《弹力》教学设计
江苏省丰县初级中学 刘庆贺
一、教学目标
(一)知识与技能
1.了解弹力及弹力产生的条件。
2.了解弹簧测力计测量力的原理。
3.会正确使用测力计测量力的大小。
(二)过程与方法
1.通过观察和实验,了解弹力产生的原因,了解生活中常见的弹力。
2.通过实验,探究并验证弹簧的伸长与拉力的关系。
3.经历使用弹簧测力计的过程,学会弹簧测力计的使用方法。
(三)情感态度与价值观
1.对周围生活中弹力应用的实例有浓厚的兴趣,体会科学技术的价值。
2.通过对弹簧测力计使用的探究,培养学生乐于探索日常用品中的科学道理的情感、培养学生探索新器件的能力。
3.通过对弹簧测力计的制作,培养学生勤于动手的科学态度和严谨细致的科学作风。
二、教学重难点
与弹力有关的现象在日常生活中学生经常见到 ( http: / / www.21cnjy.com ),弹簧伸长与外力的关系又是制作弹簧测力计的原理,会正确使用弹簧测力计测量力,是进一步学习重力、浮力、简单机械等知识的必备技能。对弹力的概念只要求了解它是怎样产生的,不必分析它的三要素,重点放在学会使用弹簧测力计测量力的大小,让学生边探索边思考边试着应用,为学生在今后的工作与生活中遇到新器材,需要探索其使用方法打下了重要的基础。
三、教学策略
通过前面学习,学生已经了解一些力的有关知识 ( http: / / www.21cnjy.com ),知道了力的作用效果,以及力的作用是相互的。学生对弹力的感性认识较多,生活中形形色色的弹簧随处可见,弹力的应用也很多,因此能很自然地通过实验或实例引入弹力的教学。教学中要注重对学生生活经验的挖掘,体现新课程“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念,使抽象的物理概念变成生动形象的认知对象,从而有效地降低了学习的难度,让学生在活动中,获得知识、提升能力。
弹簧测力计制作原理、测量力的方法是本节课的 ( http: / / www.21cnjy.com )重点和难点。通过探究影响弹力大小的因素,引导得出弹簧测力计的原理,从而自己制作弹簧测力计。对于弹簧测力计的使用方法及注意事项。可以引导学生阅读说明书、观察构造、练习使用、交流总结等多种学习方式,让学生始终处于学习的主体地位,培养他们的获取新知识的能力。
四、教学资源准备
多媒体课件、弹簧、弹簧测力计、橡皮筋、橡皮泥、钢尺、头发等。
五、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课(5分钟) 播放视频:撑杆跳高、跳板跳水等体育比赛场景。 思考:撑杆跳高、跳板跳水比赛中运动员怎样才能取得好成绩?蹦极中的选手为什么下落到最低点后又会上升呢? 学生观看,感悟 思考,交流,此时不必回答 感受力与美的结合,激发学习兴趣。 提出问题,激发学生的求知欲。
新课教学(30分钟) 一、弹性与塑性 活动:分别用力作用在橡皮筋、弹簧、橡皮泥、气球、纸等物体上,物体有什么变化?松手后,结果有何不同呢? 生活中还有哪些物体有类似的性质?你能根据这些物体的特性进行概括与分类吗? 总结得出弹性、塑性并板书。 学生先动手实验操作,探究完毕,学生进行交流,互相解决问题,并将不能解决的共同性问题提出来,共同讨论最后得出结论。 由直观到抽象,从亲身的体验及身边的现象中归纳出事物的共同特征,得到具有普遍意义的概念。
二、弹力 活动:找一名 ( http: / / www.21cnjy.com )学生演示用橡皮筋将粉笔头弹出去。 思考:不让橡皮筋发生形变,能把粉笔头弹出去吗?当使橡皮筋、弹簧、气球发生形变的同时,你的手有何感觉?这又说明了什么呢? 归纳总结:任何物体只要发生形变就一定会产生弹力。日常生活中经常遇到对支持面的压力、物体受到的支持力、绳的拉力等,其实质都是弹力。 活动:取出废旧圆珠笔里的小弹簧,先用较小的力拉,再用较大的力拉,使发生较大形变。观察后一种情况下,撤去力后弹簧还能恢复原状吗?引出弹性限度概念。 学生观察思考,认识到发生弹性形变的物体会产生弹力,体会到物体的弹性形变是有一定限度的。 调动学生的学习热情,活跃课堂气氛,从生活走向物理,认识弹力的效果,了解弹力的产生,也能极为自然的引出弹力的概念。
