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1、探究弹力和弹簧伸长的关系教学设计本资料为woRD文档,请点击下载地址下载全文下载地址011年10月22日星期六【课题分析】在学生学习了弹力后,知道弹力是一种最基本的性质力,是摩擦力产生的前提和基础。弹力同时也是物体受力分析中最重要的一种力。弹力于形变:“弹力的大小跟形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力就随着消失”(高一物理必修)。但弹力与形变究竟有何关系,人教版高中物理课本只给出了定性的关系,原因是弹力与形变关系比较复杂。为了降低难度,减小知识的跨越台阶,课程设置为探究性学习,且只研究弹力与弹簧伸长形变的定量关系。本节课的教学内容新颖,形式比较生动,有讲解,有实验,有板演,有
2、讨论,有归纳,有练习,可以上成一堂比较典型的探究性实验教学课。我们改变课堂视角,在培养学生科学研究方法的教育中作了一些探索,让学生重走科学家的探索之路,体味科学家的探索精神。【教学目标】1、加深弹力和形变关系的理解,知道弹力产生的条件;2、通过实验得到弹力与弹簧伸长量的关系;3、学习本课题所用的科学方法;4、培养学生的探索精神和团队协作精神,激发学生的求知欲;5、提高学生分析、解决实际问题的能力,并体验成功的愉悦。【教学重点】弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系。【教学难点】实验数据的处理方法。【教学方法】实验法、谈话法。【课前准备】教师准备:(弹簧秤、钩码、直尺、铁架台)12套、cAI、多媒体展台。
3、学生准备:三角板、笔、草稿纸。【教学地点】物理多媒体实验室。【课时安排】1课时。【教学过程】一、复习知识并引入课题师:多媒体展示1、什么是弹力?弹力的方向如何?举例说明。2、弹力产生的条件是什么?3、什么叫形变及弹性形变?生:回忆并作答。师:根据学生回答纠正总结,并用多媒体展示答案。1、发生形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。例如:放在水平桌面上的书受到桌面对书的弹力,弹力的方向垂直桌面指向书;而桌面受到的弹力方向垂直桌面向下。挂在电线下面的电灯,受到电线对电灯的弹力,弹力的方向沿着绳而指向绳收缩的方向。2、弹力产生的条件是:两物体相互接触且发生弹性形变。
4、3、物体的形状或体积的改变叫做形变;当物体发生形变时,如果撤消外力,物体又能恢复原状,这种形变叫弹性形变。师:在投影上展示用手拉弹簧,弹簧会伸长,用力越大,弹簧伸长也越大,手放开弹簧,弹簧立即恢复原状。请同学们分析演示的实验原理。生:师:分析并设问弹簧受到拉力会伸长,且平衡时弹簧受到的弹力和外力大小相等,弹簧的伸长越大,弹力也就越大。可见:伸长(原因)发生形变(原因)弹力。那么弹力和伸长量之间有什么定量关系呢?本节课同学们通过实验来探究这个关系。二、实验探究师:多媒体投影思考题1、采用什么方法给弹簧施力?2、弹力的大小如何确定?3、需要测量那些数据?如何记录数据?4、弹簧能否被过分拉伸?5、什
5、么是弹簧的伸长量?用什么测量?师:将学生前后两桌四人一组,阅读课文并讨论问题,形成统一答案写在草稿纸上,准备派代表回答。生:阅读课文并积极讨论。师:在实验室巡视,并询问情况。师:请学生逐一回答师生共同总结:1、用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力;2、根据二力平衡条件,当钩码平衡时,弹簧产生的弹力和钩码的重力大小相等。3、实验需要测量的数据有:弹簧的原长和每次所挂钩码对应的弹簧的长度。数据可用表格记录,也可用有序实数对记录。4、加在弹簧上的拉力不能太大,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度。5、用直尺测量弹簧挂钩码时的长度与未挂钩码时的长度之差,就是弹簧的伸长量,师:将仪器发给学生,每4人一套。生:
6、学生讨论并得到实验方法:将弹簧上端固定在铁架台的支架上,下端挂上钩码静止时,弹力大小等于重物受的重力,以此测量弹力的大小F,从固定于竖直支架上的刻度尺上测出悬挂重物时弹簧的伸长量x(或总长度)。生:学生实验,并列表记录实验数据。师:在实验室巡视,检查并指点,让学生进一步思考。抽查学生统计的表格(可能有多种表格),并在实验展台上展示。然后给出参考表格如下:234567890xx0x1x2x0x1x2m0m1m2F0F1F2引导学生将表格中数据转化为有序实数对:(F,x)1、(F1,x1)2、(F2,x2)3、(F3,x3)有利于学生利用数学知识,在F-x直角坐标系中描点。师:根据学生设计表格中测
