日期:2022-03-31
這是蘇教版彈力教學設計一等獎,是優秀的教學設計一等獎文章,供老師家長們參考學習。
【教材分析】
1、形變:物體發生形變是力作用的結果,形變方式有形狀和體積的改變,任何物體只要受到力的作用必發生形變,只不過有些形變程度很小,只有通過儀器及實驗手段才能明顯顯示出來,在力的作用下不發生形變的物體是不存在的。形變的種類有兩種,一種是彈性形變,一種是非彈性形變。
2、彈力:彈力是接觸力,物體間產生彈力,兩物體必須接觸且發生彈性形變,這兩個條件缺一不可。兩接觸物體是否發生彈性形變,可用假設法來判斷,若假設接觸的物體間有彈性形變,則有彈力作用,若物體所處的狀態與事實不相符,則假設不成立,無彈力作用。
【教學目標】
1、知識與技能
①.知道什么是彈力及彈力產生的條件;
②.知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力,能在力的示意圖中正確畫出力的方向;
③.知道彈力大小的決定因素及胡克定律。
2、過程與方法
①.提高在實際問題中確定彈力方向的能力;
②.通過探究彈力的存在,是學生體會假設推理法解決問題的巧妙。
3、情感態度與價值觀
觀察和了解形變的有趣現象,感受自然界的奧秘,培養學生對科學的好奇心和求知欲。
【教學重難點】
1、重點:彈力產生的條件及彈力方向的判定,胡克定律的內容及應用。
2、難點:接觸的物體是否發生形變及彈力方向的確定。
【授課類型】新授課
【主要教學方法】講授法
【直觀教具與教學媒體】 黑板、粉筆
【課時安排】 1課時
【教學過程】
一、復習引入
問題1:力的定義是什么?
——物體與物體之間的相互作用。
問題2:力的作用效果是什么?
——使物體運動狀態發生改變,使物體形狀發生改變。
問題3:能夠舉出一些外力使物體的形狀發生改變的例子?
——壓縮彈簧、擠壓海綿、用手彎曲直尺、小鳥壓彎枝頭、拉動橡皮筋等。
二、新課教學
(一)彈性形變和彈力
問題4:以上例子中各物體的共同特點是什么?
——物體的形狀或體積都發生了改變。
結論:物體在力的作用下形狀或體積的改變叫做形變。
上面所舉的例子中,在外力的作用下物體的形變都非常明顯,用肉眼可以看的很清楚,但有些形變非常微小,無法看清。例如書本放在桌面上,桌面發生的形變;人站在地面上,地面發生的形變。這些形變我們需要通過儀器及實驗手段來判斷。任何物體在受到外力作用時都會發生形變,只不過形變有大有小。
演示:
①.用力擠壓海綿,海綿發生形變,松手后恢復原狀;
②.用力拉橡皮筋,橡皮筋斷裂,無法恢復原狀。
總結:物體發生形變,在撤去外力后,有些能恢復原狀,如例子中的海綿,這種形變叫做彈性形變。而有些物體由于形變過大,超過了一定的限度,從而不能恢復到原狀,這種形變叫做非彈性形變,這個限度叫做彈性限度。任何物體的形變如果超過了彈性限度,將不能恢復到原狀。
演示:
①.被彎曲的直尺上放一粉筆頭,放手后粉筆頭被彈起;
②.被拉伸的橡皮筋上放一小紙團,放手后小紙團被彈飛。
問題5:為什么粉筆頭、小紙團會被彈起?
引導學生回答:形變的物體要恢復原狀,會對和它接觸的物體產生力的作用,就被彈起。我們把這個力叫做彈力。
問題6:如果粉筆頭、小紙團與形變的物體不接觸,會受到彈力嗎?
引導學生回答:不接觸一定不會受到彈力。
總結:彈力的產生需要兩個條件,直接接觸并發生形變。
(二)幾種彈力
學習了彈力的定義,我們通過幾種常見的彈力進一步來研究彈力的問題。 問題1:課本放在桌面上,根據我們以前所學的知識,課本和桌面之間的相互作用力是什么呢?
——課本多桌面的壓力和桌面對課本的支持力。
問題2:它們是彈力嗎?為什么?
