探究形变与弹力的关系教学设计

探究形变与弹力的关系教学设计
教材分析：这节课主要是在唤起学生关于弹力知识的原有认知的基础上，对弹力的概念进行系统的讨论，为进一步理解后面章节的力的概念打下坚实的基础。

学生分析：弹力的知识学生在初中的科学课中学习过，但基本上都是感性认识，没有形成系统的知识结构，经过高中前面两章内容的学习，学生的思维能力已经有了相应的提高，可以在此基础上深入的分析物体的形变以及探究弹力的产生过程，而且学生对微小形变的演示也是非常有兴趣的。

他们渴望了解探究微小形变的科学方法，也希望自己动手实验探究弹力的大小。

教学目标
知识技能：
1．初步认识形变的种类，知道任何物体都可以发生形变。

2．了解弹性与弹性限度的概念，并在实际操作的过程中会识别。

3、知道弹力的产生，弹力的方向，理解胡克定律。

过程与方法：
1、培养学生观察、分析和操作的能力。

2、使学生经历科学探究的过程，学习科学探究的方法，养成科学探究习惯。

情感态度与价值观：
1、通过学生比较熟悉的蹦极、跳床等游戏过程的再现，激发学生的学习兴趣。

2、通过物体微小形变的演示，刺激学生的好奇心理，使学生初步了解物理学处理问题的巧妙方法，体会物理学之美。

教学重点：
1、探究弹簧的弹力与形变之间的关系。

2、科学探究方法的养成。

教学难点：
科学探究方法的养成。

教具：玻璃瓶橡皮条细棉线弹簧铁架台钩码直尺
教学设计:
本课从学生比较熟悉的蹦床游戏的动画开始，引入形变和弹力的概念，进一步提出问题，弹力和形变之间到底存在怎样的关系呢？（引入新课）
为了探究弹力和形变的关系，所以首先要了解常见的形变、弹性和弹性限度的概念，从学生比较容易接受的弹簧入手，先分析弹力的方向，由弹簧过渡到到细绳，再推广到任意
的两个相互接触的物体间的弹力的方向的讨论；讨论弹力的大小依然是以弹簧为例来进行，学生比较容易接受。

教学过程
引入：
请学生观察蹦床的动画。

（提示学生观察人落下来时弹簧蹦床形状的变化，以及人的运动过程，）
观察到的现象：弹簧蹦床的形状发生变化，人被弹起很高。

与学生共同分析：人被弹起来，是因为弹簧蹦床的形状发生了变化——向下弯曲，从而对人有向上的力，而且弹簧蹦床的形状变化越大，人被弹起的越高，也就是弹簧蹦床对人的作用力越大。

总结：象弹簧蹦床一样，所有的物体的形状或多或少的都可以发生变化，这种变化叫做形变。

发生形变的物体会对和它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。

从弹力的概念中可以得到弹力产生的条件是：两个物体相互接触，并且发生形变。

引入：那么，弹力和形变之间到底是什么关系呢？
这就是我们今天所要讨论的内容：第一节探究形变与弹力的关系。

讲解正课
首先我们就要认识几种常见的形变。

一、认识性变
演示：多媒体演示压缩、拉伸、弯曲和扭曲形变。

（由压缩和拉伸形变过渡到扭曲和弯曲形变：拉伸和压缩形变是物体径向方向上的形变，那么横向方向上呢？对，有扭曲和弯曲形变）
过渡：从刚才的观察的图片中我们发现，象弹簧、海绵、撑杆的形变都是非常明显的，很容易观察，是不是所有物体的形变都是这么容易观察呢？比如我手中的玻璃瓶子，用力按压时它会发生形变吗？（学生回答：有或没有）你能看到吗？同学们用的书桌，你用力按压，它会发生形变吗？看到了吗？从理论上分析这些物体是发生了形变，只是这些形变量很小，难以直接观察，接下来同学们就思考一下，怎样才能显示出桌面或瓶子的微小形变呢？
（物理学中采用了将微小的量放大的科学方法。

）
请学生回答，可以怎样观察玻璃瓶子的微小形变。

演示玻璃瓶子的形变。

（学生阐明方法后，把实验器材交给他，请他演示给其他同学看，并说出观察和体会。

）
过渡：我们刚刚观察了玻璃瓶子的形变，而桌面的形变，是采用光路放大的方法实现的。

演示：多媒体演示光放大的方法显示桌面的微小形变。

（提示学生注意观察接收屏上光斑位置的变化）
过渡：同学们观察到，重锤放上来，桌面发生形变，拿开重锤，桌面又恢复到原来的形状，这是物体所具有的一种性质，也是我们下面要学习的内容。

