高中物理 32弹力教学设计 新人教版必修1.docx
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高中物理32弹力教学设计新人教版必修1
2019-2020年高中物理3.2弹力教学设计新人教版必修1
设计思想:
弹力是高中力学的基础内容和重要内容,在学习过程中也是一个难点。
高一学生处于从初中物理向高中物理跨越的阶段,因此在语言文字的叙述上宜通俗易懂,内容上需直观、感性。
关于形变、弹簧,学生已有一定的生活经验和初步认识,但对其性质和基本原理并不非常熟悉,因此本节教学中从生活中熟悉的常见的形变现象引入新课,从形象向抽象过渡,突出演示实验的作用,多联系实际,利用学生头脑中已有的物理事实,加深对物理概念的理解。
以一系列的体验、探究的学习活动,使学生对弹力形成一个完整的认识。
同时,培养学生团结协作、探索精神及创新意识。
教学流程:
教学活动设计
知识结构
弹性形变
情景引入:
小实验—捏气球、拉压弹簧、直尺弯曲
学生讨论:
各现象的共性与区别
教师演示:
微小形变
弹力
提出问题:
物体为什么会发生形变
学生讨论:
分别阐述理由
教师总结:
得出弹力产生的过程、原因
演示实验:
铁块放在海绵上
几种弹力
学生实验:
橡皮条或弹簧实验
小组讨论总结:
弹力产生的原因、弹力的方向、
大小、作用点
师生共同总结简化归纳几种弹力的方向
提出问题:
弹力的大小与哪些因素有关?
胡克定律
学生猜想
师生共同演示弹力大小的因素:
记录数据画出图像
分析数据、图像得出物理规律
拓展:
得出图像法处理数据更直观
规律应用
学生分析:
生活中的小问题并用图例表示
课后思考:
教学目标
(一)知识与技能
1.知道什么是形变、弹力以及弹力产生的条件。
2.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中正确画出力的方向。
3.知道弹力大小的决定因素及胡克定律。
(二)过程与方法
1.通过探究弹力的存在,使学生体会假设推理的科学方法。
2.通过显示微小形变的实验,体会微小量放大法解决问题的巧妙之处。
3.通过弹力方向的学习,使学生体会将情景简化为模型的归纳方法。
(三)情感态度与价值观
观察和了解形变的有趣现象,感受自然界的奥秘,培养对科学的好奇心和求知欲。
教学重点与难点
教学重点:
弹力产生的条件及弹力方向的判定,胡克定律的内容及应用。
教学难点:
接触的物体是否发生形变及弹力方向的确定。
教学过程
(一)新课引入
复习提问:
重力的产生需要直接接触吗?
演示:
用手捏气球,引入课题。
(二)新课教学
1.弹性形变
教师:
演示小实验:
用力拉压弹簧、用力将直尺弯曲等。
学生:
讨论观察到的各种实验现象中的共性与区别,发表看法。
师生共同讨论并总结:
教师强调:
弹性形变也有一定限度的,以后重点研究弹性形变,不加说明形变就指弹性限度内的弹性形变
教师演示:
用力压讲桌或用力跺脚、用力压玻璃瓶等。
提出问题:
讲台桌或地板、玻璃瓶有没有发生形变,属于什么类型的形变?
学生思考并讨论。
视频:
拍篮球时篮球与地面接触瞬间、百米运动员奔跑时脚与地面接触瞬间、汽车轮胎与地面接触瞬间、拉弓,撑杆跳等表现出的微小形变。
课件演示:
微小形变的实验
学生实验:
(1).小平面镜放在桌面上,用手按压桌面是平面镜反射的光斑移动。
(2).用手挤压玻璃瓶发现细管的液面上升。
通过转换法和放大法使学生体会研究物理问题方法的多样性,有助于帮助学生建立物理模型。
2.弹力
(1)视频分析
提出问题:
以挤压气球及视频中拍球为例,球发生了形变,同样地面也会有一个微小形变,那么这一微小形变是如何产生的,相互接触的物体间有怎样的作用?
