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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)

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1、《探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì) 《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。彈力來源于形變:“彈力的大小跟形變的大小有關(guān)系,形變?cè)酱螅瑥椓σ苍酱?,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,有練

2、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。 【課前準(zhǔn)備】 教師準(zhǔn)備:(彈簧秤、鉤

3、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)過程】 一、復(fù)習(xí)知識(shí)并引入課題 師:[多媒體展示"、什么是彈力?彈力的方向如何?舉例說明。 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)產(chǎn)生力的作用,這種力叫彈力。 例如:放在水平桌面上的書受到桌面對(duì)書的彈力,彈力的 方向垂直桌面指向書;而桌面受到的彈力方向垂直桌面向下。 桂在電線下面的

4、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)問 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??梢姡荷扉L(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

5、同學(xué)們通過實(shí)驗(yàn)來探究這個(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,閱讀課文并討論問題,形成統(tǒng)一答案寫在草稿紙上,準(zhǔn)備派代表回答。 生:閱讀課文并積極討論。 師:在實(shí)驗(yàn)室巡視,并詢問情況。 師:請(qǐng)學(xué)生逐一回答…… 師生共同總結(jié): 1、用懸桂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

6、長(zhǎng)和每次所桂鉤碼對(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,以免彈簧被過分拉伸,超由它的彈性限度。 5、用直尺測(cè)量彈簧桂鉤碼時(shí)的長(zhǎng)度與未桂鉤碼時(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,下端桂上鉤碼靜止 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)由懸桂重物時(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)

7、,并在實(shí)驗(yàn)展臺(tái)上展示。然后給由參考表格如下: 1 2 3 4 5 6 7 8 10 x0x1x2Δx0 Δx1Δx2m0mlm2F0F1F2 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;

8、 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,嘗試作由一條平滑的曲線(含直線),所畫的點(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)行修改和豉勵(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)

9、驗(yàn)總結(jié) 師:根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程,歸納總結(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(或所桂鉤碼 的質(zhì)量),列表作曲記錄,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,試作由一條平滑的曲線 (包括直線)。把各點(diǎn)連接起來,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,寫由曲線所代表的函數(shù)。 師:歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 生:在彈性限度內(nèi),彈簧彈力的

10、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: (1)該彈簧的原長(zhǎng)為多少? (2)勁度系數(shù)為多少? 生:學(xué)生思考并表述觀點(diǎn)。 師:[多媒體給由解答過程]解: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=15cmo

11、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)(潛能開發(fā),思維上升) 師:[多媒體]先生示題目,待學(xué)生做完后,再生示答案。 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)在圖上畫由了a、b、c、d四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。 (1)根據(jù)a、b、c、d四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn),畫由F-Δx圖線; (2)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(仍在彈性限度內(nèi))? 分析與解答:(1)見圖,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

12、側(cè),這樣可以減小偶然誤差。 (2)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,下列說法正確的是() 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,原長(zhǎng)為10cm,每根彈簧桂重 物G后,彈簧伸長(zhǎng)都是1cm現(xiàn)把三根彈簧依次串接成一條 長(zhǎng)彈簧,再桂上重物G,則三條彈簧的總長(zhǎng)是() 3、一根輕彈簧,上端固定,下端懸桂重量為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

13、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,不桂重物時(shí),示數(shù)為2N,桂100N的重物時(shí),示數(shù)為 92N,那么,當(dāng)讀數(shù)為20N時(shí),所桂重物的實(shí)際重量是。 【教學(xué)說明】 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%勺學(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)中突生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)→得由規(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)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)生來說是終生受益的。

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