——它們是彈力,因為它們符合彈力產生的條件,接觸并且發生形變。
教師精講:放在水平桌面上的書,由于重力作用而壓迫桌面,使書和桌面同時發生微小的形變。書要恢復原狀,對桌面產生垂直于桌面向下的彈力F1,這就是書對桌面的壓力;桌面要恢復原狀,對書產生垂直于書面向上的彈力F2,這就是桌面對書的支持力。
學生活動:靜止的放在傾斜木板上的書,書對木板有壓力,木板對書有支持力,知道學生畫出力的示意圖,分析壓力和支持力的方向。
物體;支持力的方向總是垂直于支持面指向被支持的物體。
引導學生分析靜止時懸繩對重物的拉力及方向。
引導學生得出結論:懸掛物由于重力的作用而拉緊懸繩,使重物、懸繩同時發生微小的形變。重物由于發生微小的形變,恢復原狀時對繩產生豎直向下的彈力F1,這是重物對繩的拉力;懸繩由于發生微小的形變,恢復原狀時對重物產生豎直向上的彈力F2,這是懸繩對重物的拉力。
結論:拉力是彈力,方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向。
彈力有無的判斷可以采用假設法。
產生彈力必須要接觸,但接觸的物體之間不一定有彈力。引導學生分析如圖4中靜止的小球與墻壁之間是否有彈力。
結論:墻壁與小球之間沒有彈力。可以采用假設法,假設墻壁與小球之間存在彈力F,則小球在水平方向上不會靜止,會向右運動,這與題目中小球靜止相矛盾,所以墻壁對小球沒有彈力。
這是判定相接觸的物體之間是否有哦彈力的基本方法,說明兩物體接觸但沒有發生形變。
(三)胡克定律
結論:壓力、支持力都是彈力。壓力的方向總是垂直于支持面而指向被壓的
演示:①.直尺彎曲不同的程度彈射粉筆頭,彎曲程度越大,彈射越遠。 ②.橡皮筋拉伸不同的程度彈射小紙團,拉伸程度越大,彈射越遠。 引導學生得出結論:物體形變越大,彈力越大,形變消失,彈力也隨之消失。這是對彈力大小的定性描述。
想要定量描述彈力與形變的關系,一般來說是比較復雜的,但是彈簧的彈力與形變的關系是比較簡單的。彈簧的彈力與彈簧的伸長量或壓縮量滿足關系式:
F=kx
即彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比。這個式子是由英國科學家胡克首先發現的,因此叫做胡克定律。式中,F表示彈力,x表示彈簧的型變量(既可以是伸長量,也可以使縮短量),k表示彈簧的勁度系數,其單位是牛/米,符號是N/m。生活中常說有的彈簧“硬”,有的彈簧“軟”,指的就是彈簧的勁度系數不同,彈簧的勁度系數和彈簧的粗細、材料、長度、直徑、繞法等有關,它反映了彈簧的特性。每根彈簧都有其特定的勁度系數。
【布置作業】 課本56頁問題與練習2、3、4題。
知識和能力目標:
1、知道什么是彈力,彈力產生的條件。
2、知道形變越大,彈力越大。
3、能正確使用彈簧測力計。
過程和方法目標:
1、通過觀察和實驗了解彈簧測力計的結構。
2、通過使用彈簧測力計測力,掌握彈簧測力計的使用方法。
情感態度與價值觀目標:
對生活中彈力應用的實例有濃厚的興趣,體會科學技術的價值。
學習重難點:
彈簧測力計的使用方法既是此節的重點,又是此節的難點。
教具準備:
彈簧測力計 氣球 橡皮
教學過程:
一、預習導學
1.在國際單位制中,力的單位是 ,符號為 。
2.物體受力會發生_______,不受力又恢復到原來的形狀,物體的這種特性叫做________,變形后不能自動恢復原來的形狀,物體的這種特性叫做_________。使用彈簧時不能超過它的__________________,否則會使彈簧損壞。
3.物體發形變會產生力的作用,這種力叫_________,它是物體由于_______________而產生的。
4.彈簧測力計制造原理:
5. 彈簧測力計的構造:
6.彈簧測力計的使用方法
(1)了解彈簧測力計的 ,使用時不能超過它的 。
(2)觀察彈簧測力計的 ,了解刻度值的大小。
(3)測量時,要使彈簧測力計內彈簧的軸線與所測力的方向 ___ ,觀察時,視線必須與刻度盤 。
二、合作探究
(一)實驗1 :壓氣球或拉橡皮
請大家同學們壓氣球或拉橡皮,仔細觀察它們的變化,體會你的感受,然后談談你的發現。
1.手壓氣球,氣球會 ;手拉橡皮筋,橡皮筋會 ;物體的形狀或者體積改變,叫__________。
2.堅硬的物體是否也會發生形變呢?_______________
3.我們把如果物體形變后,撤去外力就完全恢復原來的形狀,這種形變叫_______形變。
當物體發生彈性形變能產生力,這個力叫做________。
(二)實驗2:手壓橡皮泥
這樣的形變和彈性形變不一樣,我們把物體的這種特性叫做_________。
(三)實驗3:探究形變大小與外力的大小的關系
提出問題:形變大小與外力的大小有沒有什么關系?
