10/10彈力北京市朝陽(yáng)區(qū)和平街一中（北苑校區(qū)）鄧立凌云竹教學(xué)設(shè)計(jì)思路：彈力是生活中常見(jiàn)的力，彈力不僅是科學(xué)術(shù)語(yǔ)，也是生活用語(yǔ)．在常見(jiàn)的三種力中，理解難度和研究難度，介于重力和摩擦力之間，有承上啟下的作用．由于學(xué)生的初中物理基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn)、生活語(yǔ)言，彈力對(duì)學(xué)生而言沒(méi)有新鮮感，彈力教學(xué)也不容易引起學(xué)生的好奇心．而彈力教學(xué)的重要性在于，物理學(xué)的基本研究方法，觀察和實(shí)驗(yàn)，猜想探究，在研究彈力的過(guò)程中淋漓盡致地表現(xiàn)出來(lái)．彈力教學(xué)要著重滲透物理研究方法，強(qiáng)化學(xué)習(xí)過(guò)程的體驗(yàn)，使其內(nèi)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)能力．學(xué)習(xí)任務(wù)分析：由于教材對(duì)彈力的展開(kāi)順序是：彈力的產(chǎn)生、彈力的方向、彈力的大小；思維活動(dòng)順序是：觀察——描述——猜想——操作——數(shù)學(xué)表達(dá)．都是由淺入深、由直觀到抽象、循序漸進(jìn)展開(kāi)的．所以本節(jié)前半段的學(xué)習(xí)任務(wù)，應(yīng)著重突出觀察和描述在思維中的重要地位，為后半段探究變量關(guān)系奠定基礎(chǔ)；后半段的學(xué)習(xí)任務(wù)應(yīng)突出猜想、操作和用數(shù)學(xué)表達(dá)變量關(guān)系．學(xué)習(xí)者分析：1．本節(jié)教材知識(shí)內(nèi)容盡管學(xué)生較為熟悉，生活中經(jīng)常見(jiàn)到，但要真正理解彈力的產(chǎn)生過(guò)程是有一定難度的．因此教學(xué)重心宜放在對(duì)物理學(xué)研究方法的體驗(yàn)上，使學(xué)生學(xué)會(huì)觀察與思考、分析與歸納，并能夠自己總結(jié)出彈力的產(chǎn)生過(guò)程．2．對(duì)于彈簧產(chǎn)生彈力的大小的探究，學(xué)生在初中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中已有定性的了解，關(guān)鍵是要做好實(shí)驗(yàn)過(guò)程指導(dǎo)，尤其是采用做圖法來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．雖然在測(cè)物體加速度的實(shí)驗(yàn)中用過(guò)一次，但其中數(shù)學(xué)工具的運(yùn)用畢竟是初高中物理銜接要處理的一個(gè)難題，所以更要加大指導(dǎo)力度．教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能1．知道常見(jiàn)的形變，知道什么是彈力，理解彈力產(chǎn)生的條件．2．知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力；能畫(huà)出不同情況下，上述彈力的方向．3．知道在彈性限度內(nèi)，形變?cè)酱髲椓υ酱螅篮硕桑^(guò)程與方法1．創(chuàng)設(shè)物理情境，通過(guò)對(duì)具體現(xiàn)象的分析，體會(huì)彈力是如何產(chǎn)生的．滲透物理研究方法．2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)“放大了的微小形變”及其他常見(jiàn)的“放大”方法，知道把微小變化量放大是物理學(xué)中常用的方法．3．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方式理解胡克定律，重點(diǎn)強(qiáng)化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與論證的環(huán)節(jié)．情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．通過(guò)對(duì)“微小量放大”方法的了解，體會(huì)物理方法的精妙，發(fā)展對(duì)科學(xué)知識(shí)的好奇心與求知欲．2．