高中物理新課標教學設計第二節《彈力》教學設計永豐中學物理組【學習者分析】①．本人所在學校屬于省級示范學校，學生在初中就已經進行了很長時間的探究體驗，因此他們有探究的基礎，優點是思維活躍，善于觀察、總結、提出并回答問題，不過還存在“眼高手低”的問題及實驗器材問題。②．新課程改革打破了以前的應試教育模式，教育教學過程中師生地位平等，充分貫徹以學生為本，堅持學生的主體地位，教師的主導地位。③．通過前面的對“重力及相互作用”的學習，學生已經對力的三要素及作用效果等有了一定的了解。而且在初中階段的學習過程中，也對彈力有了初步感性的認識和一定的理念基礎。在高中教學中要進一步幫助學生深化對彈力的理解。彈力產生的原因及其方向的判定，是學生普遍感到難以把握的問題。為此，在這節課的教學中要精心設計實驗，通過形象直觀的實驗教學幫助學生突破難點，并讓學生在親歷探究的過程中，體驗到探究未知世界的樂趣，領悟科學探究的真諦。【教材分析】《彈力》是高中物理新課程（必修1）第三章第二節的內容，是力學的核心內容之一，在整個高中物理中占有相當重要的地位，是以后正確進行受力分析的基礎。其重點是彈力產生的原因及彈力的方向，難點是常見的彈力方向的確定。教材從物體的明顯形變引入，繼而通過放大的思想演示“微小形變”的過程中，用實例引出了形變、彈性形變和彈力的概念。并通過研究形變來探究彈力產生的原因、彈力的方向和作用點，探究支持力、壓力和繩子的拉力這幾種彈力產生的原因和方向。對于胡克定律的教學，要先讓學生親身經歷體驗，然后引導學生設計實驗“探索彈力的大小與形變量大小之間的關系”，這種先從感性認識出發，上升到理性認識，再通過實驗檢驗并進行具體運用的研究辦法十分重要，在教學過程中應注意滲透。【教學目標】知識與技能：1．了解彈性、塑性及其在生活中的應用；2．研究彈簧伸長長度與拉力的關系；3．探究彈簧測力計的制作方案，并學會它的制作和使用。過程與方法：過程與方法1．經歷彈性、塑性的體驗，探究彈簧伸長長度與拉力關系；2．學習從實驗數據歸納結論、培養學生初步的分析、概括能力；3．培養理論聯系實際的能力，學會將理論應用于實踐、理論服務于實踐的能力。情感態度與價值觀：1．通過對彈簧伸長與受力的探究，培養學生嚴謹的科學態度與協作精神；2．通過探究活動體驗成功的喜悅，增強對科學探究的興趣，培養學生的合作與交流精神，感悟物理與生活的和諧關系；3．關注日常生活，樂于將所學的物理知識應用到自然現象和日常生活中去，樂于探索自然的奧妙。【重點難點】重點：彈力產生的條件及彈力的方向的判定，胡克定律的內容及應用難點：接觸的物體是否發生形變及彈力方向的確定【設計思想】高一新生正處于從初中物理向高中物理跨越階段的特點，本節教材在文字敘述上非常簡潔并配有大量的插圖。內容直觀、感性，較易為學生接受，加上學生們在初中時對彈力已有了一定的感性認識與理論基礎，若只是照本宣科，教學會很空泛。教師覺得“沒戲可唱”，學生則有“炒冷飯”之感。因此將彈力這節課設計成了探究性學習課，采用了“參與──體驗──內化──外延”的物理課堂教學模式，由教師創設情景，讓學生自己提出想要知道的問題，在教師的引導下，通過全班同學的討論，自評和互評來不斷完善。教師在教學中通過具體的實例、實驗，激發學生的求知欲望，讓學生主動參與到探究的過程，成為學習的主體，積極主動地獲取知識和能力本教學設計特別強調了對實驗的挖掘。通過引入新課時設計的實驗，培養學生的問題意識和激發學生的學習興趣。通過教學中的若干個演示實驗的設計，特別是精心設計了研究桌面的微小形變實驗，使學生感悟科學的探究方法和強化創新的意識。學生在互動和探索的過程中，培養學生的合作精神、獲得探究的成功體驗，使原本平淡的課堂教學變得充實、飽滿、有聲有色。【教學環節】本課以探究式教學模式為主，結合問題法、演示法、啟發法、歸納法、多媒體輔助法等教學方法。（1）本節課流程設計：實驗引入（產生疑問）→設計實驗→學生探究→分析歸納→得出結論（解決問題）→拓展應用（產生新疑問）。（2）對探究實驗設計好實驗的內容、步驟和表格，便于學生的探究。（3）教學中通過設計演示實驗，多媒體課件動畫演示創設物理情景，把復雜抽象的問題形象化，以便于學生的思考分析。【新課教學】（一）活動中感悟

