人教高中物理必修1第三章弹力绳子、弹簧和杆产生的弹力特点案例分析

《弹力》说课稿各位评委，老师，大家好！我的说课题目是《弹力》，下面我将从教材与学情分析、教学目标与重难点，教学方法、教学过程四个方面进行说课。

一．说教材分析与学情分析《弹力》是人教版高中物理必修一第三章第2节内容，是高中力学的基础内容和重要知识，也是是高一学生在学习过程中的一个难点。

本节课编在《重力基本相互作用》之后，是对第一节知识的进一步提升。

同时也是学习后一节《摩擦力》以及以后力的分解合成基础，具有承前启后的作用。

《弹力》与生活联系非常紧密，通过本节课的学习，能拉近物理与生活之间的联系。

因此学习它有广泛的现实意义。

学生在初中已经学习过弹力的相关知识，但对弹力的理解并不是很深刻。

处于高一阶段的学生的思维中形象思维占的比例较大，抽象思维虽有待于进一步培养。

对于物理问题的探究还不熟练，需要通过实验进一步提高。

二．说教学目标与重难点依据新课标要求和高一年级学生的心理特征，我将本节课的三维目标确立如下：【知识与技能】1. 知道什么是形变和弹性形变2、知道什么是弹力以及弹力产生的条件3、知道怎样判断弹力的方向4.理解胡克定律。

【过程与方法】1. 通过观察微小变化的实例，初步接触“微小放大法”2.通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，理解胡克定律，学会探究物理规律的一般方法。

【情感态度与价值观】积极参与观察和实验，认真讨论，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。

综合对教材，学情，教学目标的认识，我确定了本节的教学重点和难点：【重点】弹力产生的条件及弹力方向的判定，探究弹簧弹力的规律。

【难点】接触的物体是否发生形变及弹力方向的确定。

三．说教学方法由于高一的学生不易接受相对抽象的弹力，因此本节课我采用教师讲授法，演示法，讨论法、实验法等多种教学方法。

使学生通过联系生活实际、观察、推理、讨论、归纳，进行本节课的学习从而完成学习任务。

四．说教学过程基于以上分析，我设计如下教学过程。

首先，提出普通人如何才能像运动员一样扣篮的问题，由此激发学生的好奇心，由设疑的方式引入新课。

《弹力》教学设计一、设计思想高一新生正处于从初中物理向高中物理跨越阶段的特点，本节教材在文字叙述上非常简洁并配有大量的插图。

内容直观、感性，较易为学生接受，加上学生们在初中时对弹力已有了一定的感性认识与理论基础，若只是照本宣科，教学会很空泛。

教师觉得“没戏可唱”，学生则有“炒冷饭”之感。

因此将弹力这节课设计成了探究性学习课，采用了“参与──体验──内化──外延”的物理课堂教学模式，由教师创设情景，让学生自己提出想要知道的问题，在教师的引导下，通过全班同学的讨论，自评和互评来不断完善。

教师在教学中通过具体的实例、实验，激发学生的求知欲望，让学生主动参与到探究的过程，成为学习的主体，积极主动地获取知识和能力本教学设计特别强调了对实验的挖掘。

通过引入新课时设计的实验，培养学生的问题意识和激发学生的学习兴趣。

通过教学中的若干个演示实验的设计，特别是精心设计了研究桌面的微小形变实验，使学生感悟科学的探究方法和强化创新的意识。

学生在互动和探索的过程中，培养学生的合作精神、获得探究的成功体验，使原本平淡的课堂教学变得充实、饱满、有声有色。

二、教材分析《弹力》是高中物理新课程（必修1）第三章第二节的内容，是力学的核心内容之一，在整个高中物理中占有相当重要的地位，是以后正确进行受力分析的基础。

其重点是弹力产生的原因及弹力的方向，难点是常见的弹力方向的确定。

教材从物体的明显形变引入，继而通过放大的思想演示“微小形变”的过程中，用实例引出了形变、弹性形变和弹力的概念。

并通过研究形变来探究弹力产生的原因、弹力的方向和作用点，探究支持力、压力和绳子的拉力这几种弹力产生的原因和方向。

对于胡克定律的教学，要先让学生亲身经历体验，然后引导学生设计实验“探索弹力的大小与形变量大小之间的关系”，这种先从感性认识出发，上升到理性认识，再通过实验检验并进行具体运用的研究办法十分重要，在教学过程中应注意渗透。

