資源簡介

3.2《彈力》課時教案
學科 物理 年級冊別 高一上冊 共1課時
教材 粵教版高中物理必修第一冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節課選自粵教版高中物理必修第一冊第三章第二節《彈力》，是力學中承前啟后的重要內容。在學習了重力之后，學生開始接觸接觸力中的典型代表——彈力。教材從生活實例出發，引導學生認識形變與彈力的關系，理解彈性形變、塑性形變的概念，并通過實驗探究彈簧的彈力與形變量之間的關系，得出胡克定律。本節內容不僅為后續學習摩擦力、牛頓定律打下基礎，也體現了“從生活走向物理”的課程理念，強調實驗探究和科學思維的培養。
學情分析
高一學生已具備一定的觀察能力和生活經驗，對拉伸橡皮筋、壓縮彈簧等現象并不陌生，但對“彈力”這一抽象概念的理解仍停留在感性層面，容易將彈力誤認為是物體“主動”產生的力。學生剛接觸高中物理，邏輯推理和定量分析能力尚在發展中，對圖像法處理數據較為生疏。此外，部分學生可能存在“只有明顯形變才會產生彈力”的錯誤前概念。因此，教學中需通過直觀演示和動手實驗幫助學生建立正確的物理圖景，借助問題鏈引導其逐步深入思考，突破認知障礙，提升科學探究素養。
課時教學目標
物理觀念
1. 能準確說出彈力的定義，理解彈力是在物體發生彈性形變時，為恢復原狀而對與它接觸的物體產生的作用力。
2. 掌握判斷彈力是否存在及方向的方法，能結合實例分析支持力、壓力、拉力等常見彈力的方向。
科學思維
1. 通過觀察微小形變實驗，發展抽象思維能力，理解“任何物體都能發生形變”的科學觀點。
2. 經歷“提出問題—設計實驗—收集數據—分析圖像—得出結論”的完整探究過程，學會用控制變量法研究彈簧彈力與形變量的關系，歸納出胡克定律F=kx。
科學探究
1. 能獨立組裝實驗裝置，使用刻度尺和彈簧測力計測量彈簧的伸長量和拉力，記錄實驗數據并繪制F-x圖像。
2. 能根據實驗圖像判斷彈簧是否在彈性限度內工作，并嘗試解釋圖像斜率的物理意義。
科學態度與責任
1. 在小組合作實驗中樂于交流、分工協作，尊重他人意見，養成實事求是的科學態度。
2. 認識到彈力在工程技術（如橋梁、減震器）和日常生活（如床墊、跳板）中的廣泛應用，增強將物理知識服務于社會的責任意識。
教學重點、難點
重點
1. 彈力產生的條件及其方向的判斷方法。
2. 實驗探究彈簧彈力與形變量的關系，理解胡克定律的內容及適用條件。
難點
1. 理解“微小形變”的存在及其檢測方法，建立“一切物體均可發生形變”的物理觀念。
2. 準確理解胡克定律中k的物理意義（勁度系數），并能結合圖像進行分析。
教學方法與準備
教學方法
情境探究法、實驗探究法、講授法、合作學習
教具準備
激光筆、平面鏡、鐵架臺、玻璃瓶、橡膠塞、細管、彈簧、鉤碼組、刻度尺、彈簧測力計、多媒體課件
教學環節 教師活動 學生活動
創設情境，引入課題
【5分鐘】 一、生活現象激趣，引發認知沖突 （一）、展示生活場景圖片并提問：
教師依次投影三張圖片：蹦床上跳躍的孩子、拉開的弓箭、被壓彎的跳水板。
1. 提問：“這些物體都在做什么運動？它們為什么會具有這樣的運動狀態？”
引導學生回答出“被拉伸”“被壓縮”“發生彎曲”等關鍵詞。
2. 追問：“是誰讓它們發生這種變化的？當它們恢復原狀時，又會對其他物體產生什么影響？”
鼓勵學生大膽猜測，形成初步想法。
（二）、播放慢動作視頻深化感知：
播放一段高清慢動作視頻：籃球撞擊地面瞬間的形變與反彈全過程。
1. 引導語：“請大家仔細觀察籃球落地的一剎那，它的形狀發生了怎樣的變化？這個變化持續了多久？正是這個短暫的變化，讓它獲得了向上的速度。”
