【教案】 胡克定律 教学设计-2021-2022学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

《胡克定律》的教学设计

一、教学目标

1．经历“探究弹簧弹力与形变量的关系”的设计过程，能够依据要求进行实验设计，学会选择合理的实验方案进行探究实验。

2．经历用图像处理实验数据的过程，从图像中发现物理规律，了解探究中获取及处理数据的方法。

3．经历实验操作和测量的过程，知道如何利用二力平衡测弹簧的弹力及弹簧的形变量的操作方法，体会探究过程的科学性和严谨性。

二、教学重难点

重点：探究弹簧的弹力跟弹簧伸长（或缩短）量的关系，胡克定律

难点：探究弹簧的弹力跟弹簧伸长（或缩短）量的关系

三、教学设计

（一）课程导入

同一弹簧悬挂不同质量的物体，质量越大形变量越大；不同规格的弹簧悬挂同一物体时，形变量也不同。综上所述，弹簧的弹力除了和形变量有关外，还和弹簧本身的性质有关。

（二）新课教学

环节一：小组讨论：使用下面的实验器材探究

弹簧的弹力大小与形变量之间的关系

器材：弹簧、刻度尺、铁架台、质量相同

的钩码若干、弹簧测力计

小组讨论解决的问题：

1.找弹簧的弹力？

2.如何确定弹簧弹力的大小？

3.如何测量弹簧的形变量？

教师活动：

1.找弹簧的弹力？弹簧对钩码的拉力

2.如何确定弹簧弹力的大小？钩码静止时，F=G （二力平衡）

3.如何测量弹簧的形变量？x=L-L0

在解答的过程中向学生展示在实验中如何来测量，

1.在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。

2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。

本处教学设计的目的：1.知识问题化，让学生从问题中寻找探究弹簧的弹力大小与形变量关系的实验步骤。

2.培养学生的观察能力，以及小组合作讨论，交流的能力。

3.培养善于发现问题，学生分析问题，解决问题的能力

环节二：学生实际操作（学生根据上面的总结，测量多组数据）

教师提问:如何来测量多组数据?

学生回答：在弹簧下加钩码

小组实验的弹簧有二种：一个弹簧软，一个弹簧硬。

学生活动：1.测量弹簧的弹力F

2.测量弹簧的形变量X

序号12345

F/N0

L0/cm

L/cm

x/cm 0

教师活动：我们已经测量出弹簧的弹力与弹簧形变量的数据，如何来直观的总结出他们之间的关系?

教师引导：1.数学中我们如何来探究函数的关系？

学生回答：画函数关系图

2.我们现在探究弹力与形变量二个物理量之间的关系？我们

也可以应用关系图。

本处教学设计的目的：1.培养学生的小组合作实验探究，以及动手的能力。

2.提醒注意刻度尺的读数，培养学生实验操作的严谨性。

3.教师引导学生分析问题，解决问题。

环节三：数据处理：（学生根据自己的数据画F-X图）

学生活动

1.画出F-X的关系图

（1）根据F-X图像找到F与X的函数关系？

（2）比较二个弹簧的F-X图像，你发现什么？

教师活动：教师引导学生分析F-X图像

1.F-X图像的点的分布走势是一条过原点的倾斜直线。F与X的函数关系：F=KX。

2.二个弹簧的F-X图像的倾斜程度不一样，软的倾斜程度小，硬的倾斜程度大。

3.悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出其弹性限度,不再符合胡克定律(F=kx),故图像发生弯曲。

4.水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,故图像横轴截距不为零。

总结：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变，弹力的大小跟弹簧伸长量成正比。

本处教学设计的目的：1.培养的数据处理能力，以及综合应用能力。

2.培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力。

环节四：思考：我们在做实验的过程中我们应该注意什么?

1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其弹性限度。

2．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差。

3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。

4．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。

环节五：胡克定律：

1.英国科学家胡可经过研究发现：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度X成正比

2.表达式：F=kX k叫做弹簧的劲度系数，单位是N/m。

3.弹簧的F-X图像的斜率表示弹簧的劲度系数。

环节六：课堂练习

1．(多选)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，以下说法正确的是( )

A．测量弹簧原长时应将弹簧平放于水平桌面

B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态

C．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量

D．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度

2.有一根弹簧的长度是15 cm，在下面挂上0.3 kg的重物后长度变成了18 cm，求弹簧的劲度系数?

3.如图所示，为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线，试由图线确定：

(1)弹簧的原长；

(2)弹簧的劲度系数；

(3)弹簧伸长15 cm时，弹力的大小．

环节七：课堂小结

1.实验结论：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变，弹力的大小跟弹簧伸长量成正比。

2.实验注意事项

3.F—X图像的分析

4.胡克定律