猜想:形變大小與外力的大小有關系。
進行實驗:
1、用大小不同的力拉橡皮筋,用的力越大,橡皮筋伸長就 。
2、用大小不同的力壓氣球,用的力越大,氣球形變大小 。
結論:通過以上兩個實驗說明 。
(四)探究彈簧測力計的原理和使用
1、彈簧測力計的構造_____________________________________
2、彈簧測力計原理__________________________________________________
3、彈簧測力計的正確使用方法:
(1)觀察你們的彈簧測力計,說說量程和分度值分別是多少 ?________________
(2)怎樣校零?_______________________________
(3)測量時,要使彈簧測力計受力方向沿彈簧的________方向;觀察時,視線必須與刻度盤__________。
4、我們用彈簧測力計來測量一下桌子上鉤碼的重量,說說2個鉤碼的重是多少牛?
_____________________________________________
三、鞏固提升
1、使用彈簧測力計時,下面幾種說法中錯誤的是( )
A.彈簧測力計必須豎直放置,不得傾斜
B.使用前必須檢查指旬是否指在零點上 C.使用中彈簧、指針、掛鉤不能與外殼摩擦
D.使用時,必須注意所測的力不能超過彈簧測力計的測量范圍
2.關于彈力,下面說法正確的是( )
A.兩個彈性物體只要有接觸就一定會產生彈力 B.物體靜止在水平面上,則物體對水平面的壓力就是物體的重力 C.發生彈性形變的物體一定產生彈力 D.彈力的大小與物體的形變程度有關,形變程度越大,彈力越大
3.在使用彈簧測力計測力時,發現指針在零刻度線以上,用這個測力計測出一個力是4N,則該力的大小實際是( )A、大于4N B、等于4N C、小于4N D、無法確定
資源庫4.彈簧測力計是一種常用的測量_______的大小的工具,它是根據彈簧在一定的彈性范圍內____________________________________的原理制成的。
四、拓展延伸
觀察圖5-6所示的彈簧測力計,請你回答:
(1)彈簧測力計主要是由__________、___________、___________等組成的。
(2)圖中的字母“N”表示_____________。
(3)用彈簧測力計測量力時,是否需要校零?___________
(4)如果用這個彈簧測力計去測量10N的力,可能會造成的后果是________。
(5)如果用4.4N的力拉彈簧測力計的掛鉤,在圖中畫出指針的位置。
五、教后記
【目的】
通過本課教學,在初中對彈力已有認識的基礎上,進—步深化對彈力的來由、性質、效果的認識,并學習研究物理問題的“實驗——觀察——思考——歸納”科學方法。
【教學用具】
鋼鋸條、彈簧、泡沫塑料塊、銅皮、面團、白紙、墨水瓶(灌滿紅墨水)、通過橡皮塞插有細玻璃管的橢圓形玻璃瓶(見圖1)、激光光源、平面鏡及支架(兩套)、物理小車、橡皮筋、小螺旋槳、小球、掛圖1:顯示桌而微小形變裝置示意圖(見圖2)、掛圖2:比較重力與彈力(見表1)。
表1比較重力與彈力
【設計思想】
針對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。其實,對于學生,高中物理不僅因在知識內容上加深、拓寬而造成臺階,還因抽象思維、科學方法上要求提高而使不少學生倍感困難。所以幫助高一學生在初始階段跨好初、高中臺階很重要的一件事是教會他們學習物理的方法。根據本節教材知識內容學生較為熟悉、易學易懂的特點,我們可將教學重心放在對物理學研究方法的傳授上,使學生學會觀察與思考、分析與歸納。基于此,本教案根據教材要求,設置了3個研究課題,每個課題以“提出問題——實驗與觀察——分析與歸納——總結與結論”為認知程序,引導學生既研究物理規律,又掌握研究物理規律的方法。全課設計了12個演示實驗供學生觀察與研究;全課以“方法”為根莖,知識為枝葉,板書設計亦突出“方法”的脈絡,使原本平淡的課堂教學變得充實、飽滿、有聲有色。
【教學過程】
一、引入教師指出,彈力與重力一樣,是依性質而命名的一種力。告訴學生,本節課將圍繞彈力展開對3個方面問題的討論,以弄清彈力的來由、彈力所遵從的規律。
二、研究問題1:什么是形變?
