高中物理 第二章 第3节《弹力大小与弹簧形变的关系》教学设计 教科版必修11

课题弹力大小与弹簧形变的关系学科物理学段： 模块一年级高一教材书名：普通高中课程标准实验教科书物理必修1 出版社：教育科学出版社 指导思想与理论依据本节是弹力的第二节课，主要研究弹簧的弹力大小与弹簧伸长的关系（在弹性限度内）。在学生对弹力与形变的关系已有感性认识的基础上，引导学生进行定量的实验探究，并运用图像法对数据进行分析，最后得出弹力与弹簧的形变（伸长）的正比关系，即胡克定律。接着通过组间图像的比较交流，再次探究斜率（即弹簧的劲度系数）的物理意义。由于本节知识与初中的相关知识有衔接，难度较低；另一方面胡克定律的形式简单明了、变量少，故难度不高，适宜进行实验探究，重心可放在让学生体验探究过程、掌握基本科学的研究方法方面。教学背景分析教学内容：弹力大小与弹簧形变的关系学生情况：通过初中学习对于弹簧弹力有定性的了解，但不了解定量关系和劲度系数教学方式：以学生实验为基础的探究式教学教学手段：分组实验仪器：铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、白纸技术准备：幻灯投影、实物投影 教学目标【知识与技能】通过实验探究得到胡克定律，理解劲度系数的含义。【过程与方法】1、实验使学生直接参与到探究知识的过程，体验科学的探究过程。2、应用图像法分析实验数据。【情感态度与价值观】在探究物理规律的过程中，感受学习物理的乐趣。教学过程教学阶段教师活动学生活动设置意图技术应用时间安排创设情境通过上节课的学习，我们知道了什么是弹力，了解了一些常见的弹力，还学会判断弹力的方向。那么弹力的大小怎样确定呢？演示弹簧形变这节课我们研究弹力的大小，主要是弹簧弹力大小。听明确目的1min温故知新【问题】弹力大小与什么因素有关？【问题】弹簧弹力的大小与什么因素有关？弹簧弹力与其伸长量有怎样的定量关系？下面我们就通过实验来探究弹力大小与弹簧伸长量的定量关系。思考、回答引入主题2min新课讲解一、实验过程请根据所给的器材（铁架台、白纸、弹簧、钩码、刻度尺），设计实验方案。【问题引导】 需要测量、记录哪些物理量？ 分别怎样测量？ 测量几组数据？ 明确实验步骤：1 安装仪器；2 标记弹簧原长位置； 3 标记挂1个、2个5个钩码时的弹簧位置；（画标记时以红色指针为准） 4 弹簧、钩码归位； 取下白纸，用刻度尺测量L0（原长）、L1、L2L5，并填表、计算。次数钩码质量（kg）弹簧弹力（N）弹簧长度（cm）弹簧伸长量（cm）1F1L1X12F2L2X23F3L3X34F4L4X45F5L5X5 说明：实验可分两大组，每组所用弹簧不同。二、实验数据分析、结论【问题引导】 实验数据中的F和x有什么特点？ 用什么办法更直观地反映两者关系？【点评】图像法是分析实验数据的一种很直观的好方法。【实物投影】展示学生成果（一种图像）【问题引导】 从得到的图像观察，弹力F与伸长量x之间是什么关系？ 能否写出数学关系式？ 本实验若改为压缩弹簧，会得到什么结果？（一）胡克定律【板书】（一）胡克定律在弹性限度内，弹簧的弹力大小跟弹簧的伸长量(或缩短量)成正比。F=kx【强调】x的含义这个规律是英国物理学家胡克发现的，称为“胡克定律”。【实物投影】展示学生成果（两种同时）【问题引导】 你有什么发现？ 你能求出所画直线的斜率吗？ 【注意】k有单位：N/m【问题引导】 再次比较图像，说说直线的斜率有什么物理意义？（二）劲度系数（倔强系数）k对于一根弹簧，k是个定值（与力、形变量等因素均无关）；对于不同弹簧，k是不同的定值。斜率k反映了弹簧本身性质，物理上叫做劲度系数（倔强系数）。k值越大，表明弹簧被拉伸或压缩单位长度时产生弹力越大，弹簧越不易形变，通俗地讲就是弹簧越“硬”。 【板书】1、物理意义：发生单位形变量时的弹力大小。【问题引导】 组间交流比较实验所用弹簧，思考k可能与什么因素有关？ 【展示】不同弹簧【板书】2、大小由弹簧本身的物理结构决定与弹簧材料、长度、截面积、匝数、弹簧丝粗细等有关。第三部分、课堂小结【问题】对于弹簧弹力与形变量的关系你有什么新的认识？【教师小结】定量关系；劲度系数；弹簧在减震方面的应用。观察思考回答总结明确实验目的和步骤后，两人一组开始实验。观察分析思考描点作图思考分析回答组间交流比较思考定量练习比较思考回答总结理解比较观察思考反思总结为实验探究做铺垫通过实验进行探究引导分析实验结果明确结论巩固斜率计算引出劲度系数理解劲度系数联系实际投影实物投影展示实物投影展示5min8min4min1min3min2min2min4min6min1min1min本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点新课改对学生探究能力的要求较高，选择合适的题目进行探究活动就十分必要。“弹簧弹力与形变量的关系”是比较适合探究的题目，通过初中学习，学生对于弹簧弹力与形变量之间的关系有定性了解，对于两者之间的定量关系的猜想假设也较容易，再做实验，不难得到结论。探究可分为实验探究和思维探究。本节的设计同时体现了两种探究形式。第一部分，实验探究。具体实施时，实验前对于实验的设计（步骤、需要测量的物理量、如何测量和如何设计数据记录表格）要做好，教师通过设计的问题引导学生思考、回答。第二部分，思维探究。这一部分安排是，在教师设计的问题的引导下，让学生掌握劲度系数的计算办法以及理解劲度系数的物理意义。最后的小结部分，也分为学生反思和教师总结两部分。学生反思学到了什么新知识并能够复述或表达出来，这也作为评价本节课的效果的一个方式。教师总结时要体现不同、有所升华，主要设计思想是要“从物理走向生活”，联系健身拉力器，火车、摩托车和自行车上的减震器加强对弹簧进度系数的理解。