親歷體驗（課前每小組分發一根細鋼絲，讓學生在課前自己動手繞制一個小彈簧）（學生實驗）用細鋼絲繞制的小彈簧，輕輕地拉一拉或壓一壓，感受彈簧被拉伸或壓縮的同時，手受到了力的作用。

【思考】這種力是什么性質的力？它產生的條件是什么？它的大小、方向和作用點又如何呢？讓學生親身感受彈力的存在，從而揭示課題《彈力》。（演示實驗）讓學生了解物體的形變。

（小組討論）上面的這些形變有什么特點：有的形變可以恢復原狀，有的不可以恢復原狀【結論】能恢復原狀的形變，叫彈性形變；不能恢復原狀的形變，叫非彈性形變。讓學生舉例在日常生活中所發現或觀察到的一些形變，看看哪些是彈性形變哪些是非彈性形變。（播放視頻）：釣魚時釣魚桿的形變，繩的扭轉，皮球與地面接觸時，網球與球拍接觸時都有形變。觀看視頻，形成印象，物體的形變、由于形變而產生的彈力在現實生活中很常見的。讓學生感覺到，物理很實用，物理就在我身邊，從而調動起其學習物理的興趣。（二）放大形變

突破難點一本書放在桌子上，我們知道書本對桌子有壓力，桌子對書本有支持力。【提問】那么壓力和支持力又是怎樣產生的呢？會不會也象彈簧一樣由于物體的形變而產生的呢？若有這個形變與彈簧、橡皮條的形變有什么不一樣？【學生猜想】沒有，可能發生了形變，但是由于形變量太小，所以肉眼觀察不出來。我們怎樣來體現微小的形變量。在課堂教學中引導滲透微觀放大的物理思想方法。設計微小形變實驗，在一個大桌上放兩個平面鏡，用小型激光源發射激光照射平面鏡M，用力壓桌面，讓一束光依次被兩面鏡子反射，通過反光鏡的放大原理可以使墻上的光點移動很大的距離。通過放大的思想演示“微小形變”的過程，讓學生認識到任何物體受到外力作用后都會發生形變的事實。

【體驗】如圖所示，用手壓扁平瓶子半長軸的不同部位，以細線標記處為基準點，發現細管中的液面上升或下降，通過觀察液面的升降可以判斷瓶子發生形變。請幾個學生上臺體驗表演，激發了學生的積極心，信心，進一步體會自然科學的樂趣，領悟科學探究的真諦。（演示實驗）彈簧在較大的力作用下始終處于拉伸狀態，不能恢復原狀。引導得到原因，發生彈性形變的物體要恢復原狀是有條件的，不能超過一定的限度，超過一定的限度，即使撤去力的作用，也不會恢復原狀，這種限度叫做彈性限度。從而說明，彈簧秤不能稱量過大的物體的原因。【引出概念】我們把這種發生彈性形變的物體由于要恢復原狀，對與它接觸的物體產生力的作用，這種力叫做彈力。像上面我們所熟知的拉力、壓力和支持力就是最常見的幾個彈力。（三）分析類比