教師指出,物理學是一門以實驗為基礎的學科,研究物理問題的方法往往是從實驗入手,從觀察啟步。我們的研究也將這樣進行。關于什么是形變,將演示一組實驗,請同學們注意觀察實驗中物體發生的變化和變化發生的原因。
演示實驗1:鋼鋸條在手的作用下彎曲。
演示實驗2:彈簧被拉長或壓短。
演示實驗3:泡沫塑料塊受力而被壓縮、彎曲與扭轉。
演示實驗4:銅片被彎成直角狀。
演示實驗5:面團在重力作用下下墜,形狀變化。
演示實驗6:紙張被手揉皺。
引導學生思考:上述實驗中觀察到的現象是否普遍存在?比如,用手指按實驗桌,桌面有形狀變化嗎?
請學生再觀察,觀察物體形狀的微小變化,并講解觀察的方法——把微小效應“放大”的實驗方法。
演示實驗7:玻璃瓶的微小形變效應。
演示實驗8:桌面的微小形變效應。
引導學生對眾多的實驗現象作出歸納——這么多的實驗現象告訴我們這樣一個事實:當物體受到力的作用時會發生形狀的改變。
引導學生進一步思考:在實驗中,物體發生的形狀改變有哪些形式。歸納出形變有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉等不同形式,它們屬于兩類情況:一類是,受力發生形變,外力停止作用,物體可恢復原狀;一類是,受力發生形變后,外力停止作用亦不再恢復到原狀。
至此,對什么是形變的問題作一小結。
三、研究問題2:什么是彈力?
這里安排4個演示彈力作用效果的實驗,要求學生仔細觀察實驗現象,注意彈力發生的條件。
演示實驗9:彎曲的鋸條將小球彈出。
演示實驗10:壓縮彈簧將與之相毗鄰的物理小車推出。
演示實驗11:伸長著的橡皮筋將與之相連的物理小車拉過來。
演示實驗12:扭轉著的橡筋條使與之相系的螺旋槳轉動。
根據實驗現象,由學生歸納出彈力發生的兩個條件:(1)施力物體與受力物體必須直接接觸;(2)施力物體必須發生了彈性形變。教師指出,這是直接判斷有無彈力存在的基本依據。
作出什么是彈力的結論。
四、研究問題3:彈力的方向?大小?
以演示實驗9~12中的彈力實驗為據,逐一分析彈力方向與施力物體形變間的關系,由學生歸納出彈力方向總是指向施力物體形變恢復的方向的規律。
教師與學生一起對壓力、支持力、繩的拉力的方向作具體分析,使學生一方面弄清壓力、支持力、繩的拉力都是作為彈力的一種效果而得名,同時,掌握判斷它們的方向所依從的規律。
對于彈力的大小,只需定性地了解與施力物體形變程度有關,不作詳細研究,并在初中已有知識的基礎上,直接給出胡克定律的數學表達式:f=kx。
五、總結全課
采取將彈力與上一節課學過的重力作比較的方式,既總結了本課知識,又復習了前課內容。
最后,要求學生們課后不僅要回憶本課學到了哪些知識內容,還應體會本課研究物理問題的方法和思路。
【板書設計】
主黑板:
第一版
問題1:什么是形變?
觀察→思考→再觀察→
歸納:物體受到力的作用都會發生形狀改變。進一步思考→
歸納:
結論:見課本第14、15頁。
第二版
問題2:什么是彈力?
觀察→
歸納:施力物體與受力物體直接接觸;施力物體發生了彈性形變。
結論:見課本第15頁。
問題3:彈力的大小?方向?