说明理由。
学生讨论并分别阐述理由。
教师总结并得出弹力产生的过程及原因以及方向。
以小组为单位,分别对视频中的现象加以分析,得出弹力产生的过程及原因、方向。
(2)演示实验:
铁块放在海绵上,海面形变后对铁块产生向上的支持力。
弹簧拉木块时,弹簧伸长后产生对木块的弹力等等
(3)学生实验:
每两位学生一组,用橡皮条或弹簧实验体会弹力的存在与相关问题
(4)以小组为单位讨论总结弹力产生的原因、弹力的方向、大小、作用点。
弹力方向的判断方法一般可将问题简化地归纳为点与面间的作用:
(简化模型如下图所示)
对于微小形变,无法直接从弹力产生条件判断弹力的有无,此时需要引用另外一种常用的物理研究方法——假设法。
小实验:
桌面上放一皮球,在皮球左侧放一木板,再拿走木板观察球的状态是否发生了变化。
师生互动分析并当扩展。
3.胡克定律
提出问题:
前边我们定性地研究了弹力的大小,下面定量地研究弹簧的弹力跟哪些因素有关。
给出实验器材,学生自行设计实验方案,亲手实验得出结论,个别学生与教师共同演示,学生处理数据,体验探究数据过程,养成科学严谨的作风。
实验器材及操作:
用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,系统静止时,弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重;弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出。
图象法处理数据。
拓展(学生讨论得到结论):
常用实验数据处理方法有计算法和图象法。
两者比较,图像法处理数据更为直观、更容易得出物理变化规律,且图象法能更好地减小实验的偶然误差。
4.弹力产生的条件:
根据以上各阶段的分析请学生自己总结弹力产生的条件。
(三)练习:
1、分析讲桌和地面之间的弹力大小和方向
把书放在桌面上,书压桌面,书和桌面都有微小的变形。
书要恢复原状,对桌面有一个向下的弹力,压力。
桌要恢复原状有一个向上的弹力,支持力。
一般情况:
凡是支持物对物体的支持力,都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力;支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体。
2、分析:
细绳对钩码的拉力,钩码对细绳的拉力如何产生?
方向如何?
钩码拉绳,绳拉钩码,使钩码和绳都有极微小的形变。
发生形变的绳要恢复原形,对钩码产生向上的弹力(拉力)。
发生形变的钩码要恢复原状,对绳产生向下的弹力(拉力)。
一般情况:
凡是一根线(或绳)对物体的拉力,都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力;拉力的方向总是指向线收缩的方向。
注意:
支持力、压力、拉力、都是弹力。
(四)小结
这节课我们学习了一种非常重要的性质力弹力
板书设计:
一、形变:
物体的形状或体积的改变叫做形变。
形变原因:
物体受力
形变类型:
1、弹性形变:
能够恢复原来形状的形变
2、非弹性形变:
不能够恢复的形变
二、弹力
1、定义:
发生形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。
2、产生的条件:
相互接触、发生弹性形变(可以举例说明)
3、定性地分析弹力的大小:
跟物体发生的弹性形变程度有关。
4、弹力的方向:
垂直于接触面,跟物体恢复形状的方向一致。
三、胡克定律:
在弹性限度内,弹性体弹力的大小跟弹性体伸长(或缩短)的长度成正比。
公式 f=kx
注意:
x———伸长(或缩短)的长度,区别与弹性体本身长度
k———为劲度系数,跟弹性体的粗细、材料、长度等量有关,这个量反映了弹性体本身的特性,与f和x无关。
[说明]
1.在本节教学中几个小实验应做好,这对学生理解相关的知识很重要。
2.在教学中要发挥学生的作用,有些结论可让学生总结出来。
3.做好探究弹簧伸长量与弹力的关系实验,这是科学方法渗透的要求。
教学反思
2019-2020年高中物理3.2弹力教案新人教版必修1
课题
§3.2弹力
课型
新授课
教学目标
知识与技能
1.知道弹力产生的条件.
2.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中画出它们的方向.
3.知道形变越大弹力越大,知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,即胡克定律.会用胡克定律解决有关问题.
过程与方法
1.通过在实际问题中确定弹力方向的能力.
2.自己动手进行设计实验和操作实验的能力.
3.知道实验数据处理常用的方法,尝试使用图象法处理数据.
情感态度与价值观
1.真实准确地记录实验数据,体会科学的精神和态度在科学探究过程的重要作用.在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中,感受学习物理的乐趣,培养学生善于把物理学习与生活实践结合起来的习惯.
2.从任何物体都能发生形变人手,培养学生实事求是的世界观.认识事物本来面目,不被表面现象所迷惑.
教学重点、难点
教学重点
1.弹力有无的判断和弹力方向的判断.
2.弹力大小的计算.
3.实验设计与操作.
教学难点
弹力有无的判断及弹力方向的判断.
