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《形变与弹力》教学设计
教学内容
《普通高中课程标准实验物理教科书形变与弹力教学设计物理（必修1）》（山东科技出版社出版，第三版）第四章-相互作用，第2节-形变与弹力。
本节课围绕弹力的三个要素开展，首先通过视频和图片创设情景，激发学生的求知欲望，呼唤学生的前概念，然后通过体验性实验引出形变，特别是演示微小形变，使学生认识到任何物体受力的作用都要产生形变。通过演示实验归纳弹力产生的条件以及方向。通过探究实验总结出弹簧伸长量与弹力的关系，得出胡克定律，在应用与实际问题。
教学目标
1.知识与技能
（1）知道常见的形变；
（2）通过实验了解物体的弹性；
（3）知道胡克定律，能用定律进行简单的计算。
2.过程与方法
（1）通过一些体验性实验了解常见的形变，以及探究弹力；
（2）通过学生分组实验，探究弹簧伸长量与弹力的关系。
3.情感态度与价值观
在探究物体概念和规律过程中，从生活中来，到生活中去，通过形象、生动的演示实验激发学生学习的兴趣，培养学生的观察能力。
教学重点
（1）演示微小形变；
（2）弹力产生的条件及方向的判断。
教学难点
（1）各种效果的弹力方向的判断；
（2）探究弹簧伸长量与弹力的关系。
学生学习情况分析
1．学生情况分析：学生作为新课改对象，学生思维比较活跃，课堂气氛好。
2．学习情况分析：高一新生已经具备了一定的力的知识，但是由于学生前概念的错误影响，对形变和弹力会造成错误的理解。随着探究实验的不断进行，充分暴露学生的问题，问题的暴露过程也就是问题的解决过程。
教学过程
一、引入新课
引入课题，设计情景，提出问题
播放一小段录象或者图片，激发学生的学习兴趣。
视频1：蹦极
视频2：射箭
视频3：跳板跳水
视频4：撑秆跳高
问：要求学生仔细观察视频中橡皮绳，跳板，弓弦如何变化？为什么会发生这种变化呢？
学生讨论后会给出是因为发生形变，有弹力作用。
设问：什么是形变？什么是弹力呢？它又是如何产生的呢？本节课我们就来研究这个问题。
[引入主题，唤起原有知识，目的是让学生在自己的头脑中产生问题。老师不要忙着解释，让学生明白这就是今天学习内容。带着这些问题和好奇的心理进入新课教学。]
二、新课教学
实验探究，明确概念，得出规律
1、通过小实验，探究形变概念
（1）体验性实验，让学生体验形变？
请7位同学演示一组实验，其他同学们注意观察实验中物体变化。
体验性实验记录（物体如何变化？）体验性实验1：钢锯条一端用手按住，在另一手的作用下弯曲体验性实验2：弹簧被拉长或缩短体验性实验3：橡皮筋拉长体验性实验4：钢锯条被体验性实验5：纸张用手揉皱体验性实验6：用手压面包体验性实验7：用手压橡皮泥
引导学生观察并设问：上述实验中物体都什么共同特点？即物体怎么变？
预测学生可能回答：弯曲了；伸长了；缩短了；扭曲了，被压扁了；体积变化了，形状改变了等。
老师引导学生回答：物体的这些变化概括来说，共同特点不就是物体的形状或者体积发生改变了吗？
进一步问：如实验1，剧条的什么变化了，实验6，面包的什么变化了？
学生回答：实验1剧条的形状变了，实验6，形状和体积都变化了。
[其他的实验让学生自己分析]
教师总结：物体的形状或体积的改变叫做形变。
设问：那是不是任何物体都能发生形变呢？
学生：不一定或者回答能。
[学生前概念问题暴露，产生问题冲突，进一步设疑问]
（2）、演示微小形变实验，引出任何物体在力的作用下都能发生形变。
演示实验1：a、用手指压实验桌 b、物体放在桌面上
问：上述两个实验中物体都发生形变了吗？
学生：手指发生了，物体和桌面没有。