通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)、探究規(guī)律的過(guò)程，體會(huì)科學(xué)探究的過(guò)程，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，加強(qiáng)動(dòng)手能力及語(yǔ)言表述能力．教學(xué)準(zhǔn)備：演示實(shí)驗(yàn)：橡皮筋、橡皮泥、拉力器、彈簧、小車(chē)、裝滿(mǎn)水的較大氣球、薄木板、瓶塞上插有細(xì)管的大玻璃瓶（最好用橫截面是橢圓形的瓶）、平面鏡、激光器、鐵塊．學(xué)生實(shí)驗(yàn)：鐵架臺(tái)、鋼尺（50cm）、彈簧、鉤碼（若干）、坐標(biāo)紙．教學(xué)過(guò)程：（一）引入初中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的常見(jiàn)力有重力、摩擦力等，還有一些平時(shí)比較熟悉的力，如拉力、推力、壓力、支持力等，但對(duì)什么是彈力可能比較陌生．事實(shí)上，在日常生活中，彈力是無(wú)處不在的．這節(jié)課我們就一起來(lái)研究有關(guān)彈力的問(wèn)題．（二）問(wèn)題研究1．產(chǎn)生彈力的物體的共同特點(diǎn)是什么？演示實(shí)驗(yàn)1：拉力器被拉伸．（由兩名學(xué)生對(duì)拉）演示實(shí)驗(yàn)2：橡皮筋被拉長(zhǎng)．演示實(shí)驗(yàn)3：彈簧被壓縮．師：上面一組演示實(shí)驗(yàn)，都出現(xiàn)了彈力，那么這些產(chǎn)生彈力的物體有什么共同之處嗎？生：觀察現(xiàn)象并討論、總結(jié)產(chǎn)生彈力的共同特點(diǎn)——物體發(fā)生形變．總結(jié)：物體在力的作用下形狀或體積發(fā)生改變，叫做形變（加波浪線(xiàn)的這段文字為板書(shū)，下同）學(xué)生自我感受：指壓手臂、用手壓彎尺子．2．是不是有形變的物體就一定會(huì)產(chǎn)生彈力？教師讓學(xué)生帶著如下問(wèn)題觀察、思考教師的演示實(shí)驗(yàn)：是不是有形變的物體就一定會(huì)產(chǎn)生彈力？演示實(shí)驗(yàn)4：按圖1所示裝置演示彈簧被小車(chē)壓縮，放手后小車(chē)運(yùn)動(dòng)．演示實(shí)驗(yàn)5：按圖2所示裝置演示橡皮泥被小車(chē)壓縮，放手后小車(chē)不動(dòng)．師：可見(jiàn)并不是有形變就會(huì)產(chǎn)生彈力的，那么在什么情況下才有這種作用力的產(chǎn)生？學(xué)生交流對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、思考結(jié)果，教師在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生得出如下結(jié)論：當(dāng)物體發(fā)生了形變后不一定對(duì)與它接觸的物體施加作用力；只有當(dāng)物體發(fā)生了能恢復(fù)原狀的形變時(shí)才會(huì)對(duì)與它接觸的物體施加作用力．指出：我們把停止用力后物體能完全恢復(fù)原狀的這種屬性稱(chēng)為彈性，具有彈性的物體稱(chēng)為彈性體，如橡皮筋、彈簧、海綿塊等是典型的彈性體；把停止用力后物體不能恢復(fù)原狀的這種屬性稱(chēng)為范性．這樣按停止外力作用后物體能否恢復(fù)原狀我們可以把形變分為彈性形變與范性形變．彈性形變：停止用力后物體能完全恢復(fù)原狀的形變．范性形變：停止用力后物體不能恢復(fù)原狀的形變．3．什么是彈力及彈力的產(chǎn)生要滿(mǎn)足哪些條件？師：大家能不能從剛才的結(jié)論中為彈力下一個(gè)定義？教師引導(dǎo)學(xué)生從上述結(jié)論中抽象出彈力的概念：發(fā)生了彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)跟它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力．師：那么彈力的產(chǎn)生要滿(mǎn)足哪些條件呢？從彈力的概念出發(fā)，結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生討論得出．彈力產(chǎn)生的條件：（1）兩物體必須直接接觸；（2）接觸處發(fā)生了彈性形變．這是直接判斷有無(wú)彈力存在的基本依據(jù)．4．支持力、壓力、拉力、推力是彈力嗎？