引出條件（對比實驗）被拉長的彈簧使小車右運動，處于原長的彈簧使小車保持靜止，橡皮泥被小車壓縮，放手后小車不動。

引導學生分析實驗現象，得出彈力產生的條件有兩個：直接接觸并且發生彈性形變。力是矢量，彈力也是矢量，設計師生共同完成演示實驗，體會彈力方向。（演示實驗）A．書本（裝水氣球）與桌面（纖維板）間相互擠壓，并讓學生完成表格中的內容（加括號的內容）。B．用電線懸掛著的電燈（用水氣球替代燈泡，用橡皮筋代替電線）與電線的相互拉伸。

內容彈力方向施力物體施力物體形變的方向施力物體恢復形變的方向受力物體形變的方向書本對桌面的壓力（向下）（書本）（向上）（向下）（向下）桌面對書本的支持力（向上）（桌面）

（向下）（向上）（向上）電燈對電線的拉力（向下）（電燈）（向上）（向下）（向下）電線對電燈的拉力（向上）（電線）（向下）（向上）（向上）

（小組討論）利用表格對實驗現象進行分析的過程中，概括出壓力、支持力、繩子的拉力都是彈力以及這三種力的產生原因和方向。【結論】彈力是由于施力物體發生彈性形變而產生，彈力的方向總是指向施力物體形變恢復的方向。讓學生真切地感受到書與桌面、電線與電燈的形變情況，用直觀性降低學習的臺階。

（四）自主探究，尋找規律（演示實驗）：三個彈簧，兩個一樣。不一樣的兩個彈簧上掛一個質量相同的鉤碼，另一個掛兩個鉤碼。并提出彈簧彈力的大小與哪些因素有關？（學生討論回答）：與形變量有關，與彈簧本身有關。請學生自行設計一個實驗，實驗的目的是尋找與彈簧的彈力與形變量的關系。學生設計實驗，然后分組實驗。【參考實驗案例】如圖所示，用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，系統靜止時，彈簧的彈力等于所懸掛鉤碼的總重；彈簧的長度及伸長量可由刻度尺測出。

【注意事項】

（1）本實驗要求定量測量，因此要盡可能減小實驗誤差。標尺要豎直且緊靠指針以減小讀數帶來的誤差，每次改變懸掛鉤碼個數后，要待系統穩定后再讀數。（2）實驗中所提供的米尺精確度為1mm，應估讀一位。彈簧組的說明書已說明每個彈簧的彈性限度，注意不要超過它的彈性限度使用。【建議做法】（1）選擇器材：從彈簧組中選擇一只彈簧懸掛在鐵架臺的杠桿上：從實驗桌上選擇合適的鉤碼。（將班級分成兩大組，選用不同的彈簧進行實驗，進行對比實驗）（2）首先將實驗裝置調整妥當（如整個裝置是否豎直平穩，標尺與彈簧的距離是否合適，標尺面與彈簧上的指針是否在同一平面內，是否便于讀數等）。（3）讀出彈簧自然下垂時指針所指刻度。（4）懸掛50g鉤碼一個，待穩定后，讀出彈簧上指針所指刻度并計算出彈簧的伸長量記入表格。（5）逐個增加鉤碼，重復第4步，至少做5組數據。彈簧規格（

）初態指針對應刻度（X0/m）彈簧的彈力（F/N）指針所指刻度（X/m）彈簧改變量（△X/m）

（6）圖象法處理數據：在下面的坐標紙上，以彈簧彈力為縱軸，彈簧伸長量為橫軸建立坐標系，如圖所示。描出5個特殊點，以尋找彈簧彈力和彈簧伸長量之間的關系。

【拓展一步】常用的實驗數據的處理方法有：計算法（求比值、求積、求和、求差等）和圖象法兩種。兩者比較，圖象法處理數據更為直觀、更容易得出物理變化規律，且該種方法處理數據能更好地減小實驗的偶然誤差。請各實驗小組派代表上講臺，用實物投影展示實驗結果，并對實驗探究情況進行交流。讓學生通過隨堂實驗和親身經歷的探究性實驗，在經歷體驗中，提高合作學習的意識和能力。（五）媒體重現