三、学情分析通过前面的对“重力及相互作用”的学习，学生已经对力的三要素及作用效果等有了一定的了解。

实验：探究弹力和弹簧伸长量的关系[学习目标] 1.[科学探究]探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间的关系． 2.[科学方法]学会用“列表法”“图象法”等分析实验数据． 3.[科学方法]能根据图象求出弹簧劲度系数．一、实验原理和方法1．弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码处于平衡状态，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等．2．弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0.3．图象法处理实验数据：作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图象，根据图象可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系．二、实验器材铁架台、毫米刻度尺(米尺)、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅笔、坐标纸等．三、实验步骤1．按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时弹簧的长度l0.2．在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度，并记下钩码的重力．3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格．以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量．1234567 F/Nl/cmx/cm四、数据处理1．以弹力F (大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x 为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F 随弹簧伸长量x 变化的图线，如图所示．2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F ­x 图线的斜率求解，k ＝ΔF Δx.3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．五、误差分析1．偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差要尽量多测几组数据．2．系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧．六、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．2．测量弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差．3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.【例1】(1)(多选)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中，以下说法正确的是()A ．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度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弹簧的伸长量D．用几根不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验时，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把(L－L0)作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是()A B C D[解析](1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，D错误；弹簧长度与弹簧原长之差为弹簧的伸长量，C错误；A、B说法正确．(2)由于弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x＞0，所以选C.[答案](1)AB(2)C【例2】下表是某同学在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中测得的几组数据，g取10m/s2.则：悬挂砝码质量/g50100150200250弹簧伸长量/cm 2.30 5.087.889.8012.5(1)请在如图所示的坐标纸上作出F­x图象；(2)写出图象的函数表达式；(3)解释函数表达式中常数的物理意义；(4)若弹簧的原长为L0＝40cm，以弹簧的总长为自变量，写出F­L的表达式，并说明图象和F­x图象的区别．[解析](1)F­x图象如图所示．(2)从F­x的图象知，弹簧的弹力F与伸长量x成正比，在直线上取较远的两点代入k＝ΔFΔx，可得直线的斜率为k＝0.2N/cm＝20N/m.所以该弹簧的弹力与伸长量的关系的函数表达式为F＝kx＝20x.(3)弹簧的弹力与伸长量的关系是F＝kx，式中的常数k表示使弹簧伸长1m 时所需弹力为20N，即劲度系数．(4)设弹簧的总长为L，则F＝kx＝k(L－L0)＝20(L－0.4)N.所作的F­L图象在横轴有截距，其物理意义即为弹簧的原长，而F­x图象没有横轴截距．[答案](1)如解析图所示(2)F＝20x(3)k＝20N/m，是弹簧的劲度系数(4)F＝20(L－0.4)N，F­L图象在横轴有截距，其物理意义即为弹簧的原长，而F­x图象没有横轴截距两类弹簧弹力图象的比较(1)F­x图象应是过原点的直线，直线的斜率等于弹簧的劲度系数．(2)F­l图象是不过原点的直线，其与横轴的截距等于弹簧的原长，斜率仍然等于弹簧的劲度系数．1．(多选)关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，以下说法正确的是()A．弹簧被拉伸时，拉力越大越好B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要使弹簧保持竖直状态C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要在钩码处于静止状态时读数D．