演示实验2（教材63页）：桌面的微小形变效应。利用器材：激光笔，平面镜，铁架台。用一激光器发出一束光经过面镜子反射后射到天花板上形成了一个亮点，再用手指压平面镜一侧的桌面，亮点在天花板上有明显的移动。
演示实验3（教材64页）：玻璃瓶的微小形变效应。利用器材：玻璃瓶，细管，红墨水。
引导学生观察，设问：要想观察到物体形状的微小变化应采用何种方法？
学生：把微小“放大”的实验法。
引导学生对众多的实验现象作出归纳，这些实验现象告诉我们一个事实：①任何物体在力的作用下都能发生形变。②有的物体形变明显，有些物体形变不明显。
（3）、以实验为据，得出形变的种类。
设问：按照物体发生的形变形式分有哪些形式。
学生归纳出在力的作用下发生的形变有拉伸、压缩、弯曲、扭转等不同形式
设问：是不是当力撤去以后所有物体的形变都能够恢复？
学生回答：不是，体验性实验1、2、3、4能恢复，体验性实验5、6、7不能完全恢复。
师生共同归纳得出按照形变效果分有哪些种类：
①一类是，受力发生形变，当撤去外力后能够恢复原来的形状，这种形变叫做弹性形变。形变后能够恢复原来的形状的物体称为弹性体。
②一类是，受力发生形变后，撤去外力时候不能恢复到原状，这种形变叫做范性形变
2、通过实验，探究弹力。
（1）演示实验，探究什么是弹力？
回顾视频1：蹦极；
演示实验4：弯曲的锯条一头放上粉笔头，放手粉笔头弹起；
演示实验5：压缩弹簧一端放小球，放手小球弹起。
设问：锯条和弹簧在力的作用下发生形变，放手后为什么小球和粉笔头会被弹起？
学生回答：放手后由于锯条和弹簧要恢复形变，分别对小球和粉笔有弹力作用。
设问：实验4中粉笔受到的弹力受力物体和施力物体分别是？
学生回答：粉笔是受到弹力，锯条是施力物体。
设问：我们说力的作用是相互的，那么锯条有没有受到粉笔对它的弹力呢？
学生回答：有。
设问：锯条受到的弹力的施力物体是？
学生：粉笔
设问：那么还没有弹出去时，粉笔有没有发生形变呢？
学生回答：有，因为任何物体受到力的作用都要发生形变，只是微小形变。
学生恍然大悟：研究某物体受到的弹力，必须是施力物体发生形变作用。
引导学生总结：什么是弹力？
发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力。
（2）设置问题，层层深入，引出弹力的产生条件。
设问：粉笔被弹出去以后，即不接触的物体间是否有弹力？
学生：否 。
设问：接触的物体间就一定有弹力吗？
学生：有或不一定 。
师：那么到底有没有呢？我们一起通过实验来探究。
演示实验6：在桌面上挂一钩码，弹簧秤的挂钩轻轻的钩住钩码，而不产生示数，
设问：虽然弹簧秤有跟钩码接触，但是没有示数即就没有发生形变，这说明了什么？
学生：没有弹力的作用。
教师分析归纳众多实验得到，弹力产生的条件是：a、直接接触；b、产生弹性形变，这两个条件缺一不可。
（3）、分析总结，得出弹力的方向。
以前面的实验为分析材料，师生一同分析弹力方向与施力物体形变间的关系。
由学生归纳出：弹力方向总是与施力物体形变的方向相反，或者说与施力物体恢复形变的方向的相同。
分析常见物体的弹力方向：
实例1压缩的弹簧把小球弹起，分析小球受到的弹力方向；
形变与弹力教学设计实例2.分析放在桌面的书受到的弹力方向；
形变与弹力教学设计实例3.分析图中球受到的弹力方向；
形变与弹力教学设计实例4.分析电线上挂的灯受到的弹力方向；
形变与弹力教学设计实例5，分析图中杆受到的弹力方向。
形变与弹力教学设计师生共同分析总结：
弹簧弹力方向为恢复原长的方向。以前初中阶段学习的压力、支持力、绳的拉力都是弹力。是按照弹力效果命名的力。支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。绳子拉力方向是指向绳子的收缩方向。