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学手段
教具准备
刻度尺、钢锯条、弹簧、泡沫塑料块、铜片、面团、白纸,墨水瓶(灌满红墨水)、通过橡皮塞插有细玻璃管的椭圆形玻璃瓶、激光光源、平面镜及支架(两套)、物理小车、橡皮筋、小螺旋桨、小球、演示胡克定律用的带刻度的木板、弹簧、钩码等等.
教学活动
[新课导入]
每小组分发一根细铁丝,让同学们自己动手绕制一个小弹簧.(可以让学生在家先做好)让学生拿起自己绕制的小弹簧,轻轻地拉一拉或压一压.
师:
在弹簧被拉伸的同时,有没有感觉到你的手受到一个力的作用?
生:
有.
师:
那么,这又是个什么力呢?
它是怎样产生的,它的大小、方向各如何?
带着这些问题我们一起来探究有关弹力的有关知识.
[新课教学]
一、弹性形变和弹力
[实验演示]
演示实验1:
钢锯条在手的作用下弯曲.
演示实验2:
弹簧被拉长或压短.
演示实验3:
泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转.
演示实验4:
铜片被弯成直角状、
演示实验5:
面团在重力作用下下坠,形状变化.
演示实验6:
纸张被手揉皱.
学生观察思考什么是形变
师:
上面的几个实验非常容易做,大家可以在课下做这几个实验,同时也可以根据自己的思路设计出更好的实验。
这几个实验共同的特征是什么?
生1:
它们的形状都发生了变化.
生2:
它们的体积有的发生了变化.
师:
物体形状或体积的变化叫做形变.物体的形变分为几种类型呢?
请举例说明.
生1:
根据物体形变的程度,有一种形变是由于物体被弯曲造成的,比如说弯曲的直尺,弯曲的竹竿等等.
生2:
有的形变可能是由于物体被拉长而引起的,比如说拉长的橡皮筋、被拉长的弹簧等等.
生3:
弹簧还可以由于被压缩而产生形变,我们可以把这种形变叫做压缩形变,同样的例子还有被压缩的面包、海绵等等.
生4:
绳子被扭转后也会发生形变,我们可以称之为扭转形变,被扭转的金属也有这样的特征.
师:
(鼓励)刚才同学们总结得非常好,我们可以根据形变的不同状况把形变分为弯曲形变、拉伸或压缩形变以及扭转形变.刚才举的那些例子都很容易观察到,如果一本书放在桌面上,书和桌面发生形变了没有?
生1:
没有.
生2:
可能发生了形变,但是由于形变量太小,所以肉眼观察不出来.
师:
我们来看这样几个实验.
(实验参考,
如图3—2—1所示,用手压扁平瓶子的不同部位,细管中的液面上升或下降,通过观察液面的升降可以判断瓶子发生形变;在一个大桌上放两个平面镜,用小型激光源发射激光照射平面镜M,用力压桌面,让一束光依次被两面镜子反射,通过反光镜的放大原理可以使墙上的光点移动很大的距离.
(演示实验)
师:
通过上面的实验,我们观察到什么样的实验现象?
生:
通过观察,我们发现原来不容易观察的瓶子和桌面也发生了形变.
师:
我们用了什么样的方法?
生:
微观放大的方法.
师:
可以得出什么样的结论?
生:
一切物体都可以发生形变.
师:
形变分为很多种类,有些物体在形变后能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变.发生弹性形变的物体是不是在所有的情况下都可以恢复原状呢?
实验演示橡皮筋在较大的力的作用下的断裂
师:
通过刚才的观察说明什么情况呢?
生:
发生弹性形变的物体要想恢复原状是有条件的,不能超过一定的限度.超过一定限度,即使撤去力的作用,也不会恢复原状.
师:
(微笑鼓励)刚才这位同学分析得非常好,这种限度叫做弹性限度.任何发生弹性形变的物体都有弹性限度,这也是为什么弹簧秤不能称量质量过大物体的原因,如果质量过大,会损坏弹簧秤.
师:
当发生弹性形变的物体要恢复原状就会对与它接触的物体有什么作用?
生:
将会对与它接触阻碍它恢复原状的物体有力的作用.
师:
我们把这种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力的作用,这种力叫做弹力.下面通过观察几个演示实验,大家来总结一下弹力产生的条件.
实验方案参考
1.弯曲的锯条将小球弹出.
2.压缩弹簧将与之相毗邻的小车推出.
