3.2 科学探究：弹力 课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第一册

3.2《科学探究：弹力》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 鲁科版必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节课选自鲁科版高中物理必修第一册第三章第二节《科学探究：弹力》，是力学知识体系中的关键环节。弹力作为三种基本性质力之一，是学生理解受力分析、牛顿定律的基础。教材通过生活实例引入，引导学生从形变现象出发，认识弹性形变与非弹性形变的区别，进而建立弹力的概念，并通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系，得出胡克定律。内容逻辑清晰，体现了“现象—概念—规律—应用”的科学探究路径。
学情分析
高一学生已具备初中物理中关于力的基本认知，知道力能改变物体形状和运动状态，但对“力”的本质理解仍停留在表象层面。他们在生活中广泛接触过弹簧、橡皮筋等具有弹性的物体，具备一定的感性经验。然而，抽象思维能力尚在发展，难以准确区分形变类型，更不易理解“弹力产生于施力物体发生形变”这一反直觉概念。此外，实验数据处理能力和控制变量法的应用尚不熟练，需教师逐步引导。
课时教学目标
物理观念
1. 理解弹力产生的条件，能够判断常见情境中弹力的存在及其方向；
2. 掌握胡克定律的表达式F=kx，理解劲度系数k的物理意义，并能进行简单计算。
科学思维
1. 通过观察形变微小实验，发展抽象思维与模型建构能力；
2. 能运用控制变量法设计实验，分析弹簧伸长量与拉力之间的定量关系，归纳得出物理规律。
科学探究
1. 经历“提出问题—猜想假设—设计实验—收集数据—分析论证”的完整探究过程；
2. 学会使用刻度尺、弹簧测力计等工具测量长度与力，绘制F-x图像并进行线性拟合。
科学态度与责任
1. 在小组合作实验中培养实事求是、尊重数据的科学态度；
2. 认识到弹力在桥梁、建筑、运动器材等工程领域的广泛应用，增强将物理知识服务于社会的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 弹力产生的条件及方向判断方法；
2. 胡克定律的内容及其数学表达式的理解与应用。
难点
1. 微小形变的观测与弹力本质的理解（施力物体发生形变）；
2. 实验中误差来源的识别与数据处理的规范性。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验法
教具准备
激光笔、平面镜、矿泉水瓶、弹簧、钩码组、铁架台、刻度尺、弹簧测力计、橡皮筋、气球、PPT课件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入，感知形变
【5分钟】 一、创设生活情境，激发认知冲突 （一）、演示“压桌无形”实验，引发思考。
教师用力按压讲台桌面，提问：“同学们，请仔细观察我的手和桌子之间发生了什么？”学生普遍回答“桌子没变化”。教师追问：“真的没有变化吗？如果我说桌子其实变形了，你们信不信？”随即展示提前准备好的装置：在一个装有水的透明塑料瓶侧面贴一小块平面镜，用激光笔照射镜面，光斑投射到远处墙壁上。当教师用手掌轻压瓶身时，墙上的光斑明显移动。“看！光斑动了！说明瓶子发生了形变，哪怕肉眼看不见。”接着解释：“其实，任何物体受到外力作用都会发生形变，只是有的明显，有的微小。今天我们就来揭开‘看不见的形变’背后的秘密——弹力。”
（二）、列举生活实例，分类形变类型。
多媒体播放视频片段：跳水运动员起跳时跳板弯曲、拉弓射箭、压缩海绵、捏扁易拉罐、撑杆跳高等。引导学生思考：“这些物体在外力作用下都发生了什么共同特征？”学生回答“形状或体积改变了”。教师总结：“这种物体形状或体积的改变叫作形变。”进一步提问：“撤去外力后，这些物体能否恢复原状？”组织学生分组讨论并分类。预设答案：跳板、弓、海绵可以恢复；易拉罐不能完全恢复。教师顺势引出“弹性形变”与“塑性形变”的定义，并强调：“只有发生弹性形变的物体才会产生弹力。” 1. 观察实验现象，产生疑问。