教師讓學(xué)生帶著如下問(wèn)題觀察、思考教師的演示實(shí)驗(yàn)：大家常見(jiàn)的支持力、壓力和拉力都是按效果命名的力，你能找到這些力的施力物體并說(shuō)明它們是如何產(chǎn)生的嗎？演示實(shí)驗(yàn)6：把裝滿(mǎn)水的氣球放到薄木板上．演示實(shí)驗(yàn)7：用橡皮筋將裝滿(mǎn)水的氣球吊起．學(xué)生根據(jù)看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考、討論：支持力是如何產(chǎn)生的？教師總結(jié)并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論．常見(jiàn)的支持力、壓力、拉力，還有推力，都屬于彈力．5．如何確定彈力的方向？師：通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)?zāi)隳苷业街С至Φ淖饔命c(diǎn)和方向嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生思考得出，支持力的作用點(diǎn)在接觸面．支持力的方向垂直于接觸面指向被支持的物體．進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出支持力、壓力的方向跟接觸面垂直并指向被支持（或被壓）的物體；繩子拉力的方向指向繩子收縮的方向．師：既然所有的彈力，都由物體的形變產(chǎn)生的，那么彈力的方向有什么共同的特點(diǎn)呢？能不能用一句話(huà)來(lái)概括呢？引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：物體的彈力方向，總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向相反，或可表述為“總是與施力物體的形變方向相反”．6、如何才能看見(jiàn)微小形變？師：物體發(fā)生彈性形變的時(shí)侯，會(huì)產(chǎn)生彈力，換句話(huà)說(shuō)，有彈力的作用，就一定有彈性形變．剛才有些同學(xué)可能會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：物體放在桌面上，桌面對(duì)物體有支持力的作用，這個(gè)支持力是彈力，但是，看起來(lái)桌子并沒(méi)有發(fā)生形變；懸線(xiàn)對(duì)物體的拉力也是彈力，但看起來(lái)，懸線(xiàn)并沒(méi)有伸長(zhǎng)……這到底是為什么呢？教師指出，如果桌面在鐵塊的重壓下產(chǎn)生了形變的話(huà)，那么，可能因這種形變太小了使得我們無(wú)法直接觀察到．因此必須設(shè)計(jì)一種能夠把桌面微小形變加以放大顯示的裝置．教師啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用光的反射原理設(shè)計(jì)出教材圖2-3-2“放大了的微小形變”的實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行演示．演示實(shí)驗(yàn)8：用平面鏡和激光器放大微小形變．為了說(shuō)明桌面微小形變的存在和桌面的形變屬于彈性形變，必須讓學(xué)生觀察：a．桌面沒(méi)放鐵塊時(shí)光點(diǎn)的位置；b．桌面放上鐵塊時(shí)光點(diǎn)的位置；c．鐵塊從桌面拿起來(lái)后光點(diǎn)的位置．教師進(jìn)一步指出，從上述實(shí)驗(yàn)可以看出，不僅軟的物體在力的作用下會(huì)發(fā)生形變，堅(jiān)硬的物體在力的作用下也會(huì)發(fā)生形變，只是后者的形變太微小，要用特殊方法加以放大顯示罷了．然后，請(qǐng)學(xué)生再觀察一個(gè)顯示微小形變的實(shí)驗(yàn)．演示實(shí)驗(yàn)9：“觀察玻璃瓶的微小形變”．7．彈力的大小與什么因素有關(guān)呢？師：大家思考一下，彈力的大小與什么因素有關(guān)呢？生：彈力的大小跟形變的大小有關(guān)，形變?cè)酱?，彈力也越大，形變消失，彈力也隨著消失．強(qiáng)調(diào)：上面所講的是形變與彈力的定性關(guān)系，彈力與形變的定量關(guān)系，對(duì)于不同的物體有所不同，一般來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，我們只要求大家掌握其中一種最簡(jiǎn)單的，彈簧的彈力與彈簧形變的關(guān)系．