3.2 科学探究：弹力 课时教案-2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

3.2《科学探究：弹力》课时教案

学科

物理

年级册别

高一上册

共1课时

教材

鲁科版必修第一册

授课类型

新授课

第1课时

教材分析

教材分析
本节课选自鲁科版高中物理必修第一册第三章第二节《科学探究：弹力》，是力学知识体系中的关键环节。弹力作为三种基本性质力之一，是学生理解受力分析、牛顿定律的基础。教材通过生活实例引入，引导学生从形变现象出发，认识弹性形变与非弹性形变的区别，进而建立弹力的概念，并通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系，得出胡克定律。内容逻辑清晰，体现了“现象—概念—规律—应用”的科学探究路径。

学情分析
高一学生已具备初中物理中关于力的基本认知，知道力能改变物体形状和运动状态，但对“力”的本质理解仍停留在表象层面。他们在生活中广泛接触过弹簧、橡皮筋等具有弹性的物体，具备一定的感性经验。然而，抽象思维能力尚在发展，难以准确区分形变类型，更不易理解“弹力产生于施力物体发生形变”这一反直觉概念。此外，实验数据处理能力和控制变量法的应用尚不熟练，需教师逐步引导。

课时教学目标

物理观念
1. 理解弹力产生的条件，能够判断常见情境中弹力的存在及其方向；
2. 掌握胡克定律的表达式F=kx，理解劲度系数k的物理意义，并能进行简单计算。

科学思维
1. 通过观察形变微小实验，发展抽象思维与模型建构能力；
2. 能运用控制变量法设计实验，分析弹簧伸长量与拉力之间的定量关系，归纳得出物理规律。

科学探究
1. 经历“提出问题—猜想假设—设计实验—收集数据—分析论证”的完整探究过程；
2. 学会使用刻度尺、弹簧测力计等工具测量长度与力，绘制F-x图像并进行线性拟合。

科学态度与责任
1. 在小组合作实验中培养实事求是、尊重数据的科学态度；
2. 认识到弹力在桥梁、建筑、运动器材等工程领域的广泛应用，增强将物理知识服务于社会的责任意识。

教学重点、难点

重点
1. 弹力产生的条件及方向判断方法；
2. 胡克定律的内容及其数学表达式的理解与应用。

难点
1. 微小形变的观测与弹力本质的理解（施力物体发生形变）；
2. 实验中误差来源的识别与数据处理的规范性。

教学方法与准备

教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验法
 

教具准备
激光笔、平面镜、矿泉水瓶、弹簧、钩码组、铁架台、刻度尺、弹簧测力计、橡皮筋、气球、PPT课件

教学环节

教师活动

学生活动

情境导入，感知形变
【5分钟】

一、创设生活情境，激发认知冲突

（一）、演示“压桌无形”实验，引发思考。
教师用力按压讲台桌面，提问：“同学们，请仔细观察我的手和桌子之间发生了什么？”学生普遍回答“桌子没变化”。教师追问：“真的没有变化吗？如果我说桌子其实变形了，你们信不信？”随即展示提前准备好的装置：在一个装有水的透明塑料瓶侧面贴一小块平面镜，用激光笔照射镜面，光斑投射到远处墙壁上。当教师用手掌轻压瓶身时，墙上的光斑明显移动。“看！光斑动了！说明瓶子发生了形变，哪怕肉眼看不见。”接着解释：“其实，任何物体受到外力作用都会发生形变，只是有的明显，有的微小。今天我们就来揭开‘看不见的形变’背后的秘密——弹力。”
（二）、列举生活实例，分类形变类型。
多媒体播放视频片段：跳水运动员起跳时跳板弯曲、拉弓射箭、压缩海绵、捏扁易拉罐、撑杆跳高等。引导学生思考：“这些物体在外力作用下都发生了什么共同特征？”学生回答“形状或体积改变了”。教师总结：“这种物体形状或体积的改变叫作形变。”进一步提问：“撤去外力后，这些物体能否恢复原状？”组织学生分组讨论并分类。预设答案：跳板、弓、海绵可以恢复；易拉罐不能完全恢复。教师顺势引出“弹性形变”与“塑性形变”的定义，并强调：“只有发生弹性形变的物体才会产生弹力。”

1. 观察实验现象，产生疑问。
2. 思考并回答教师提问。
3. 分组讨论生活实例中的形变特点。
4. 理解弹性形变与塑性形变的区别。

评价任务

描述准确：☆☆☆
分类合理：☆☆☆
参与积极：☆☆☆

设计意图

通过激光放大微小形变实验，打破学生“坚硬物体不变形”的错误前概念，建立“一切物体均可形变”的科学观念。利用真实生活情境激发兴趣，引导学生从具体现象中抽象出“形变”概念，并通过对比分析实现概念分类，为后续弹力学习奠定基础。