3.伸长着的橡皮筋将与之相连的小车拉过来.
学生讨论回答
生:
通过观察以上的几个实验,可以知道弹力产生的条件有两个:
接触并且发生形变.
师:
力是一个矢量,弹力当然也是矢量,那么通过以上的实验,大家总结一下弹力的方向。
生:
弹力方向总是指向施力物体形变恢复的方向.
[课堂训练]
关于弹力的产生,下列说法中正确的是……………………………()
A.只要两物体相接触就一定产生弹力
B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C只要物体发生形变就一定有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用
答案:
D
解析:
此题根据弹力的产生条件,接触和弹性形变缺一不可.A、C都只有弹力产生条件的一个方面,而B只说“有相互吸引”,只能证明有力存在,不是弹力,故选项D正确.
二、几种弹力
师:
让我们通过几种常见的弹力进一步来研究弹力问题.
实验演示课本放在桌面上,绳子悬挂物体
师:
当把课本放在桌面上,根据我们以前所学的知识,课本和桌面之间的相互作用力是什么呢?
生:
是课本对桌面的压力和桌面对课本的支持力.
师:
它们是不是弹力?
为什么?
生:
它们是弹力,因为它们符合弹力产生的条件,接触并且发生形变.
师:
压力和支持力的方向是怎样的呢?
生:
压力的方向是垂直于支持面并且指向被压的物体,支持力的方向是垂直于支持面指向被支持的物体.
师:
刚才我们演示了绳子拉物体的情形,绳子的拉力是不是弹力呢?
它的方向又是如何规定的呢?
生:
绳子的拉力也是弹力,它的方向沿着绳指向绳收缩的方向.
师:
好的,下面我们通过具体的例子判断一下弹力的有无和方向.
多媒体投影例题
(参考例题)
试分析图3—2—2中光滑小球受到的弹力的情况(小球放在水平面上静止),并画出小球受到的重力和弹力(示意图).
师:
在这个例子中,倾斜的墙面对小球有没有弹力的作用呢?
生l:
墙和小球之间好像应该有弹力.
生2:
不好判断,因为二者虽然接触但是它们的形变情况从图中观察不出来.
生3:
产生弹力的必要条件是接触,充分条件是挤压产生形变.在上图中与小球相接触的有两点A和B,因此小球所受到的弹力只能来自这两点,但是有接触并不一定就产生弹力,必须要挤压才产生形变.对月点来说,小球一定与水平面挤压,因为假设没有水平面,小球在重力作用下一定掉下来,因此B点有弹力且方向垂直于B点的切面指向圆心;对于.A点来说,假设受到侧壁的弹力F,则F将会使小球向右运动,这与题目(小球静止)相矛盾,所以侧壁对小球没有弹力,小球受力情况如图所示,两力大小相等、方向相反.
师:
刚才那位同学分析得非常好,这种方法我们以后经常用来判断力的有无,这种方法叫做假设法,就是假设这个力存在,看在这个力存在时作用效果是否与物体实际的运动状态相符合,如果确实符合,说明这个力确实存在,如果不相符合,可以判定这个力不存在.
[课堂训I练]
1.请在图3—2—3中画出杆及球所受的弹力.
(1)杆靠在墙上.
(2)杆放在半球形的槽中.
(3)球用细线悬挂在竖直墙上.
(4)球放在两个等高的支座上.
解析:
(1)A图中杆在重力的作用下,对A、B两处都产生挤压的作用,故A、B两点处对杆有弹力,弹力的方向与接触点的平面垂直,如图3—2—4所示.
(2)B图中杆对C、D两处有挤压作用,因C处是曲面.D处为支承点,所以,C处的弹力垂直其切面指向球心,D处的弹力垂直于杆斜向上.如图所示.
(3)C图中球挤压墙面且拉紧绳子,所以墙对球的弹力与墙垂直,绳子对球的弹力沿绳斜向上.如图所示.
(4)D图中球与两点接触并且挤压,球受的弹力F1、F2垂直于接触点的切面(虚线是切面),沿着半径方向指向球心.如图所示.
2.在图3—2—5中,A、B两小球相互间一定有弹力作用的图是……………()
答案;B
解析:
我们可以用假设的方法来判断A、月之间是否有弹力.如果把其中的一个物体撤去,看另外一个物体运动状态是否发生变化,只有B选项中当其中一个物体去掉后另外一个物体将会运动.