2. 小結過渡：“原來，物體在受到外力作用時會發生形狀或體積的改變，我們稱之為‘形變’。而當它試圖恢復原狀時，就會對與之接觸的物體施加一個力——這就是我們今天要學習的‘彈力’。”
板書課題：§3.2 彈力 1. 觀察圖片，描述現象。
2. 思考并回答教師提問。
3. 觀看視頻，關注細節變化。
4. 明確本節課的學習主題。
評價任務 現象描述：☆☆☆
原因推測：☆☆☆
概念初識：☆☆☆
設計意圖 以貼近生活的動態情境切入，激發學生興趣；通過慢動作回放揭示肉眼難以察覺的過程，制造認知沖突，促使學生思考“看不見的力”，自然引出“彈力”概念，實現從生活經驗到物理概念的過渡。
探究新知，構建概念
【15分鐘】 一、認識形變，理解彈力產生條件 （一）、演示宏觀形變實驗：
1. 教師用手拉伸一根彈簧，再用手壓縮一塊海綿。
提問：“你能看到它們的形狀變化嗎？松手后它們會怎樣？”
引導學生總結：撤去外力后能恢復原狀——稱為彈性形變；不能完全恢復——稱為塑性形變。
2. 再次拉伸彈簧至超過其彈性限度，使其無法復原。
對比說明：“同一個物體，在不同條件下可能表現出不同的形變性質。”
（二）、突破難點：觀察“微小形變”
1. 演示“光放大法”實驗：將裝有紅色液體的玻璃瓶密封，瓶口插入一根細玻璃管。輕壓瓶壁，觀察液柱上升；松手后液柱下降。
講解：“雖然瓶身幾乎沒有可見變形，但內部液體已被擠壓，說明容器發生了微小形變。”
2. 演示“激光反射放大法”：
搭建裝置：將一小塊平面鏡粘貼在厚玻璃板側面，用激光筆照射鏡面，反射光斑投射到遠處墻面上。
教師用手輕輕按壓玻璃板另一側，學生觀察墻上光斑大幅移動。
強調：“哪怕是最堅硬的物體，只要受力，就一定會發生形變！只是有些太小，需要特殊方法才能觀測。”
（三）、歸納彈力產生條件與方向
1. 結合上述實驗和教材圖示，引導學生討論：
“彈力產生的前提是什么？”（直接接觸且發生彈性形變）
“彈力的方向總是怎樣的？”（與施力物體形變方向相反，指向恢復原狀的方向）
2. 舉例分析：
- 書放在桌面上：桌面因受壓向下微彎，產生向上的支持力；
- 繩子懸掛重物：繩子被拉長，產生向上的拉力；
- 墻壁擋住小球：墻壁發生極微小形變，產生垂直于墻面的彈力。
總結口訣：“哪里接觸哪里變，恢復原狀反方向。” 1. 觀察實驗現象，區分彈性與塑性形變。
2. 觀察微小形變實驗，理解無形變無彈力。
3. 參與討論，歸納彈力產生條件。
4. 分析實例，掌握彈力方向判斷方法。
評價任務 形變分類：☆☆☆
微小形變理解：☆☆☆
方向判斷：☆☆☆
設計意圖 通過層層遞進的實驗設計，由宏觀到微觀，由直觀到抽象，幫助學生突破“微小形變難感知”的認知障礙；利用類比與歸納，提煉彈力的本質特征；結合生活實例強化方向判斷規則，使抽象概念具象化、可操作化。
實驗探究，發現規律
【18分鐘】 一、提出問題，明確探究目標 （一）、設置驅動性問題：
1. 提問：“當我們拉彈簧時，拉得越長，感覺越費力。那么，彈簧產生的彈力大小究竟與它被拉長了多少有什么定量關系呢？”
2. 引導猜想：“你認為彈力F與伸長量x之間可能是怎樣的關系？正比？平方？還是其他？”
鼓勵學生基于直覺做出合理假設。
二、設計并實施實驗 （一）、介紹實驗器材與原理：
1. 展示實驗裝置：鐵架臺上固定一彈簧，下方掛彈簧測力計（或逐次添加鉤碼），旁邊豎直放置一刻度尺。
2. 講解測量方法：
“原長L ：未掛鉤碼時彈簧指針所對刻度；
伸長量x = 當前長度L - 原長L ；
彈力F：等于所掛鉤碼總重力（可用測力計直接讀取）。”
強調單位統一（N、cm或m）。
（二）、指導實驗步驟：
1. 組織學生四人一組，分發實驗記錄表：
表格包含列項：鉤碼數量、總重力F/N、彈簧長度L/cm、伸長量x/cm。
2. 明確實驗要求：
- 先測原長L ，填入表格；