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量BC[弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，选项A错误；用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要使弹簧保持竖直状态，此时弹簧的弹力等于钩码的重力，选项B 正确；用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要在钩码处于静止状态时读数，选项C 正确；用刻度尺测得弹簧的长度不是伸长量，是原长和伸长量之和，选项D 错误．]2．某同学利用如图甲所示的装置测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上砝码盘．通过改变盘中砝码的质量，测得6组砝码的质量m 和对应的弹簧长度l ，画出m ­l 图线，如图乙所示．采用恰当的数据处理，得到该弹簧的劲度系数为3.44N/m.若考虑砝码盘的质量，结果与3.44N/m 相比()甲乙A ．偏大B ．偏小C ．相同D ．无法判断C [设砝码盘质量为m 0，弹簧原长为l 0，根据胡克定律有(m ＋m 0)g ＝k (l －l 0)，即m ＝k g l 0m ­l 图线的斜率可求出k ，其结果与是否考虑砝码盘质量无关，选项C 正确．]3．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为h ＝0.25m 、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内)，如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l ，现在测出弹簧的原长l 0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l ，作出F ­l 图线如图乙所示．甲乙(1)由此图线可得出的结论是______________________．(2)弹簧的劲度系数为______N/m ，弹簧的原长l 0＝______m.解析：(1)在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比．(2)由ΔF ＝k Δx 和题图乙可知：30N －10N ＝k ×20×10－2m所以k ＝100N/m ，由题图乙可知F ＝20N 时，l ＝10cm ＝0.1m ，所以20N ＝k (0.1＋0.25－l 0)m ，即l 0＝0.15m.[答案](1)在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比(2)1000.154．某同学在做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验时，将一轻弹簧竖直悬挂并让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下部施加外力F ，测出弹簧的总长度L ，改变外力F 的大小，测出几组数据，作出外力F 与弹簧总长度L 的关系图线如图所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)．由图可知该弹簧的自然长度为________cm ；该弹簧的劲度系数为________N/m.[解析]当外力F ＝0时，弹簧的长度即原长为L 0＝10cm ，图线的斜率就是弹簧的劲度系数，即k ＝10.0－030－10×102N/m ＝50N/m.[答案]10505．小华在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系，利用如图甲所示实验装置记录了相应实验数据如表：钩码质量/g050100150200250300400指针位置/cm 2345677.57.5(1)小华通过这项研究在实际中可把该弹簧制作成________．(2)分析实验数据你可以得到的结论是______________________________________________________________________.(3)小华作出了如图乙所示的三个图象，其中正确的是________．乙[解析](1)由表中数据可知，在0～2.5N的范围内，弹簧的伸长随拉力的增大而加长，且二者比值不变，即弹簧的伸长与所受拉力成正比，据此可制作弹簧测力计．(2)由表中数据可知，在50～250g的范围内，弹簧的长度随物体质量的增大而均匀变长，即弹簧的长度和受到的重力(拉力)成正比．(3)由表中数据可知，弹簧的原长为2cm，F­x图线应从x＝2cm处开始，选项A错误；当超过弹簧的弹性限度，即使再增加物体的重力，弹簧也不会再伸长，选项C错误，B正确．[答案](1)弹簧测力计(2)在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，伸长就越长(3)B6．如图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景．用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)．所得数据记录在表格中：拉力大小0.450.690.93 1.14 1.44 1.69F/N标尺刻度57.0258.0159.0060.0061.0362.00x/cm(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为________cm.(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象．(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长为________cm.(均保留3位有效数字)[解析](1)由图可知，弹簧测力计的最小分度值为0.1N，故读数为63.60N.(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示．N/m(3)由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k＝ 1.70.62－0.55＝24.3N/m.图象与横轴的交点为弹簧原长．[答案](1)63.60(63.55～63.65都正确)(2)图见解析(3)24.3(24.0～25.0都正确)55.2(55.0～55.5都正确)。