三、胡克定律
师:
下面我们大家设计一个实验,实验的目的是寻找与弹簧的弹力有关的因素.
学生设计实验,然后分组实验
参考实验案例
如图3—2—6所示,用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,系统静止时,弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重;弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出.
注意事项
(1)本实验要求定量测量,因此要尽可能减小实验误差.标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差,每次改变悬挂钩码个数后,要待系统稳定后再读数.
(2)实验中所提供的米尺精确度为1mm,应估读一位.
(3)弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度,注意不要超过它的弹性限度使用.
建议做法:
(1)选择器材:
从弹簧组中选择一只弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横杆上;实验桌上有
200g、50g的钩码各一盒,选择50g钩码来做这一实验.(想一想,为什么?
)(参考答50kg的钩码质量比较小,容易调节,另外增加一个不会损坏弹簧)
(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳,标尺与弹簧的距离是否合适,标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内,是否便于读数等).
(3)读出弹簧自然下垂时指针所指刻度.
(4)悬挂50g钩码一个,待稳定后,读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格
(5)逐个增加钩码,重复第4步,至少做5组数据.
初态指针对应刻度(cm)
弹簧弹力(N)
指针所指刻度(cm)
弹簧伸长量(cm)
(6)图象法处理数据:
在下面的坐标纸上,以弹簧弹力为纵轴,弹簧伸长量为横轴建立坐标系,如图3—2—?
所示.描出5个特殊点,以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系.
拓展一步:
常用的实验数据的处理方法有:
计算法(求比值、求积、求和、求差等)和图象法两种.两者比较,图象法处理数据更为直观、更容易得出物理变化规律,且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差.
师:
通过以上的实验,我们可以得出怎样的结论?
生:
通过分析实验中的实验数据,我们可以得到弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比.
师:
用一个公式来表示这种关系.
生:
F=KX其中F是弹簧受到的弹力大小,X是弹簧的形变量,既可以是弹簧的伸长量,又可以是弹簧的压缩量.
师:
这个公式实际上是一个定律,叫做胡克定律,是英国科学家胡克首先发现的,其中式子中的A是弹簧的劲度系数,单位是牛每米,符号是N/m.生活中常说有的弹簧“硬”,有的弹簧“软”指的就是它们的劲度系数不同.弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关,这个量反映了弹簧的特性.
[课堂训练]
如图3—2—8所示,为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系.根据图象判断,正确的结论是…………………………………()
A.弹簧的劲度系数为1N/mB.弹簧的劲度系数为100N/m
C弹簧的原长为6cmD.弹簧伸长0.2m时,弹力的大小为4N
解析:
弹簧处于原长时,弹簧的弹力应为o,由此可知弹簧原长为6cm.由图象可知:
当拉长2cm时,弹力为2N,可得劲度系数为100N/m,因此答案为BC.
[小结]
在弹力的教学过程中,有这样几个难点需要突破,一是任何相接触的物体间都可能有弹力,弹力的产生条件是接触并且有形变,但是有些物体的形变量很小,不容易观察到,就会使学生产生这样的疑问:
这种情况下弹力到底有没有?
例如物体放在桌面上,压力和支持力不能通过形变来进行判断,解决这个问题的方法是微小形变的演示,通过演示,使学生确信任何两个接触的物体间都可以有弹力.另外一个难点是弹力有无的判断,解决这个问题可以用假设判断的方法,不仅让学生知道判断的方法,更应该让学生学会这些方法的迁移,例如假设的判断方法,也可以用到摩擦力有无的判断中去.一般弹力大小的判断要根据物体的实际情况判断,而弹簧弹力的判断可以根据胡克定律进行判断,让学生通过实验“发现”胡克定律,在发现中锻炼究物理规律的能力.
学生活动
作业
[布置作业]
教材第59页问题与练习.
板书设计
概念
物体的形状和体积的改变
特点
1.任何物体都能发生形交
形变
2.有的形变明显,有的形变极其微小
分类
按形式分;拉伸(或压缩)形变、弯曲形变、扭转形变
按效果分:
弹性形变、非弹性形变
概念
发生形变的物体由于耍恢复原状,对跟它接触的物体问产生的力
弹力
产生条件
直接接触
发生形变
弹力
1.压力的方向垂直乎支持面指向被压的物体
方向
2.支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物体
3.绳的拉力方向总是沿着绳指向绳子收缩的方向
大小
I,形变越大,强力也越大
2.形变消失,弹力也随之消失
教
学
后
记
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