[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，系統(tǒng)靜止時(shí)，彈簧的彈力等于所懸掛鉤碼的總重；彈簧的長(zhǎng)度以及伸長(zhǎng)量可由刻度讀出．做法：選擇適當(dāng)?shù)你^碼，掛在彈簧下端，讀出彈簧自然下垂時(shí)指針?biāo)傅目潭?，填入下表中．并改變鉤碼的重量，做至少五組數(shù)據(jù)．注意：要將實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整妥當(dāng)，待系統(tǒng)穩(wěn)定后再讀數(shù)；不要超過(guò)彈簧的彈性限度使用．圖312345初態(tài)指針對(duì)應(yīng)刻度（cm）彈簧彈力（N）指針?biāo)缚潭龋╟m）彈簧伸長(zhǎng)量（cm）數(shù)據(jù)處理：以彈簧的彈力為縱軸、彈簧伸長(zhǎng)量為橫軸建立坐標(biāo)系．描出幾個(gè)特殊點(diǎn)，尋找彈簧彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系．學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組協(xié)作自主完成．教師展示學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果并小結(jié)：彈簧彈力的大小與彈簧的形變量成正比．師：如何用一個(gè)公式來(lái)表達(dá)這個(gè)關(guān)系呢？總結(jié)：可以用F＝kx來(lái)表達(dá)，這個(gè)規(guī)律叫胡克定律．其中k叫彈簧的勁度系數(shù)．（三）課堂小結(jié)（引導(dǎo)學(xué)生思考）大家回憶一下，這節(jié)課你獲得了什么初中沒(méi)有接觸過(guò)的知識(shí)？（四）例題與鞏固例題1：分析下列物體A、B,各面所受的彈力及其方向，物體均靜止，接觸面均光滑．例題2：一根彈簧在彈性限度內(nèi)，對(duì)其施加30N的拉力時(shí)，其長(zhǎng)為20cm，對(duì)其施加30N的壓力時(shí)，其長(zhǎng)為14cm，試求該彈簧的自然長(zhǎng)度和它的勁度系數(shù)．（五）課外實(shí)踐自制彈簧測(cè)力計(jì)，并寫(xiě)出使用說(shuō)明書(shū)教學(xué)流程：學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)：（略．請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)，注意可操作性）教學(xué)反思：本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)注重學(xué)生對(duì)“彈力”概念的形成過(guò)程和對(duì)知識(shí)的真正理解，教學(xué)過(guò)程中注重引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究，激發(fā)學(xué)生思維活動(dòng)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性．迫使學(xué)生既掌握了“彈力”的有關(guān)知識(shí)，又拓展了學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法，有助于學(xué)生今后的自主學(xué)習(xí)．整個(gè)教學(xué)過(guò)程問(wèn)題的設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)到難、環(huán)環(huán)相扣，使學(xué)生形成對(duì)“彈力”現(xiàn)象比較完整的認(rèn)識(shí)體系．這樣的研究，符合人的認(rèn)知按螺旋式上升的規(guī)律，便于學(xué)生理解；其次，讓學(xué)生帶著問(wèn)題觀察一系列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，不僅使他們對(duì)“彈力”的知識(shí)有切身的體會(huì)，而且使他們經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，培養(yǎng)了他們的問(wèn)題意識(shí)，激發(fā)了他們的探究熱情，使他們感悟“從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從個(gè)別到一般、實(shí)驗(yàn)探究”等科學(xué)的研究方法；最后，組織學(xué)生開(kāi)展小組討論，使學(xué)生能夠發(fā)展并學(xué)會(huì)表達(dá)自己的觀點(diǎn)，培養(yǎng)了他們的合作意識(shí)．