- 每次增加一個鉤碼（質量已知，如50g），待穩定后讀取L值；
- 計算對應F與x，填入表格；
- 重復6~8次，注意不超過彈簧彈性限度；
- 若發現彈簧不再回原位，立即停止。
3. 巡視指導，提醒安全操作，糾正讀數視線誤差。
三、數據分析，得出結論 （一）、繪制F-x圖像：
1. 要求各小組根據數據在坐標紙上描點作圖，橫軸為x，縱軸為F。
2. 提問：“你們畫出的圖像大致呈什么形狀？說明F與x之間存在什么關系？”
引導學生發現近似一條過原點的直線。
（二）、歸納胡克定律：
1. 總結規律：“大量實驗表明，在彈性限度內，彈簧彈力F與其伸長量x成正比。”
板書公式：F = kx
2. 解釋k的意義：“k叫做彈簧的勁度系數，反映彈簧本身的軟硬程度。k越大，說明彈簧越‘硬’，同樣拉力下形變量越小。”
3. 拓展思考：“如果換一根更粗或材質不同的彈簧做實驗，圖像斜率會如何變化？”
啟發學生理解k由材料、長度、直徑等因素決定。 1. 提出假設，參與討論。
2. 組裝器材，測量記錄數據。
3. 計算伸長量與彈力。
4. 描點繪圖，分析規律。
評價任務 數據準確：☆☆☆
圖像規范：☆☆☆
規律發現：☆☆☆
設計意圖 以問題為導向，激發探究欲望；通過真實動手實驗，讓學生親歷科學發現過程；強調數據記錄與圖像處理技能，培養學生實證意識；從具體數據抽象出普遍規律，提升歸納思維能力；通過對比不同彈簧深化對k的理解。
鞏固應用，深化理解
【5分鐘】 一、典例解析，遷移運用 （一）、解決實際問題：
出示題目：“某同學用一根勁度系數k=200 N/m的彈簧制作簡易測力計。若彈簧原長為10 cm，當掛上某物體后長度變為13 cm，求該物體重力大小。”
1. 引導分析：
“已知k=200 N/m，x = 13 cm - 10 cm = 3 cm = 0.03 m”
“根據胡克定律 F = kx = 200 × 0.03 = 6 N”
“由于物體靜止，重力G = F = 6 N”
強調單位換算的重要性。
（二）、拓展思考：
提問：“如果這根彈簧被壓縮了2 cm，它產生的彈力是多少？方向如何？”
引導學生認識到：壓縮時x取負值，但F仍為正值，方向與壓縮方向相反，體現矢量性。
補充說明：胡克定律也適用于壓縮情況，x表示形變量（絕對值）。 1. 審題，提取已知條件。
2. 進行單位換算。
3. 應用公式計算結果。
4. 理解壓縮情形下的彈力。
評價任務 公式應用：☆☆☆
單位換算：☆☆☆
方向判斷：☆☆☆
設計意圖 通過典型例題訓練學生運用胡克定律解決實際問題的能力，強化數學工具在物理中的應用；引導學生關注細節（如單位），培養嚴謹作風；拓展至壓縮情形，完善知識結構，避免片面理解。
課堂總結，升華情感
【2分鐘】 一、結構化回顧與激勵展望 （一）、系統梳理知識脈絡：
1. 師生共同回顧：
“今天我們從生活走進物理，認識了一種新的接觸力——彈力。”
“我們知道了彈力源于物體的彈性形變，學會了判斷它的存在與方向。”
“更重要的是，我們像科學家一樣，通過實驗發現了彈簧的彈力與形變量之間的秘密——胡克定律F=kx。”
2. 板書形成知識網絡：
[彈力]
├─ 產生條件：接觸 + 彈性形變
├─ 方向：恢復原狀方向
└─ 大小：F = kx （彈性限度內）
（二）、升華情感，聯系現實：
“同學們，彈力雖無形，卻支撐著我們的世界。高樓大廈的鋼梁、汽車的減震彈簧、甚至我們腳下的每一步行走，都離不開彈力的作用。伽利略曾說：‘自然之書是用數學語言寫成的。’今天我們用實驗和公式解讀了彈力的語言，希望你們保持這份好奇與探索精神，在未來的物理學習中，繼續破譯更多自然的密碼！” 1. 跟隨教師回顧知識點。
2. 構建知識框架。
3. 感悟物理之美。
4. 樹立探索信念。