（4）、学生分组实验，探究弹簧弹力的大小与什么因素有关？
设问：请同学们猜想弹簧弹力的大小到底与什么因素有关？
学生回答可能会出现：弹力大小跟长度，形变程度有关。
师：那么到底跟什么有关呢？我们一起通过实验来探究。
高中阶段我们较常见的是弹簧的形变，那么我们用探究实验来探究弹簧形变（伸长量）或者长度与弹力之间的关系（教材66）。
实验步骤：
1，记下弹簧未挂钩码时的原来长度；
2，挂上100g的钩码记下总长，和伸长量；
3，逐个增加钩码记下相应的总长和伸长量，填入表格；
4，以F为纵坐标，伸长量（或者伸长后的总长度）为横坐标。用图线各分析他们的关系。
引导学生设计实验数据记录表：
1
2
3
4
5
钩码总重G
弹簧总长Ln
原长L0
弹簧伸长量△Ln
[学生分组探究，安装仪器，测量数据，列表纪录，画出图像寻找规律。实验过程教师巡回指导，强调注意事项，发现问题，及时纠正。]
由学生通过亲自动手实验得出自己的结论：弹簧的弹力等于钩码所受的重力，随着伸长量的增加，弹簧弹力的大小也增大。图像表明成正比。而长度与弹力的大小不成关系，说明与长度无关，与形变量有关。
教师小结得出规律；胡克定律 ：F=kx；该定律适用于弹性限度内，发生弹性形变的弹簧。[知识连接：介绍胡克的生平事迹，以及对物理所做的贡献]
x: 弹簧的伸长（或缩短）量；
k: 弹簧的劲度系数（即图中的斜率）劲度系数由材料，形状，长度来决定；
F: 弹簧的弹力；
结果外推：弹力大小跟形变量有关，形变越大，弹力越大，形变消失，弹力消失。
三，课堂练习，巩固提高总结规律，简单应用，巩固提高
（1）例题（教材67）
（2）小结四，课后作业与研究性学习
课后探究，自主学习，敢于创新
（1）课后作业：完成教材70页第2.3.4.5题
（2）研究性学习
①通过调查研究，探究材料的劲度系数与什么因素有关，以及混凝土中钢筋的作用，不同位置的钢筋应该如何放置？为什么？
②弹力在生活中很常见！探究弹力在生活有何应用？
分组各写两篇小论文，一、二组写第一题，三、四组写第二题，另安排时间一起交流。
设计思路与教学反思
本部分内容设计力求贴近生活，从生活中来，到生活中去，过程也尽可能多的安排了学生动手实验的机会，让学生参与实验，让学生有切身的经历和体会做实验过程中成功的喜悦感，同时课堂气氛活跃而有章法，学生在情感态度和价值观方面受到熏陶，学生也表现出了极大的好奇心和求知欲。
本教学为了符合学生思维的发展而对课程资源进行有选择性设计和编排。设计的小实验同时也伴随问题产生，物理情景由定性分析到探究弹簧伸长量与弹力的定量分析，引发学生的讨论与交流，不断纠正学生问题，使真正使学生明白了弹力这个物理概念。
胡克简介
形变与弹力教学设计 胡克，英国实验物理学家，仪器发明家。1635年出生于英格兰怀特岛清水村。从小体弱多病但却心灵手巧，酷爱摆弄机械，自制过木钟、可以开炮的小战舰等。1653年到牛津大学做工读生，1663年获文学硕士学位。1655年成为玻意耳的助手，由于他的实验才能，1662年被任命为皇家学会的实验主持人，为每次聚会安排三、四个实验，1663年获硕士学位，同年被选为皇家学会正式会员，又兼任了学会陈列室管理员和图书管理员。1665年任格雷姆学院几何学教授，1667～1683年任学会秘书并负责出版会刊。学会的工作条件使他在当时自然科学的前沿（如机械仪器改制、弹性、重力、光学，乃至生物、建筑、化学、地质等方面）作出了自己的贡献。1703年在伦敦逝世。
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