數(shù)由圖象中的什么決定？
生：討論并回答。
師：[投影展示]1、根據(jù)圖象猜測(cè)得到函數(shù)：F＝kx；
2、函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的單位是：牛/米（N/m），該常數(shù)叫勁度系數(shù)。
三、根據(jù)實(shí)驗(yàn)總結(jié)
師：根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，歸納總
10、結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟。
生：學(xué)生歸納總結(jié)在草稿紙上。
師：[多媒體展示]幾組學(xué)生的歸納總結(jié)
1、測(cè)量彈簧的伸長(zhǎng)（或總長(zhǎng)），及所受的拉力（或所掛鉤碼的質(zhì)量），列表作出記錄，要盡可能多測(cè)幾組數(shù)據(jù)；
2、將記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有序?qū)崝?shù)對(duì)；
3、以力為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)；
4、按照?qǐng)D中各點(diǎn)的分布和走向，試作出一條平滑的曲線（包括直線）。把各點(diǎn)連接起來(lái)，盡可能讓更多的點(diǎn)落到曲線上，不能落到曲線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱分布在曲線兩測(cè)。
5、以彈簧伸長(zhǎng)為自變量，寫(xiě)出曲線所代表的函數(shù)。
師：歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
生
11、：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小F與彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度Δx成正比。
四、實(shí)驗(yàn)拓展
師：同學(xué)們，前面我們探究了彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，并得到了結(jié)論，如果彈簧被壓縮，則彈簧的彈力與彈簧壓縮的長(zhǎng)度之間又有什么關(guān)系呢？
生：學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)……
總結(jié)得到：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小F與彈簧壓縮的長(zhǎng)度Δx成正比。
五、例題分析
師：[多媒體展示]題目：由實(shí)驗(yàn)測(cè)得某彈簧的長(zhǎng)度L和彈力的關(guān)系如圖所示，求：
?。?）該彈簧的原長(zhǎng)為多少？
?。?）勁度系數(shù)為多少？
生：學(xué)生思考并表述觀點(diǎn)。
師：[多媒體給出解答過(guò)程]解
12、：彈簧不產(chǎn)生彈力時(shí)的長(zhǎng)度等于原長(zhǎng)，由圖可知該彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0＝15cm。
據(jù)勁度系數(shù)的定義：
由圖線可知，該彈簧伸長(zhǎng)Δx＝（25cm－15cm）＝10cm時(shí)，彈力ΔF＝50N，所以N/m＝500N/m。
六、課堂練習(xí)（潛能開(kāi)發(fā)，思維上升）
師：[多媒體]先出示題目，待學(xué)生做完后，再出示答案。
例：某同學(xué)在探索彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖上畫(huà)出了a、b、c、d四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。
?。?）根據(jù)a、b、c、d四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，畫(huà)出F—Δx圖線；
?。?）由圖線，若彈簧原長(zhǎng)50cm，要使彈簧伸長(zhǎng)到75cm，需要多大拉力（仍在彈性限
13、度內(nèi)）？
分析與解答：（1）見(jiàn)圖，判斷四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)基本在一直線上，使它們均勻分布在直線兩側(cè)，這樣可以減小偶然誤差。
?。?）本題k＝600/20（N/cm）＝30N/cm，根據(jù)F＝kΔL，得到拉力F＝30（75－50）N＝750N。
七、家庭鞏固練習(xí)
1、實(shí)驗(yàn)表明：彈簧彈力f的大小與彈簧的形變量x有如下關(guān)系f＝kx，下列說(shuō)法正確的是（ ?。?
A．式中的k反映了某個(gè)具體彈簧的一種性質(zhì)
B．k與彈簧所受外力大小成正比
C．x是彈簧伸長(zhǎng)或縮短后的長(zhǎng)度
D．把某彈簧一分兩段，k的大小減小一半
2、有三根完全相同的彈簧
14、，原長(zhǎng)為10cm，每根彈簧掛重物G后，彈簧伸長(zhǎng)都是1cm?，F(xiàn)把三根彈簧依次串接成一條長(zhǎng)彈簧，再掛上重物G，則三條彈簧的總長(zhǎng)是（ ?。?
A．31cm
B．33cm
C．36cm
D．30．3cm
3、一根輕彈簧，上端固定，下端懸掛重量為G的物體，彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，如彈簧下端固定，上端放同一重物，彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，該彈簧自然長(zhǎng)度為 ，勁度系數(shù)為 。
4、一個(gè)彈簧秤，由于原彈簧損壞，換了一個(gè)新彈簧。經(jīng)測(cè)試，不掛重物時(shí)，示數(shù)為2N，掛100N的重物時(shí)，示數(shù)為92N，那么，當(dāng)讀數(shù)為20N時(shí)，所掛重物的實(shí)際重量是 。
【教學(xué)說(shuō)明】
15、 本課內(nèi)容單純，最終歸結(jié)為胡克定律：F＝kx。若強(qiáng)迫學(xué)生記憶，并加以訓(xùn)練，應(yīng)對(duì)考試，98%的學(xué)生是能掌握的，同時(shí)還能省一個(gè)教學(xué)課時(shí)。但在中學(xué)物理教學(xué)中，應(yīng)對(duì)教材進(jìn)行思想性發(fā)掘。對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理科學(xué)研究方法，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究，理論探索興趣，獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)等多方面教育。這些教育應(yīng)滲透在具體課堂教學(xué)中。探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的教學(xué)，不僅僅注重與學(xué)生用F=kx解決問(wèn)題的能力的培養(yǎng)，而且更注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理科學(xué)研究方法的熏陶。在本節(jié)課的教學(xué)中突出了一條研究物理科學(xué)的一般方法：“觀察現(xiàn)象、初步分析→實(shí)驗(yàn)研究→猜測(cè)→得出規(guī)律→重復(fù)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)結(jié)論。”
這種在具體知識(shí)教學(xué)的同時(shí)，進(jìn)行的科學(xué)方法教育，使學(xué)生領(lǐng)
16、會(huì)研究物理規(guī)律的一般方法，其重要性不亞于具體物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，因?yàn)樗鼘?duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是終生受益的。
參考資料：
[1]《關(guān)于物理文化對(duì)話》姜水根北京科學(xué)出版社2002
[2]《志鴻優(yōu)化設(shè)計(jì)》任志鴻 海南南方出版社 2004
[3]《教材精析精練》丁堯堅(jiān)姜啟時(shí)北京人民教育出版社延邊教育出版社2002
[4]全日制普通高級(jí)中學(xué)（必修）《物理》第一冊(cè) 人民教育出版社
[5]《中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書(shū)》（物理卷）閻金鋒 沈陽(yáng)出版社 1990
第 13 頁(yè) 共 13 頁(yè) 金太陽(yáng)新課標(biāo)資源網(wǎng)
《探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系》
