3.1 专题 探究弹簧弹力和形变量的关系 教学设计-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

《探究弹簧弹力和形变量的关系》教学设计 【教材分析】《探究弹簧弹力和形变量的关系》是普通高中教科书物理必修第一册（人民教育出版社）第三章第一节中一个探究性实验，弹力是高中力学的基础内容和重要内容，是高一学生在学习过程中的一个难点。为了使学生获得真实的体验，教学中将“弹力与弹簧形变量的关系”安排为学生的实验探究，在学生探究的基础上由学生得出胡克定律 【学生分析】通过初中物理的学习，学生对弹力的概念有一个初步的认识，但对如何求弹力的大小和方向还不明确，本节课我们就进一步了解弹力大小与形变量的关系，对弹簧弹力的大小与其形变量的关系做定量的研究。帮助学生理解胡克定律。 【教学目标】 一、知识与技能 1、加深弹力和形变关系的理解； 2、了解弹簧弹力与形变量的正比关系； 3、提高学生分析、解决实际问题的能力。 二、过程与方法 在探究弹簧的弹力与弹簧形变量的关系的过程中体会物理学中一般研究问题的基本方法以及基本过程 三、情感态度价值观 培养学生的探索精神和团队协作精神，激发学生的求知欲； 通过物理学史培养学生爱国主义思想； 【教学重点】探究弹簧的弹力与弹簧形变量的关系。 【教学难点】实验数据的处理方法。 【教学方法】实验法、类比法、讨论法。 【课前准备】 　　教师准备：（弹簧秤、钩码、直尺、铁架台）15套、PPT课件、多媒体展台。 　　学生准备：三角板、笔、草稿纸。 【课时安排】1课时 【教学流程设计】 ( 提问 投影 思考并回答问题 总结并提出问题引入新课 开始 分析并讨论 分析指导 ) ( 课堂小结 布置作业 结束 教师展示实验结果得出结论： 总结实验步骤 学生分组实验 指导分析 记录并处理实验数据 学生汇报实验结果 投影 拓展分析 学生练习 ) 【教学过程】 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 复 习 知 识 1、 什么叫形变？ 2、什么是弹力？弹力产生的条件是什么？  3、弹力的方向如何？举例说明。 根据学生回答纠正总结，并用多媒体展示答案: 思考并回答问题…… 通过多媒体展示，使学生明确所思考的问题。 通过多媒体展示使学生对比，加深对知识的理解。 引 入 课 题 通过前面的学习我们了解了弹力的基本概念，今天我们进一步认识弹力，既然弹力的大小与物体形变量有关，那么对弹簧而言，弹簧形变产生的弹力与弹簧形变量具体有什么定量的关系吗？本节课我们就通过实验来探究这个问题。 通过设问，使学生明确所要研究的问题，进而留有悬念，激发学生求知欲。 实 验 探 究 在弹簧上先挂上钩码，随着钩码数量逐次增多，让学生观察并定性分析，引导学生提出疑问：怎样定量地描述弹簧弹力与弹簧形变量之间的关系？ 将学生分为四人一组，先阅读课文然后讨论实验的步骤，形成统一答案写在草稿纸上。 在实验室巡视，并询问情况，请学生回答…… 1、 将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长时的长度； 2、将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，平衡后测出弹簧的总长并计算钩码的重量，填在记录表格里； 3、改变所挂钩码的个数，重复上步实验多次，将实验数据记录在表格里； 4、用=-计算出弹簧各次的伸长量，填入表格 将仪器发给学生，每4人一套（每一组选用相同的弹簧，不同组使用不同规格的弹簧，通过同一组所得比值相等说明弹力与形变量成正比，通过不同组所得比值不同说明不同规格的弹簧劲度系数不同） 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，并在实验展台上展示,然后给出参考表格： 根据学生设计表格中测量的数据，示范数据的处理方法： 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，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等。 抽查学生数据处理情况，抽出几张结果在多媒体上展示，并进行点评，好的给予肯定，不好的进行修改和鼓励 学生注意观察随着钩码数量逐次增多弹簧弹力的大小，讨论并分析实验现象 阅读课文并积极讨论。 学生讨论并得到实验方法…… 学生实验，并列表记录实验数据。 学生处理数据…… 教师演示 通过学生分组，阅读并分析课文，锻炼学生自己分析解决问题的能力。 师生共同总结并用多媒体展示 学生通过做实验，体会科学家发现建立实验定律的基本过程，锻炼学生的实验操作能力。 通过学生分析处理实验数据，培养学生数据处理的一般方法，有利于他们对未知领域的学习或发现。 实 验 总 结 1、根据—，猜测—函数关系； 2、函数关系式中常数的单位如何？常数与图象中的什么有关？ 3、思考讨论：不同组所做图线斜率是否相同，原因何在？ 学生思考并讨论…… 归纳实验结论： 在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧伸长的长度正比。 函数表达式中常数k的单位是：牛/米（N/m），该常数叫劲度系数 培养学生通过物理图象处理一般问题的方法，通过实验数据总结出物理规律。学习用类比的方法，发现新规律。 多媒体展示实验结论 实 验 拓 展 1、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？ 在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧压缩的长度X正比： 2、橡皮筋的弹力与橡皮筋的形变量之间的关系是否满足胡克定律 学生探索实验…… 师生共同讨论总结通过多媒体展示 课堂小结 分析胡克的其它贡献以及我国东汉时期科学家郑玄在为《考工记》；分析讨论课本“讨论与交流”；布置作业。 思考与讨论 培养学生应用知识解决问题的能力；培养学生爱国情怀。 【板书设计】 胡克定律： 在弹簧的弹性限度内，弹簧弹力的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比： 其中 —伸长（或缩短）的长度 —为劲度系数，跟弹簧的粗细、材料、长度等因素有关，这个量反映了弹簧本 身的特性，与和无关。 【教学反思】 “探究弹簧弹力和形变量的关系”能帮助学生理解胡克定律，而且给学生展示了一个探究实验的完整探究过程：提出问题、设计实验方案、分析实验数据和解决问题。在本节探究课中为学生创设情境，将教学活动建立在学生认知发展水平和已有的知识经验基础上，帮助学生建立新旧知识间的联系，强调学生学习过程的自主性思考，注重在教师引导下学生自我探索的过程，体现了新课程理念。 （河北省保定市高碑店市第三中学 赵广印） ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$