3.2弹力教学流程:【新课引入】上节课我们学习了力的相关知识，请同学们回忆下力的作用效果有哪些;(改变物体的运动状态；使物体发生形变）那么什么叫做形变呢？发生形变的物体又具有怎样性质呢？这节课我们就来研究这一问题，学习弹力。

【新课讲授】一、弹性形变和弹力1.形变定义：物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变。

注意：形变有两种形式，一是形状的改变，如压弯的直尺，折叠起来的纸张等；二是体积的变化，如压扁的篮球，推动密封注射器活塞，活塞内液体被压缩，体积变小等。

2.弹性形变：定义：有些物体在形变后能后恢复原来的形状，我们称之为弹性形变。

例如：用手把橡皮筋拉长，松手后，橡皮筋又会恢复原长；坐在沙发上，沙发会凹陷下去，当不坐它的时候就会恢复原状；再如教材图中的弹簧；3.弹力在图甲中，让一个载有重物的小车靠近处于拉长的状态的弹簧，弹簧恢复原长时候就会产生一个作用力，作用在与他接触的小车上而使小车运动；在乙图中，弹簧处于压缩状态，恢复原长时同样会对与他接触的小车有力的作用，而使小车运动。

我们发现，发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体就会产生力的作用，我们称之为弹力。

定义：产生条件：①两物体要直接接触②接触面要发生弹性形变弹性限度：通常弹性形变越大，产生的弹力越大，但是若物体的形变过大，超过一定限度，撤掉作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，我们把这个限度叫做弹性限度。

注意：物体受力就会发生形变，但是有时候形变较小不易被观察到，我们称之为微小形变，我们通常采用放大法来观察他。

例如：在一个附有橡胶塞的玻璃瓶中装满水，在瓶塞上插入一个细管，这样挤压玻璃瓶产生的微小形变就可以通过细管中水柱变化来观察到。

为使现象明显，我们通常用有颜色的液体。

二、几种弹力1、压力和支持力产生：书放在桌子上，在它们的接触面会产生微小形变，则会产生弹力。

由于桌子发生了形变，为了恢复原状，对与它接触的书产生弹力，就是支持力；受力物体是书，施力物体是桌子。

绳拉物问题【问题综述】此类问题的关键是：1.准确判断谁是合运动，谁是分运动；实际运动是合运动2.根据运动效果寻找分运动；3.一般情况下，分运动表现在：①沿绳方向的伸长或收缩运动；②垂直于绳方向的旋转运动。

4.根据运动效果认真做好运动矢量图，是解题的关键。

5.对多个用绳连接的物体系统，要牢记在绳的方向上各点的速度大小相等。

6.此类问题还经常用到微元法求解。

1 汽车通过绳子拉小船，则（）A、汽车匀速则小船一定匀速B、汽车匀速则小船一定加速C、汽车减速则小船一定匀速D、小船匀速则汽车一定减速（1）如图甲，被分解的速度应是实际的速度，即小船上系绳那一点的水平速度，而不应是沿绳子方向的分运动的运动，故甲图是错误的（2）如乙图，v2还有沿绳方向的速度分量，还需再将v2分解，才能符合实际效果。

但此法麻烦复杂。

（2）如丙图，将船在水平方向的运动分解为两个分运动，一个分运动沿绳方向，根据运动的合成与分解的独立性原理，当这个分运动消失，表现为另一个分运动，可见是以滑轮为圆心的圆周运动，故另一个分运动方向与绳方向垂直。

由图可知v1=vcosθ，v1不变，当θ增大时，v增大，故B正确；v不变，当θ增大时，v1减小，故D正确；注意它的逆推断不一定，故C错2：如图，汽车拉着重物G，则（AcD ）A、汽车向左匀速，重物向上加速B、汽车向左匀速，重物所受绳拉力小于重物重力C、汽车向左匀速，重物所受绳拉力大于于重物重力D、汽车向右匀速，重物向下减速3：如左图，若已知物体A的速度大小为v A，求重物B的速度大小v B？v A/cosθ4：如右图，若α角大于β角，则汽车A的速度大于汽车B的速度5 如图所示，A、B两物体用细绳相连，在水平面上运动，当α=45度，β=30度时，物体A的速度为2 m/s，B这时B 的速度为 。

6．质量分别为m 和M 的两个物体跨过定滑轮如图所示，在M 沿光滑水平面运动的过程中，两物体速度的大小关系为（ A ） A ．V 1﹤V 2 B ．V 1﹥V 2 C ．V 1=V 2 7．如图所示，汽车以v 0＝5.0m/s 的速度在水平路面上开动，通过绳子牵引重物P 。