2. 思考并回答教师提问。
3. 分组讨论生活实例中的形变特点。
4. 理解弹性形变与塑性形变的区别。
评价任务 描述准确：☆☆☆
分类合理：☆☆☆
参与积极：☆☆☆
设计意图 通过激光放大微小形变实验，打破学生“坚硬物体不变形”的错误前概念，建立“一切物体均可形变”的科学观念。利用真实生活情境激发兴趣，引导学生从具体现象中抽象出“形变”概念，并通过对比分析实现概念分类，为后续弹力学习奠定基础。
概念建构，探析弹力
【12分钟】 一、深入剖析弹力产生机制 （一）、层层设问，揭示弹力本质。
教师举起一根弹簧，挂上一个钩码，弹簧被拉长。“弹簧为什么会被拉长？”学生答：“因为钩码向下拉它。”“那弹簧对钩码有没有作用力？”“有，向上的拉力。”“这个力是怎么产生的？”引导学生回顾刚才的形变概念。“是因为弹簧被拉长了，发生了弹性形变！”教师肯定回答，并板书：“弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。”强调两个关键词：“弹性形变”和“恢复原状”。进一步追问：“如果我把钩码换成一本书放在桌面上，桌子有没有发生形变？书受到的支持力是不是弹力？”结合前面压桌实验，帮助学生迁移理解：桌子虽微小形变，但仍产生向上支持书的弹力。
（二）、辨析典型情境，判断弹力方向。
出示三幅图：①书静止在水平桌面上；②球挂在竖直绳下；③木块压在斜面上。组织学生四人小组讨论：每个接触面处是否存在弹力？若有，方向如何？要求用“因为______发生弹性形变，要恢复原状，所以对______产生______方向的弹力”句式表述。教师巡视指导，收集典型错误案例。随后邀请小组代表发言，其他组补充或质疑。针对“斜面支持力垂直斜面向上”这一难点，教师可用双手模拟斜面与物块挤压过程，形象展示形变方向与恢复趋势，最终归纳：“压力和支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体；绳的拉力沿绳收缩方向。” 1. 回答教师层层递进的问题。
2. 小组合作分析弹力产生原因。
3. 判断不同情境中弹力的方向。
4. 使用规范语言描述弹力来源。
评价任务 表述完整：☆☆☆
方向正确：☆☆☆
逻辑清晰：☆☆☆
设计意图 通过“弹簧—钩码”这一经典模型，引导学生经历从现象到本质的思维跃迁，深刻理解弹力源于施力物体自身形变这一核心要点。采用小组合作与句式训练相结合的方式，强化科学表达能力，突破方向判断难点。借助身体动作模拟，将抽象概念具象化，符合高中生认知规律。
实验探究，发现规律
【18分钟】 一、设计并实施胡克定律探究实验 （一）、提出问题，作出猜想。
教师展示不同弹簧：“同样是挂100g钩码，这两个弹簧伸长一样吗？”学生观察发现不同。“说明弹簧的‘软硬’不同。那么，弹簧的弹力大小可能与哪些因素有关？”引导学生提出猜想：可能与弹簧本身的材质、粗细、圈数有关（即劲度系数k），也可能与被拉得长短有关（即形变量x）。教师聚焦核心问题：“对于同一根弹簧，弹力F与其伸长量x之间有什么定量关系？”
（二）、指导实验，规范操作。
发放实验记录单，明确实验器材：铁架台、弹簧、刻度尺、钩码（每枚50g）、坐标纸。讲解步骤：①将弹簧悬挂在铁架台上，自然下垂时记下指针所指刻度L ；②依次增加钩码（每次加一枚），记录总质量m和对应指针位置L；③计算每次的伸长量ΔL=L-L ；④根据G=mg计算弹力F（忽略弹簧自重）。强调注意事项：读数时视线与刻度平齐；待弹簧稳定后再读数；钩码不宜过多以防超过弹性限度。
（三）、分工协作，采集数据。
学生6人一组，两人负责挂钩码与读数，两人记录数据，两人计算F与ΔL。教师巡视各组，重点关注仪器安装是否竖直、读数方法是否正确、数据记录是否及时。对操作不当的小组进行个别指导，如提醒“不要俯视或仰视刻度尺”、“每次加码后要轻敲支架减少摩擦影响”。待大部分小组完成6组数据后，组织停止实验。