概念建构，探析弹力
【12分钟】

一、深入剖析弹力产生机制

（一）、层层设问，揭示弹力本质。
教师举起一根弹簧，挂上一个钩码，弹簧被拉长。“弹簧为什么会被拉长？”学生答：“因为钩码向下拉它。”“那弹簧对钩码有没有作用力？”“有，向上的拉力。”“这个力是怎么产生的？”引导学生回顾刚才的形变概念。“是因为弹簧被拉长了，发生了弹性形变！”教师肯定回答，并板书：“弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。”强调两个关键词：“弹性形变”和“恢复原状”。进一步追问：“如果我把钩码换成一本书放在桌面上，桌子有没有发生形变？书受到的支持力是不是弹力？”结合前面压桌实验，帮助学生迁移理解：桌子虽微小形变，但仍产生向上支持书的弹力。
（二）、辨析典型情境，判断弹力方向。
出示三幅图：①书静止在水平桌面上；②球挂在竖直绳下；③木块压在斜面上。组织学生四人小组讨论：每个接触面处是否存在弹力

1. 回答教师层层递进的问题。
2. 小组合作分析弹力产生原因。
3. 判断不同情境中弹力的方向。
4. 使用规范语言描述弹力来源。

？若有，方向如何？要求用“因为______发生弹性形变，要恢复原状，所以对______产生______方向的弹力”句式表述。教师巡视指导，收集典型错误案例。随后邀请小组代表发言，其他组补充或质疑。针对“斜面支持力垂直斜面向上”这一难点，教师可用双手模拟斜面与物块挤压过程，形象展示形变方向与恢复趋势，最终归纳：“压力和支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体；绳的拉力沿绳收缩方向。”

评价任务

表述完整：☆☆☆
方向正确：☆☆☆
逻辑清晰：☆☆☆

设计意图

通过“弹簧—钩码”这一经典模型，引导学生经历从现象到本质的思维跃迁，深刻理解弹力源于施力物体自身形变这一核心要点。采用小组合作与句式训练相结合的方式，强化科学表达能力，突破方向判断难点。借助身体动作模拟，将抽象概念具象化，符合高中生认知规律。

实验探究，发现规律
【18分钟】

一、设计并实施胡克定律探究实验

（一）、提出问题，作出猜想。
教师展示不同弹簧：“同样是挂100g钩码，这两个弹簧伸长一样吗？”学生观察发现不同。“说明弹簧的‘软硬’不同。那么，弹簧的弹力大小可能与哪些因素有关？”引导学生提出猜想：可能与弹簧本身的材质、粗细、圈数有关（即劲度系数k），也可能与被拉得长短有关（即形变量x）。教师聚焦核心问题：“对于同一根弹簧，弹力F与其伸长量x之间有什么定量关系？”
（二）、指导实验，规范操作。
发放实验记录单，明确实验器材：铁架台、弹簧、刻度尺、钩码（每枚50g）、坐标纸。讲解步骤：①将弹簧悬挂在铁架台上，自然下垂时记下指针所指刻度L₀；②依次增加钩码（每次加一枚），记录总质量m和对应指针位置L；③计算每次的伸长量ΔL=L-L₀；④根据G=mg计算弹力F（忽略弹簧自重）。强调注意事项：读数时视线与刻度平齐；待弹簧稳定后再读数；钩码不宜过多以防超过弹性限度。
（三）、分工协作，采集数据。
学生6人一组，两人负责挂钩码与读数，两人记录数据，两人计算F与ΔL。教师巡视各组，重点关注仪器安装是否竖直、读数方法是否正确、数据记录是否及时。对操作不当的小组进行个别指导，如提醒“不要俯视或仰视刻度尺”、“每次加码后要轻敲支架减少摩擦影响”。待大部分小组完成6组数据后，组织停止实验。
 

二、处理数据，归纳规律

（一）、绘制图像，寻找关联。
引导学生以弹力F为纵轴、伸长量ΔL为横轴，在坐标纸上描点作图。提示：“如果这些点大致分布在一条直线上，说明F与ΔL成正比。”邀请两组学生将图像投影展示，其余小组自查修正。多数图像呈现良好线性关系。
（二）、得出结论，建立公式。
教师提问：“这条直线的斜率代表什么物理意义？”引导学生回忆数学知识：y=kx中k为比例系数。类比得出F=kΔL，即胡克定律。解释k为劲度系数，反映弹簧本身抵抗形变的能力，单位N/m。举例

1. 提出关于弹力影响因素的猜想。
2. 明确实验步骤与安全事项。
3. 小组分工合作完成实验操作。
4. 绘制F-ΔL图像并分析规律。