水氣球?qū)嶒?yàn)的演示非常形象，有助于學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的支持力、壓力、拉力和推力；有助于加深學(xué)生對(duì)彈力的理解，使學(xué)生對(duì)彈力的理解不再局限于彈簧這一狹小的范圍．其他備課資料：（一）幾種典型物體產(chǎn)生彈力的特點(diǎn)比較（二）彈力方向的判定方法1．根據(jù)物體產(chǎn)生的形變方向判斷彈力的方向與物體的形變方向相反，彈力作用在迫使物體發(fā)生形變的那個(gè)物體上，常見(jiàn)的幾種情況如下：（1）彈簧兩端的彈力方向——與彈簧中心軸線(xiàn)相重合，指向彈簧恢復(fù)原狀的方向．（2）輕繩對(duì)物體的彈力方向——沿繩指向繩子收縮的方向．（3）輕桿兩端受到沿桿方向的拉伸或擠壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)拉力或壓力，拉力或壓力的方向沿輕桿方向，因此此時(shí)只有輕桿兩端受力，在這兩個(gè)力作用下輕桿處于平衡，則這兩個(gè)力必共線(xiàn)，即沿桿的方向．當(dāng)桿受力較復(fù)雜時(shí)，桿中彈力的方向要具體問(wèn)題具體分析．（4）面與面接觸的彈力方向：垂直于接觸面指向受力物體．（5）點(diǎn)與面接觸的彈力方向：過(guò)接觸點(diǎn)垂直于接觸面（或接觸面的切面）而指向受力物體．（6）球與面接觸的彈力方向：在接觸點(diǎn)與球心連線(xiàn)上，指向受力物體．（7）球與球相接觸的彈力方向，垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的公切面，指向受力物體．2．根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，利用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解，然后作出判斷．三、彈力有無(wú)的判定彈力產(chǎn)生的條件是物體相接觸且有彈性形變．我們分析和判斷物體所受的彈力，首先要看物體跟哪幾個(gè)物體有接觸，只有和這個(gè)物體直接接觸的物體才有可能給它以彈力的作用；然后再看和這個(gè)物體接觸的那些物體有沒(méi)有發(fā)生彈性形變，只有發(fā)生彈性形變的物體才能產(chǎn)生彈力．但大部分彈性形變不能直接觀察，這時(shí)判斷彈力是否存在常常采用以下一些方法．（1）“消除法”．將與研究對(duì)象接觸的物體去掉，看研究對(duì)象能否保持原狀態(tài)，若能，則說(shuō)明此處彈力不存在，若不能，說(shuō)明彈力存在．如上圖，球A均靜止在兩光滑平面B、C之間，球與B、C面均接觸．甲圖中，去掉B面，球A仍靜止，說(shuō)明B面對(duì)球A無(wú)彈力，水平面C對(duì)球A有彈力；乙圖中，球A受一水平外力，因此B面與球A之間一定有擠壓，B、C面對(duì)球均有彈力，不用“消除”也可判斷；丙圖中，去掉B面或C面球A均不能保持靜止，B、C面對(duì)球A均有彈力，彈力方向垂直于接觸的B、C面且指向球心；丁圖中，移走B面，球A仍能靜止，所以A球只受一個(gè)彈力．可以看出，兩物體接觸不一定有彈性形變．（2）“假設(shè)法”．假設(shè)接觸處存在彈力，做出物體的受力圖，再根據(jù)平衡條件判斷是否存在彈力．如下圖所示，球A與各接觸面是否有彈力存在呢？現(xiàn)假定FN存在．作出球A的受力圖．由圖可知，甲、丁圖中的球受力是可以平衡的．而乙、丙、戊圖中的球Ａ則不能平衡，乙圖中的球A將向右擺，丙圖中球A將要離開(kāi)斜面，戊圖中的球A則會(huì)向右加速運(yùn)動(dòng)，因此，乙、丙、戊圖中的彈力FN均不存在．上圖中各球Ａ與接觸面間的彈力情況，亦可用“消除法”來(lái)判斷．消除接觸面，或消除彈力，即假想接觸面間不存在彈力FN，根據(jù)條件，判斷物體是否會(huì)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而產(chǎn)生擠壓作用．若有，則可判斷實(shí)際上彈力存在；若無(wú)