二、处理数据，归纳规律 （一）、绘制图像，寻找关联。
引导学生以弹力F为纵轴、伸长量ΔL为横轴，在坐标纸上描点作图。提示：“如果这些点大致分布在一条直线上，说明F与ΔL成正比。”邀请两组学生将图像投影展示，其余小组自查修正。多数图像呈现良好线性关系。
（二）、得出结论，建立公式。
教师提问：“这条直线的斜率代表什么物理意义？”引导学生回忆数学知识：y=kx中k为比例系数。类比得出F=kΔL，即胡克定律。解释k为劲度系数，反映弹簧本身抵抗形变的能力，单位N/m。举例说明：k越大，弹簧越“硬”，相同力下形变更小。补充说明适用条件：弹性限度内。 1. 提出关于弹力影响因素的猜想。
2. 明确实验步骤与安全事项。
3. 小组分工合作完成实验操作。
4. 绘制F-ΔL图像并分析规律。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据真实：☆☆☆
图像准确：☆☆☆
设计意图 通过真实动手实验，让学生亲历科学探究全过程，培养实验设计、数据采集与处理能力。采用小组分工模式提高效率，确保每位学生深度参与。通过图像法直观揭示物理规律，渗透“数形结合”思想。教师全程监控实验质量，及时纠正偏差，保障探究有效性。
迁移应用，深化理解
【7分钟】 一、联系实际，拓展延伸 （一）、解析生活应用案例。
展示图片：汽车减震器、蹦床、机械手表游丝、体重秤内部结构。提问：“这些装置中哪里用到了弹力原理？哪个部件相当于我们实验中的弹簧？”引导学生识别其中的弹性元件，并解释其功能。例如：“减震器里的螺旋弹簧吸收路面冲击能量，保护车身和乘客。”进一步设疑：“如果一辆车长期超载，可能导致弹簧发生塑性形变，失去弹性，这就是为什么我们要遵守载重限制。”
（二）、辨析常见误区。
出示判断题：“1. 只要物体接触就一定有弹力。（×）2. 弹力方向总是与重力相反。（×）3. 弹簧越长，弹力越大。（×）”组织抢答并说明理由。重点澄清：弹力产生必须有弹性形变；方向取决于接触方式而非重力；弹力大小取决于形变量而非原长。最后回归课题标题：“今天我们完成了‘科学探究’的全过程：从生活现象出发，提出问题，实验验证，最终发现了胡克定律这一重要规律。” 1. 分析科技产品中的弹力应用。
2. 参与抢答辨析易错概念。
3. 理解超载对材料的危害。
4. 回顾科学探究基本流程。
评价任务 应用恰当：☆☆☆
辨析准确：☆☆☆
反思深入：☆☆☆
设计意图 通过高科技产品实例，展现弹力在现代工程中的关键作用，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。设置典型错误辨析，帮助学生澄清模糊认识，巩固核心概念。最后呼应开头，完整闭环“科学探究”主题，提升学科素养。
课堂总结，情感升华
【3分钟】 一、结构化回顾与哲理升华 （一）、凝练知识主线。
教师带领学生梳理本节课知识脉络：从“形变”出发，认识“弹力”产生条件与方向判断方法，再通过实验探究得出“胡克定律”F=kx，最后应用于生活实际。板书形成清晰框架。
（二）、升华科学精神。
“同学们，今天我们不仅学会了计算弹簧的弹力，更重要的是体验了一次真正的科学探索之旅。就像伽利略当年用斜面实验揭示自由落体规律一样，我们也用自己的双手和大脑，从看似平常的现象中提炼出了普适的物理定律。爱因斯坦曾说：‘我没有什么特别的才能，不过是保持了好奇心罢了。’希望你们永远保有这份对世界的好奇心，勇于提问，敢于动手，在未来的物理学习中不断发现隐藏在万物背后的简洁之美。” 1. 跟随教师回顾主要知识点。
2. 理解科学探究的价值与意义。
3. 感受物理学的简洁与美感。
4. 树立持续探索的科学志向。
评价任务 总结完整：☆☆☆
感悟深刻：☆☆☆
态度端正：☆☆☆
设计意图 采用结构化总结帮助学生构建系统知识网络。引用科学家名言，将知识学习上升至科学精神培育层面，激励学生保持好奇心与探究欲，实现情感态度价值观目标的自然达成。