評價任務 知識梳理：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
未來期待：☆☆☆
設計意圖 采用結構化+激勵式雙重總結，既幫助學生整合零散知識，形成系統認知，又通過名言與現實關聯激發內在動力，體現物理的人文價值，實現知識、能力與情感的統一升華。
作業設計
一、基礎鞏固題
1. 判斷下列說法是否正確，錯誤的請改正：
（1）只有彈簧才能產生彈力。（ ）
（2）彈力的方向總是與施力物體形變的方向相同。（ ）
（3）在彈性限度內，彈簧的彈力與其長度成正比。（ ）
（4）勁度系數k大的彈簧一定比k小的彈簧長。（ ）
2. 一根彈簧在受到5 N拉力時，總長度為12 cm；受到8 N拉力時，總長度為15 cm。假設始終在彈性限度內，求：
（1）該彈簧的勁度系數k；
（2）彈簧的原長L 。
二、實踐探究題
利用家中常見的材料（如圓珠筆里的小彈簧、橡皮筋、直尺、小重物等），設計一個簡易實驗，驗證“彈力與形變量成正比”的關系。拍攝實驗過程短視頻（不超過1分鐘），并在視頻中口述你的實驗步驟、數據記錄和結論。
三、閱讀拓展題
查閱資料，了解“胡克”這位科學家的生平事跡及其在物理學史上的貢獻，寫一段100字左右的小短文，談談你從他身上學到了哪些科學精神。
【答案解析】
一、基礎鞏固題
1. （1）× 改正：任何發生彈性形變的物體都能產生彈力。
（2）× 改正：彈力的方向總是與施力物體形變的方向相反。
（3）× 改正：在彈性限度內，彈簧的彈力與其伸長量（或壓縮量）成正比。
（4）× 改正：勁度系數k與彈簧的材料、粗細、匝數等有關，與長度無必然聯系。
2. 解：設原長為L ，勁度系數為k。
由F = kx 得：
5 = k(0.12 - L ) ……①
8 = k(0.15 - L ) ……②
聯立①②解得：k = 100 N/m，L = 0.07 m（即7 cm）。
二、實踐探究題
評分要點：實驗設計合理（2分），操作規范（2分），數據真實（2分），結論正確（2分），表達清晰（2分）。
示例思路：用橡皮筋懸掛不同數量硬幣，測量伸長量，繪制F-x圖看是否成線性關系。
板書設計
§3.2 彈力
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一、什么是彈力？
定義：物體發生彈性形變時，對與它接觸的物體產生的力。
條件：① 直接接觸 ② 發生彈性形變
方向：與形變方向相反 → 恢復原狀方向
↘ 支持力 ↑ 拉力 ↑ 壓力 ⊥
──────────────────────
二、彈力大小 —— 胡克定律
內容：在彈性限度內，F ∝ x
公式：F = kx
k：勁度系數（N/m），反映彈簧“軟硬”程度
圖像：F-x圖為過原點的直線，斜率=k
──────────────────────
三、應用：測力計、減震裝置、體育器材……
教學反思
成功之處
1. 實驗設計層次分明，尤其是“激光放大微小形變”實驗效果震撼，有效破解了學生“看不見就不相信”的認知障礙，極大提升了課堂吸引力。
2. 探究環節組織有序，學生參與度高，多數小組能獨立完成數據采集與圖像繪制，體現了“做中學”的理念。
3. 課堂總結引用伽利略名言，將物理規律與科學精神融合，起到了良好的情感升華作用。
不足之處
1. 部分學生在單位換算（cm→m）上仍易出錯，應在練習中加強提醒。
2. 實驗時間稍顯緊張，個別小組未能充分討論圖像斜率意義，可在下節課前安排一分鐘分享。
3. 對“非彈簧類”彈力（如支持力）的定量分析涉及較少，可考慮在下一課時結合牛頓定律深化。

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