高中物理教学设计〖问题导思〗根据定义你能总结弹力产生的条件吗？〖学生总结〗1、接触2、弹性形变。

〖问题导思〗用手压桌面,桌面对手的支持力是弹力吗？根据弹力条件判断。

〖学生回答〗接触且有弹性形变,不过形变太小不易观察。

〖演示实验〗形变太小不易观察,我们可以利用物理研究中的“放大法”感受到他的形变。

激光笔发出通过反光球反射,利用光放大观察桌面的形变。

〖学生实验〗学生分组实验,体验玻璃瓶的微小形变,挤压玻璃瓶的不同位置,液面既可以上升也可以下降,以使学生确信微小形变的存在。

〖归纳总结〗再坚硬的物体在力的作用下也能发生形变,推、拉、挤、压都是弹力。

弹力是矢量,既有大小又有方向,我们从这两方面来研究它。

2、弹力的方向〖实验探究〗探究弹力的方向结合提供的实验器材进行实验1、完成表格2、画出力的示意图（1）橡皮筋（绳子）对小球的拉力橡皮筋形变方向（填拉伸或收缩）恢复形变趋势方向（填拉伸或收缩）对接触物的弹力方向（填拉伸或收缩）（2）海绵对砝码的支持力海绵形变方向恢复形变趋势方向对接触物的弹力方向〖问题导思〗根据表格分析弹力的方向有什么规律？〖学生总结〗与施力物体形变方向相反或与施力物体恢复性变趋势方向相同。

通过实验确信微小形变的存在,体验‘放大’的实验方法及实验思想。

通过实验观察形变方向,并根据表格总结弹力方向的规律。

使学生易于接受,突破难点。

〖巩固练习〗画出下图木块A受到的弹力。

〖问题导思〗观察思考绳的拉力方向有什么样的特点？支持力、压力方向有什么特点？〖学生总结〗绳的拉力:绳的力总沿着绳子指向绳子的收缩方向压力、支持力:总是垂直于物体的接触面指向被支持或被压物体3、弹力的大小〖问题导思〗提供一个拉力器,能否比较两个人的力气大小。

〖学生总结〗根据生活经验,物体形变越大,弹力越大。

〖实验探究〗弹力与形变量存在怎样的定量关系呢？让我们通过实验来探究,给大家提供两种常见的器材,弹簧和橡皮筋。

〖实验设计〗在开始实验之前,请大家根据以下问题讨论实验方案。

概析物理刚性绳、弹簧和轻杆的弹力1 刚性绳产生的弹力特点中学物理中刚性绳是以绝对柔软的物体来处理的，它只传递拉力，不能产生支撑力，并且拉力的方向是指向绳的收缩方向。

由于刚性绳是被理想化的模型，处理问题时是不考虑它的弹性形变量，所以刚性绳产生的弹力是可以突变的，即如果使绳子产生弹力的外力消失或变化时，绳的拉力也立即消失或变化。

同样的道理当两根绳子同时作用在物体时，其中一根绳子突然断开，另一根绳子对物体的拉力大小也会发生突变。

所以在分析受绳子作用的物体的受力大小或物体的加速度时，应明确绳子产生的弹力可以突变的特点，先确定外力变化或绳子断开时物体将发生什么运动，再根据运动规律求解相关的物理量。

例如：如图1所示，一个质量为m的小球用两根绳子悬吊处于静止状态，其中AB绳水平，CD绳与竖直方向成θ角，求：（1）剪断AB绳之前CD绳拉力的大小及方向；（2）剪断AB绳的瞬间CD绳拉力的大小和物体的加速度。

分析：（1）剪断AB绳之前小球受力如图2所示，由平衡条件，可得mg与FCD的合力F与FAB的大小相等，方向相反。

所以剪断AB绳之前，CD绳拉力的大小为：，方向沿绳收缩的方向。

（2）剪断AB绳的瞬间，AB绳对小球的拉力FAB突变为零，同时CD绳对小球的拉力FCD大小也立即发生变化，mg与FCD的合力将不再沿水平方向，如图3所示。

小球将作以CD绳为半径的圆弧运动，mg与FCD的合力F合与绳垂直，所以剪断AB绳的瞬间，CD绳拉力的大小为：，加速度大小为：。

2 弹簧产生的弹力特点弹簧可以产生拉伸和压缩的弹力，方向沿弹簧的轴线，指向弹簧要恢复原长的方向，大小。

弹簧产生的弹力是由于显著形变而产生的，形变消失需要一定时间，即当使弹簧产生形变的外力消除或变化的瞬间，弹簧的长度还没有发生变化，这时弹簧产生的弹力可以看成是不变，这是弹簧产生的弹力与刚性绳的一个不同的方面。

例如：上题中，若把CD绳换成如图4所示的弹簧。

求：（1）剪断AB绳之前弹簧弹力的大小；（2）剪断AB绳的瞬间弹簧弹力的大小和小球的加速度。