二、弹性和弹性限度
1、弹性和弹性形变
所有的物体在受到外力后，都会发生形变，撤去外力的作用后的物体，若要恢复原来的形状，就说明这类物体具有弹性。

演示：弹簧的弹性形变（在铁架台上的弹簧上挂上钩码，分析弹簧的恢复趋势；撤去钩码，弹簧恢复原状）
在外力的作用下，发生形变的物体，若外力撤去后，能够恢复到原来的形状，这样的形变就叫做弹性形变。

过渡——演示：挂在弹簧上的钩码能不能无限制的增多呢？（学生回答：不能）显然是不能，如果太多，弹簧就会被拉坏了，恢复不到原来的形状，这种情况叫做超过了物体的弹性限度。

2、弹性限度
过渡：这根弹簧，挂上钩码，会被拉长，而它对钩码会产生拉力，通常我们所说的拉力、压力、支持力和推力等都是弹力。

弹力是力的一种，只要是力，就是矢量，也就是既有大小，又有方向的物理量，所以接下来我们就从这两个方面来探究弹力。

三、探究弹力
（首先讨论弹力的方向）
1、弹力的方向
小实验：把弹簧交给学生，让学生压缩或拉伸弹簧，并说出弹力的方向。

引导：弹簧发生的是压缩或拉伸形变，而弹力的方向与形变的方向刚好相反。

总结：弹簧弹力的方向：与弹簧的形变的方向相反。

小实验：学生动手做橡皮条或细绳的拉伸实验，并说出弹力的方向。

总结：细绳的弹力的方向：沿绳指向绳子收缩的方向。

过渡：弹簧和细绳是物理学中两种特殊的模型，那么一般的情况，也就是相互接触的物体，它们的弹力的方向呢？
演示：多媒体演示球和接触面所受到的弹力的方向。

分析：
支持力：支持力是地面或墙面对球的作用力，原因是地面或墙面发生了形变，形变的方向与它们的接触面垂直，而地面或墙面由于要恢复原状，就会对和它接触的球产生力——支持力的作用，所以该力的方向与接触面垂直，指向球。

（请学生分析压力的产生过程。

）
总结：垂直接触面，指向受力物体。

过渡：下面我们就用刚才学习的知识分析一些实际的问题。

小练习：
1、分析书和桌面之间弹力的方向。

2分析如图所示的球所受的弹力。

我们刚刚分析了弹力的方向，下面就来探究弹力的大小。

不同的物体发生形变时所产生的弹力的大小要视具体情况确定，一般而言是比较复杂的。

人们通过对各种不同的物体发生形变时所产生的弹力的情况的研究，发现弹簧弹力的大小与弹簧的形变量之间是有一定的规律可循的，下面我们就来探究弹簧的弹力的大小与形变量之间的关系。

2、弹力的大小
（先让学生思考两分钟，然后找一名学生讲解探究思路；依据探究的过程，分析实验的过程中要记录的数据，确定记录的表格并通过电脑给出表格；请两名学生做演示实验，教师在电脑上记录学生得到的数据，三人配合，完成实验。

）
与学生共同分析得出记录数据的表格：
实验次数 1 2 3 4 5 物体的重力G/N
弹力的大小F/N
弹簧的长度l/cm
弹簧的伸长量x/cm
探究注意事项：弹簧下面加挂的钩码的重量不能太大，以免弹簧的伸长超出它的弹性限度。

共同分析：分析学生得到的数据（第一组数据的偏差比较大），概括出每增加一个钩码，弹簧的伸长量是相同的，在误差允许的范围内（或不考虑坏数据的影响），弹簧的弹力与形变量成正比。

精确的实验表明
结论：在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比，即
F
kx
k称为弹簧的劲度系数，单位是N/m,不同的弹簧劲度系数是不同的。

这个规律最早是英国科学家胡克发现的，所以又叫做胡克定律。

说明：胡克定律通常用于只计算弹簧弹力的大小，其它情况中弹力的大小要根据实际情况确定。

四、小结：
本节课我们主要是先了解了几种不同形式的形变，在此基础上给出弹性和弹性限度的概念，重点讨论了弹力的方向，探究了弹簧弹力的大小与弹簧的形变量之间的关系，得到了胡克定律。

而本节课有关放大物体形变的方法和探究弹簧弹力的方法，更是我们要仔细体会的科学方法。

五、作业
1、画出图中木杆AB所受到的弹力。

2、在探究弹簧的弹力的大小与弹簧的形变量之间的关系的实验中，第一组数据的偏差比较大，原因可能是做实验的误差导致，也有可能是弹簧本身的重力的影响，怎样验证哪种猜想是正确的，请讨论探究的思路，并设计探究过程。