三、探究并验证弹簧的伸长与拉力的关系 物体的形变与外力的大小有没有关系呢?请提出猜想,并设计一个小实验来验证一下。 学生提出猜想,并设计简单的实验,最好能实际操作一下。 得出弹力大小与弹性形变的关系。 实验简单易行,学生能够参与教学,提高兴趣和探究能力。
四、观察并使用弹簧测力计 思考:根据物体的形变与外力的大小的对应关系,能否制造一个测量力的大小的工具? 出示弹簧测力计,知道测量力的大小的工具。 让学生说出弹簧测力计的原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧被拉的越长。 观察弹簧测力计,说出弹簧测力计的构造由弹簧、秤钩、指针、刻度盘组成。 让学生说出弹簧测力计的量程、分度值,加在弹簧测力计上的力能否超过其量程?如果指针不指零应该怎么办? 分组实验:按照课本中安排的实验步骤练习使用弹簧测力计测量力,体验力的大小,记录好数据,交流体会使用弹簧测力计的注意事项。 布置阅读材料的力学特性,了解材料还有哪些力学特性?它们有哪些应用? 学生进行思考、观察、实验、讨论等方式认 ( http: / / www.21cnjy.com )识弹簧测力计,知道其用途、原理、结构,得出正确使用测力计的方法:“一看”:量程、分度值、指针是否指零;“二调”:调零;“三读”:读数=挂钩受力。 使用弹簧测力计的注意事项:(1)要 ( http: / / www.21cnjy.com )先轻轻拉秤钩几次,以避免测量时指针被刻度盘卡住;(2)被测的力要施加在秤钩上,被测力的方向要沿弹簧的轴线方向,以防摩擦或其它阻碍;(3)加在弹簧测力计上的力不许超过它的最大量程;(4)当指针相对于刻度盘静止时方可读数,读数时视线必须和刻度盘垂直。 多媒体展示其它形式的测力计。 通过多种学习方式,充分调动学生学习的积极性,让学生始终处于学习的主体地位,培养他们获取新知识的能力。 从物理走向社会,通过对弹簧测力计的作用、结构、使用方法的探究与认识,了解一般仪器的使用方法,培养应用的能力。
课堂小结(5分钟) 通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的问题? 学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结。 促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力。
《弹力》同步测试
江苏省丰县初级中学 刘庆贺
一、选择题
1.下列事例中,不属于弹性形变的是( )
A.用手将充满气的气球按成凹形
B.人站在木板上把木板压弯
C.用锤子把铁块敲打成各种形状
D.撑杆跳高运动员撑杆起跳时把竹竿压弯
答案:C
解析:判断是否是弹性形变的关键是, ( http: / / www.21cnjy.com )看撤去原来外力后物体能否完全恢复原状。能完全恢复原状的是弹性形变。不能恢复原状的,是塑性形变。很明显,只有C不能恢复原状。
2.两位同学使用弹簧拉力器比较臂力的大小,他们拉同一拉力器的三根弹簧,结果都将手臂撑直了,则( )
A.手臂粗的同学用的臂力大
B.手臂长的同学用的臂力大
C.两同学用的臂力一样大
D.无法比较用的臂力大小
答案:B
解析:在弹性限度内,拉力越大,弹簧被拉得越长。手臂长的同学把弹簧拉得长,用的臂力大。
3.图1所示的各力中,不属于弹力性质的力是( )
A.运动员对杠铃的力
B.推土机对泥土的力
C.月亮对地球的力
D.大象对跷跷板的力
答案:B
解析:只有发生弹性形变的物体产生的力才是弹力 ( http: / / www.21cnjy.com )。而判断是否是弹性形变的关键是,看撤去原来外力后物体能否完全恢复原状。上面几例中,推土机推泥土,泥土发生的不是弹性形变。
4.关于弹力,下列说法错误的是( )
A.只有相互接触并发生形变的物体间才存在弹力作用
B.只有受弹簧作用的物体才受到弹力作用
C.弹力是指发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对接触它的物体产生的力