方向:
分析→
歸納:彈力的方向總是沿著施力物體形變恢復的方向。
第三版
具體分析(壓力、支持力)→
結論:見課本第16頁。
具體分析(繩的拉力)→
結論:見課本第17頁。
大小:
分析→
結論:胡克定律。
該定律適用于發生彈性形變的彈簧。
副黑板:
一、教材分析
教學大綱對彈力沒有作要求,原教材也沒有列出,只要求理解彈簧秤的原理,學會用彈簧秤。
由于彈力在日常生活中經常見到,同時它又是制作和使用彈簧測力計的原理,課程標準將它納入教學內容:通過常見事例或實驗,了解重力、彈力和摩擦力。其主要目的是讓學生通過具體事例和實驗了解它在日常生活和生產中的應用。
新教材在編寫這部分內容時,首先通過學生熟悉的事例,如拉橡皮筋、彈簧等,讓學生感受它們對手有力的作用,從而引出彈力的概念。然后讓學生通過實驗探究彈簧測力計的制作和使用、自制彈簧測力計等,培養學生的實驗探究能力和動手實踐能力。
二、教學目標
(一)知識與技能
知道什么是彈力,彈力產生的條件;知道形變越大,產生的彈力越大;正確使用彈簧測力計。
(二)過程與方法
通過觀察和實驗,建立彈力的概念;通過實驗,探究彈簧的伸長與拉力的關系;通過制作,探究學習彈簧測力計的結構和使用方法。
(三)情感態度與價值觀
通過對彈簧測力計的制作,培養學生勤于動手的科學態度和嚴謹細致的科學作風。
三、教學方法
建立彈力概念主要通過演示觀察、學生操作和交流討論的方式;學習彈簧的伸長與拉力的關系、彈簧測力計的制作主要是通過實驗探究的方式;對彈簧測力計的使用主要是通過交流評估的方式進行。
四、教學過程
(一)塑性、彈性、彈力概念的教學
由直觀到抽象,從現象中歸納出事物的共同特征,得到具有普遍意義的概念。
(1)活動感受:學生的課桌上備有彈簧、橡皮筋、一段導線銅心、一段鋼絲,讓學生通過觀察、觸摸、把玩等活動感知這些物體的特點。
提問:通過大家的觀察、動手活動,你們對上述事物都有哪些想法?
點評:上述提問不具有任何方向性的提示和誘導,因而具有很大的開放性。學生的思維能夠得到徹底的解放,學生很可能會在物體(物質)的導電性、金屬與非金屬等方面加以認識,會有許多新奇的想法。學生也會在物體能夠恢復原狀或不能夠恢復原狀方面加以描述,對塑性、彈性、彈力等概念逐漸明晰。當然,也不排除過度的開放會使學生顯得無所適從,這時,教師只要給予適當的鼓勵和提示,學生也能夠解決這一問題。
(2)通過上述問題的討論,提出塑性、彈性、彈力的概念。
(二)關于彈簧測力計的探究
1、探究橡皮筋或彈簧的形變程度(伸長)與彈力大小的關系
讓學生經歷基本的探究過程,通過觀察、實驗,然后總結出彈簧的伸長與拉力大小之間的具體關系。
實驗與體會:在彈簧或橡皮筋下面掛不同數量的鉤碼,仔細觀察實驗現象。
提問:對此現象你有什么想法?
點評:這一問題的提出能夠滿足不同思考方式的學生:善于理性思考的學生會得到規律性的結論;善于動手實踐的學生會想到制作設計測力計。因為沒有限制問題的思考方向,有利于培養學生的開放性和創造性思維,目的在于能夠引導學生得到三種不同的回答:彈簧的伸長與拉力成正比;能夠用于工程技術上;我們可以根據同樣的道理設計制作一個簡單的測力計。而這三種回答其實都是我們非常需要的。作為一個探究活動,在學生回答完問題時才真正進入探究,因為學生的類似以上的回答其實是試探性的(猜想),真正的結論性語言應該要求學生設計實驗進行論證。因此,可以說上述教學步驟僅僅是探究活動的一個引子。
探究:學生探究彈簧(或橡皮筋)的伸長與拉力的關系。
……
2、彈簧測力計的制作探究
導引:我們已經知道了彈簧的伸長與拉力成正比這一關系,并且我們也想到了根據這個道理可以設計制作一個測力計。那么,現在就請大家實際制作一個測力計,同時完成以下必要的工作(投影在屏幕上):
(1)設計制作方案。方案包括制作的原理、方法、器材、步驟、合作等內容。
(2)交流制作方案。主要加深對測力計是應用了彈簧被拉得越長,受到的拉力越大的原理的認識,以及對制作過程中用掛鉤碼作為已知拉力這一方法的理解。
(3)制作過程。可以用實驗室提供的器材在課堂上完成,實驗室提供的器材有:收集到的各種彈簧、各種橡皮筋、紙盒、圖釘、小塊三合板、剪刀等,也可以讓學生在課后自己尋找合適的器材完成。
(4)交流評估。課堂上,先讓學生交流制作過程中遇到的困難和獲得的經驗,然后選擇一些具有代表性的自制彈簧秤,掛重物稱量,并和準確的彈簧秤進行對比,如有較大差異,分析誤差原因。
點評:由于各種原因,學生很難在一節課的時間內完成上述探究活動,因此可以專門安排一節課時間(科技實踐活動時間或物理課)進行交流,將每一個同學的作品都展示出來,互相學習,并進一步完善。
(5)彈簧測力計的使用。根據制作過程中的認識以及在交流評估中老師的一些示范操作,讓學生討論和總結使用彈簧秤時應該注意的問題,包括測量范圍、零點、自由伸縮等,再進一步學會讀數。
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