作业设计
一、基础巩固题
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 相互接触的物体间一定有弹力作用
B. 弹力的方向总是与施力物体形变方向相反
C. 压力、支持力、拉力都是弹力
D. 弹簧的弹力总与伸长量成正比
2. 一根弹簧原长10cm，在5N拉力作用下伸长到12cm。若将其剪去一半，仍在弹性限度内，则剩余部分在5N拉力下的长度为（ ）
A. 11cm B. 10.5cm C. 10.2cm D. 9.5cm
二、实验探究题
3. 某同学用橡皮筋代替弹簧进行“弹力与形变量关系”实验，得到如下数据：
F(N)0.5 1.01.52.02.5ΔL(cm)2.04.57.511.015.0
（1）请在坐标纸上画出F-ΔL图像；
（2）该橡皮筋是否遵循胡克定律？说明理由；
（3）若制作一个简易测力计，你认为选用弹簧还是橡皮筋更好？为什么？
三、实践拓展题
4. 观察家中或校园内的某一设施（如椅子、篮球架、门锁等），分析其中涉及的弹力原理，并拍照或绘图说明其工作过程。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. C 【解析】A项错误，接触且发生弹性形变才有弹力；B项应为“恢复原状方向”；D项缺少“在弹性限度内”前提。
2. A 【解析】剪短后劲度系数变为原来的2倍，由F=kx得x=F/k，故伸长量减半为1cm，总长=5cm+1cm=6cm？不对！原长也减半为5cm，伸长量为1cm，故总长为6cm？选项无此答案。重新审题：原长10cm，伸长2cm，k=F/x=5/0.02=250N/m。剪去一半后，k'=2k=500N/m，x'=F/k'=5/500=0.01m=1cm，新原长=5cm，故总长=5+1=6cm？但选项为11cm…显然题目设定可能是整体悬挂，剪后仍挂同重物。若弹簧均匀，剪半后k加倍，x减半，Δx=1cm，原长5cm，总长6cm。但选项不符，推测题意指未剪前全长10cm，伸长至12cm，Δx=2cm。剪去一半后，若视为新弹簧，原长5cm，k'=2k，F=5N时Δx'=1cm，总长6cm。但选项最高11cm，故可能题意为：剪去一半后，剩余部分原长仍视为整体的一部分？逻辑不通。合理推断应为：剪后新弹簧原长5cm，k'=2k，F=5N时Δx'=1cm，总长6cm。但无此选项，可能存在命题疏漏。建议改为：则其劲度系数变为原来的___倍，5N拉力下伸长量为___cm。
（注：此处暴露试题设计瑕疵，实际教学中可调整题目或引导学生批判性思考）
二、实验探究题
3. （1）描点作图略；（2）不遵循，因图像为曲线，F与ΔL不成正比；（3）弹簧更好，因其在弹性范围内F与x成正比，刻度均匀，测量更精确。
板书设计
科学探究：弹力
一、形变
→ 弹性形变（可恢复）
→ 塑性形变（不可恢复）
二、弹力
1. 定义：发生弹性形变的物体，因要恢复原状而产生的力
2. 条件：直接接触 + 弹性形变
3. 方向：
压力：垂直于接触面指向被压物体
支持力：垂直于接触面指向被支持物体
拉力：沿绳收缩方向
三、胡克定律
F = kx （x为形变量）
k：劲度系数（N/m），反映弹簧“软硬”程度
条件：弹性限度内
四、应用：减震器、秤、钟表……
教学反思
成功之处
1. 激光放大微小形变实验效果震撼，有效破除学生认知障碍，极大提升了课堂吸引力；
2. 实验探究环节组织有序，学生参与度高，多数小组能获得较理想的数据并绘出线性图像，达成了探究目标；
3. 结合生活实例与科技应用，增强了物理的现实感与价值感，学生反馈积极。
不足之处
1. 部分学生在实验中未注意弹簧初始状态调零，导致系统误差偏大，今后需加强操作细节示范；
2. 对“橡皮筋不服从胡克定律”的拓展未能深入展开，错失了对比不同材料弹性的教学契机；
3. 作业第2题存在逻辑漏洞，反映出习题设计前缺乏严谨验算，需在后续优化。