7、量的数据,示范数据的处理方法。多媒体展示示范图形:1、以弹力为纵坐标,弹簧的伸长为横坐标,建立平面直角坐标系;2、根据所测数据,在坐标纸上描点;3、按照图中各点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(含直线),所画的点不一定正好在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同。生:学生处理数据师:抽查学生数据处理情况,抽调几张结果在多媒体上展示,并进行点评,好的给予肯定,差的进行修改和鼓励。师:1、根据Fx图象,猜测Fx的函数关系;2、函数关系式中常数的单位如何?常数由图象中的什么决定?生:讨论并回答。师:投影展示1、根据图象猜测得到函数:Fkx;2、函数表达式中常数的单位是:牛/米(N/m),该
8、常数叫劲度系数。三、根据实验总结师:根据实验过程,归纳总结实验步骤。生:学生归纳总结在草稿纸上。师:多媒体展示几组学生的归纳总结1、测量弹簧的伸长(或总长),及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据;2、将记录数据转化为有序实数对;3、以力为纵坐标,弹簧的伸长为横坐标,根据所测数据在坐标纸上描点;4、按照图中各点的分布和走向,试作出一条平滑的曲线(包括直线)。把各点连接起来,尽可能让更多的点落到曲线上,不能落到曲线上的点应大致对称分布在曲线两测。5、以弹簧伸长为自变量,写出曲线所代表的函数。师:归纳实验结论。生:在弹性限度内,弹簧弹力的大小F与弹簧伸长的长度x成正比
9、。四、实验拓展师:同学们,前面我们探究了弹力和弹簧伸长的关系,并得到了结论,如果弹簧被压缩,则弹簧的弹力与弹簧压缩的长度之间又有什么关系呢?生:学生探索实验总结得到:在弹性限度内,弹簧弹力的大小F与弹簧压缩的长度x成正比。五、例题分析师:多媒体展示题目:由实验测得某弹簧的长度L和弹力的关系如图所示,求:(1)该弹簧的原长为多少?(2)劲度系数为多少?生:学生思考并表述观点。师:多媒体给出解答过程解:弹簧不产生弹力时的长度等于原长,由图可知该弹簧原长为L015cm。据劲度系数的定义:由图线可知,该弹簧伸长x(25cm15cm)10cm时,弹力F50N,所以N/m500N/m。六、课堂练习(潜能开
10、发,思维上升)师:多媒体先出示题目,待学生做完后,再出示答案。例:某同学在探索弹力和弹簧伸长的关系时,根据实验数据在图上画出了a、b、c、d四个坐标点。(1)根据a、b、c、d四个坐标点,画出Fx图线;(2)由图线,若弹簧原长50cm,要使弹簧伸长到75cm,需要多大拉力(仍在弹性限度内)?分析与解答:(1)见图,判断四个坐标点基本在一直线上,使它们均匀分布在直线两侧,这样可以减小偶然误差。(2)本题k600/20(N/cm)30N/cm,根据FkL,得到拉力F30(7550)N750N。七、家庭巩固练习1、实验表明:弹簧弹力f的大小与弹簧的形变量x有如下关系fkx,下列说法正确的是()A式中
11、的k反映了某个具体弹簧的一种性质Bk与弹簧所受外力大小成正比cx是弹簧伸长或缩短后的长度D把某弹簧一分两段,k的大小减小一半2、有三根完全相同的弹簧,原长为10cm,每根弹簧挂重物G后,弹簧伸长都是1cm。现把三根弹簧依次串接成一条长弹簧,再挂上重物G,则三条弹簧的总长是()A31cmB33cmc36cmD303cm3、一根轻弹簧,上端固定,下端悬挂重量为G的物体,弹簧长度为L1,如弹簧下端固定,上端放同一重物,弹簧长度为L2,该弹簧自然长度为,劲度系数为。4、一个弹簧秤,由于原弹簧损坏,换了一个新弹簧。经测试,不挂重物时,示数为2N,挂100N的重物时,示数为92N,那么,当读数为20N时,
12、所挂重物的实际重量是。【教学说明】本课内容单纯,最终归结为胡克定律:Fkx。若强迫学生记忆,并加以训练,应对考试,98%的学生是能掌握的,同时还能省一个教学课时。但在中学物理教学中,应对教材进行思想性发掘。对学生进行物理科学研究方法,培养实验研究,理论探索兴趣,献身科学事业等多方面教育。这些教育应渗透在具体课堂教学中。探究弹力与弹簧伸长的关系的教学,不仅仅注重与学生用F=kx解决问题的能力的培养,而且更注重对学生进行物理科学研究方法的熏陶。在本节课的教学中突出了一条研究物理科学的一般方法:“观察现象、初步分析实验研究猜测得出规律重复实验、检验结论。”这种在具体知识教学的同时,进行的科学方法教育,使学生领会研究物理规律的一般方法,其重要性不亚于具体物理知识的学习,因为它对学生来说是终生受益的。参考资料:1关于物理文化对话姜水根北京科学出版社XX2志鸿优化设计任志鸿海南南方出版社XX3教材精析精练丁尧坚姜启时北京人民教育出版社延边教育出版社XX4全日制普通高级中学(必修)物理第一册人民教育出版社5中国中学教学百科全书(物理卷)阎金锋沈阳出版社990