得出結論引導學生運用Excel軟件利用圖象法進行實驗數據處理。在坐標紙上，以彈簧彈力為縱軸，彈簧伸長量為橫軸如圖所示建立坐標系，描出5個點，以尋找彈簧的彈力與彈簧伸長量間的關系。得出如圖所示彈力與彈簧伸長間的函數關系圖象。

【結論】通過分析實驗中的實驗數據，可以得到彈簧彈力的大小與彈簧的形變量成正比。為了實驗結果更具有說服力，幫助學生提高分析綜合信息的能力，借助DIS系統研究彈力問題。實驗變得方便靈活、操作簡單，條理清晰，同時也讓實驗更具現代科技氣息。【力傳感器演示】將傳感器與彈簧的掛鉤相連，用傳感器把彈簧彈力隨形變量變化的信息采集到電腦上。給彈簧施加任意由小到大的力，在計算機屏幕上顯示以彈簧彈力為縱軸、彈簧伸長量為橫軸的彈簧的彈力與其伸長量間的關系圖象是一條過原點的傾斜向上的直線。

【總結】我們可以用一個公式F＝kx來表示這種關系。其中F是彈簧受到的彈力大小，x是彈簧的形變量，既可以是彈簧的伸長量，又可以是彈簧的壓縮量。這個公式實際上是一個定律，叫做胡克定律，是英國科學家胡克首先發現的，其中式子中的k是彈簧的勁度系數，單位是牛每米，符號是N／m。生活中常說有的彈簧“硬”，有的彈簧“軟”指的就是它們的勁度系數不同。彈簧的勁度系數跟彈簧絲的粗細、材料、彈簧的直徑、繞法、彈簧的長度等量有關，這個量反映了彈簧的特性。式中的x是彈簧的形變量，即伸長或縮短的量。（六）鞏固練習

深化拓展【課堂訓練】1．下列說法中，正確的是（

）A．鬧鐘是由發條的彈力帶動指針走動的，電子鐘不是由發條的彈力帶動指針走動的B．用細桿撥動水中的木頭，木頭受到的彈力是由于木頭發生形變而產生的C．繩對物體拉力的方向總是沿繩而指向繩收縮的方向D．木塊放在桌面上受到向上的彈力，是由于木塊發生微小形變而產生的解析：鬧鐘跟電子鐘的工作原理是不同的，鬧鐘是利用發條的彈力帶動指針起動的，而電子鐘則是一種機械運動，跟鬧鐘不一樣。而產生彈力的原因是施力物體發生了形變而產生的。繩子上拉力的方向是沿繩而指向繩收縮的方向。故選項是A、C。2．一根輕質彈簧，當它受到10N的拉力時，長度為12cm，當它受到25N的拉力時長度為15cm，問彈簧不受力時的自然長度為多少？該彈簧的勁度系數為多少？當受到20N的壓力時，其長度為多少？（均在彈性限度內）解析：有些同學往往把彈簧的原長、彈簧的長度、彈簧伸長的長度混淆起來。有的同學還把彈簧被壓縮時的彈簧形變量與彈簧伸長量混淆起來。幫助學生形成認真審題、仔細分析的解題習慣，養成規范解題格式的習慣。（七）課堂小結

理清思路引導學生在小組分析討論的基礎上進行總結，幫助學生形成知識綱要，提高學習的水平。【總結】a．形變和彈性形變b．彈力的概念b．彈力的有無與彈力方向的d．胡克定律的表達式，勁度系數的單位、符號及物理意義e．確定彈簧彈力大小的計算【課外研究】我們在物理中