D.压力、支持力、拉力都属于弹力
答案:B
解析:只要发生弹性形变的物 ( http: / / www.21cnjy.com )体,当要恢复原状时,会对接触它的物体产生弹力。相互接触并发生弹性形变是产生弹力的两个必要条件。能发生弹性形变的物体并不只有弹簧,如果弹簧没发生形变,或者形变超过了弹性限度,也不会产生弹力。压力、支持力、拉力是根据力的效果来命名的,它们都属于弹力。
5.使用弹簧测力计时,下列注意事项中错误的是( )
A.弹簧测力计必须竖直放置,不得倾斜
B.使用前必须检查指针是否指在零刻度线上
C.使用中,弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦
D.测量力的大小不能超出测量范围
答案:A
解析:题目考查使用弹簧测 ( http: / / www.21cnjy.com )力计时的注意事项,被测力的方向要沿弹簧的轴线方向,以防摩擦或其它阻碍,但这并不是说弹簧测力计必须竖直放置,不得倾斜。若要测量的力是倾斜的,弹簧测力计就必须倾斜放置,这样才能使用力的方向与弹簧伸长的方向一致。
6.如图2所示,一同学实验时在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加6牛拉力。并使其保持静止,此时弹簧测力计的示数为( )
A.0牛 B.3牛 C.6牛 D.12牛
答案:C
解析:图2给出了用弹簧测力计测量拉力大 ( http: / / www.21cnjy.com )小的正确方法。即让拉力作用在弹簧测力计的挂钩处,并使用力的方向与弹簧伸长的方向一致。将弹簧测力计另一端的吊环固定,使弹簧测力计外壳不移动,此时吊环会受到与拉力大小相等、方向相反的一个力。此时弹簧测力计的示数就等于拉力的大小。
7.(2013年绵阳中考题)在探究弹簧 ( http: / / www.21cnjy.com )长度与力的关系时,选取甲、乙、丙、丁完全相同的四根弹簧,将甲、乙弹簧左端固定在墙上,用大小为F的力拉甲的右端,用大小为F的力压乙的右端,在丙弹簧左右两端施加大小为F的拉力,在丁弹簧左右两端施加大小为F的压力,四根弹簧都水平静止,如图3所示,此时四根弹簧的长度分别是L甲、L乙、L丙、L丁,则( )
A.L甲=L乙=L丙=L丁
B.L乙=L丁<L甲=L丙
C.L甲=L乙<L丙=L丁
D.L丁<L乙<L甲<L丙
答案:B
解析:弹簧受到拉力伸长,受到压力缩 ( http: / / www.21cnjy.com )短,所以容易确定L乙<L甲,L丁<L丙。L甲与L丙哪一个大呢?表面上看丙弹簧两端都受力,甲弹簧只有右端受力。仔细想一想,如果甲弹簧的左端不固定在墙上,当右端受到向右的拉力时,整个弹簧都会向右运动,不会发生形变。而实际情况是甲弹簧会发生弹性形变,这说明弹簧左端也会受到大小相等、方向相反的拉力。这种情形与丙弹簧受力完全相同,因此L甲=L丙。同理L乙=L丁。
二、填空实验题
8.(2013年天津中考题)将玻璃瓶、两 ( http: / / www.21cnjy.com )端开口的细玻璃管和橡皮塞组装成图4所示的装置,使用时瓶内装入液体,瓶口密闭,通过细玻璃管内液面高度的变化可验证的物理规律有 。
答案:力可以使物体发生形变(或物体具有热胀冷缩性质)
解析:玻璃管内液面的高度发生变化,可 ( http: / / www.21cnjy.com )能是液体的体积变化引起的,引起液体体积变化的因素可能是温度,因此想到热胀冷缩。玻璃管内液面的高度发生变化,也可能是瓶子容积改变引起的,即玻璃瓶发生了形变。
9.如图5所示,一个弹簧测力计在不加力的时候,指针指在A处,当加上4N的拉力的时候,指针指在B处。
(1)根据题意,请在图中画出最小刻度为0.5N的刻度;
(2)在弹簧测力计上画出3.5N拉力时指针所指的位置。
答案:见图6。
解析:根据题意可知,A为零刻度线处, ( http: / / www.21cnjy.com )B为4N处。将AB间的长度平均分四份,每一份就代表1N,平均分八份,每一份就代表0.5N, 3.5N处应为A下7格。
10.小华在课外探究弹簧的伸长量跟外力的变化关系,利用如图7甲所示实验装置记录了相应实验数据如下:
(1)请你帮小华完成上表的空白处。
(2)这项研究在实际中的应用是_________________
(3)分析实验数据你可以得到弹簧的伸长量跟外力的变化的关系是_________________
(4)小华作出了如图7乙三个图象,其中正确的是_____________________
钩码质量/g 0 50 100 150 200 250 300 400
指针位置/cm 2 3 4 5 6 7 7.5 7.5
弹簧伸长量/cm 0 1 2 3
答案:(1);(2)弹簧测力计;(3) 在一定范围内(或在弹性限度内),弹簧的伸长量跟外力成正比;(4)第二个。
弹簧伸长量/cm 0 1 2 3 4 5 5.5 5.5
解析:弹簧测力计是利用弹簧的伸 ( http: / / www.21cnjy.com )长量跟外力的变化关系工作的,所以这项研究在实际中的应用是制成弹簧测力计。通过表中数据看出弹簧伸长量为:指针后来位置所在的长度与指针一开始位置所在长度的差,由此可以确定表中空白处的数据。表中“钩码质量”一栏反映了外力的大小,再与“弹簧伸长量”一栏数据对比,可以看出外力越大,弹簧伸长量越大,进一步可看出弹簧的伸长量跟外力成正比。不过表中最后两列数据就不是这个关系了,所以准确的说法是:在弹性限度内,弹簧的伸长量跟外力成正比。表中数据用图像反应,正确的是第二个。因为指针最多指在7.5cm的位置,不会随外力而增大。这对应的实际情况是弹簧的形变超过了弹性限度。
11.(2013年云南中考题)小明观察 ( http: / / www.21cnjy.com )发现,弹簧测力计的刻度是均匀的,由此他猜想弹簧的伸长量与它受到拉力成正比.为了验证猜想,小明决定进行实验。
(1)要完成实验,除了需要如图8中所示的一 ( http: / / www.21cnjy.com )根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码(每个钩码质量已知)、铁架台以外,还需要的测量仪器是 。进行实验后小明记录数据如下表,表中数据明显错误的是第 次实验。
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
拉力(钩码总量)F/N 0 1 2 3 4 5 6
弹簧伸长量△L/cm 0 0.40 0.80 1.70 1.60 2.00 2.40
(2)去除错误的一组数据,在图8中作出弹簧伸长量与所受拉力的关系曲线。
(3)由图象可验证小明的猜想是 的(填“正确”或“错误”)。
(4)小华认为实验中可以用弹 ( http: / / www.21cnjy.com )簧测力计代替钩码。他的做法是:用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小,力的数值由弹簧测力计读出,你认为用弹簧测力计好,还是用钩码更好一些?答: ;理由是: 。
答案:(1)刻度尺 4;(2)如图 ( http: / / www.21cnjy.com )9;(3)正确;(4)用钩码更好 弹簧测力计难控制,施出力的大小、力的方向难以控制,弹簧的伸长量不易确定。
图1
解析:(1)要探究弹簧的伸长量与受到拉 ( http: / / www.21cnjy.com )力的关系,需要测量弹簧的伸长量和拉力,测量弹簧的伸长量就需要刻度尺;观察表中数据容易看出拉力越大,弹簧的伸长量越长,因此第4次实验数据是错误的。(2)图象中横坐标表示弹簧受到的拉力,纵坐标表示弹簧的伸长量,利用描点法就可以画出图象。(3)从图象看出,这是一条过原点的直线,是正比例函数的图象,说明弹簧的伸长量与它受到拉力成正比,因此小刚的猜想是正确的。(4)实验中,如果用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小,尽管力的数值由弹簧测力计读出,但是弹簧测力计难控制,施出力的大小、力的方向难以控制,弹簧的伸长量难以确定,因此还是用钩码好些。