初中物理弹力教学设计及反思

这是一份初中物理弹力教学设计及反思，共6页。教案主要包含了情境导入，探究导入等内容，欢迎下载使用。
新课导入
方式一 【情境导入】
多媒体播放视频:我国优秀运动员撑竿跳高比赛的情景。
导入语:撑竿跳高这一运动深受大家的喜爱,请仔细观察运动员手中撑竿和运动员身体的变化,思考产生这种变化的原因是什么。
方式二 【探究导入】
教师组织:(1)将一把直尺的两端分别搭在书上,轻压直尺使它发生形变,体验手感,撤去压力,直尺恢复原状。
(2)取一根橡皮筋,把橡皮筋拉长,体验手感,松手后,橡皮筋会恢复原来的长度。
教师引导:让学生交流观察到的实验现象,并对这些实验现象进行总结(物体受力时发生形变,不受力时又恢复原来的形状)。
教师归纳:同学们,我们在压尺子、拉橡皮筋时,感受到它们对手有力的作用,这种力在物理学上叫作弹力。板书课题——《第2节 弹力》。
电子视频 (详见电子资源)
教材知识处理
方法指点:转化法
如图7-2-1所示,用手挤压瓶子同一截面的不同部位,发现细管中的液面上升或下降,通过观察液面的升降可以判断瓶子发生形变。请几名学生上台体验表演,激发学生的积极性,进一步体会自然科学的乐趣,领悟科学探究的真谛。
图7-2-1
分析:手挤压瓶子,对瓶子施加弹力,使瓶子发生弹性形变,通过细玻璃管中的液面变化反映这种形变,这利用了转换法。
本节教材链中考
[中考解读] 本节内容中考常考考点是:①弹性和塑性的区分;②弹力的产生和应用;③弹簧测力计的原理及使用。考查题型一般为选择题、填空题以及实验探究题。
[考点对接] 1.弹力
[源起教材P7] 插图
图7.2-1 撑竿跳高
如图7-2-2所示,工人不用铁锤而使用橡胶锤铺设瓷砖,回答下列问题:
图7-2-2
(1)橡胶锤头的橡胶具有 (选填“较大的硬度”或“较好的弹性”)。
(2)橡胶锤敲击到瓷砖后会向相反方向运动,使橡胶锤弹开的力是由 (选填“橡胶”或“瓷砖”)发生形变产生的。
[答案] (1)较好的弹性 (2)瓷砖
[解析] (1)橡胶锤头的橡胶具有良好的弹性,容易发生弹性形变而产生弹力。
(2)力的作用是相互的,橡胶锤头敲击瓷砖,同时瓷砖也会对橡胶锤头施加力,故橡皮锤受到的力是由于瓷砖发生形变而产生的弹力。
[考点对接] 2. 弹簧测力计的原理及使用
[源起教材P8]
测量力的大小的工具叫作测力计。在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长。利用这个道理做成的测力计,叫作弹簧测力计。在物理实验室中常用的几种弹簧测力计如图7.2-2所示。
使用弹簧测力计的时候,首先要看清它的测量范围。加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值,否则会损坏弹簧测力计。
图7.2-2 弹簧测力计
例2 (成都中考) 小聪打扫实验室时,发现地上有头发。他想测量头发能承受的最大拉力,于是把一根头发拴在弹簧测力计上用力拉,如图7-2-3所示。下列说法正确的是( )
图7-2-3
A.弹簧测力计使用前应在受力方向上调零 B.弹簧测力计的分度值是1 N
C.头发只受到图中左侧手施加的拉力 D.一根头发能承受的最大拉力约为10 N
[解析] A 为了减小测量误差,弹簧测力计使用前应在受力方向上调零,故A正确;由图可知,图中弹簧测力计的1 N被平均分成5小格,每小格表示0.2 N,所以弹簧测力计的分度值为0.2 N,故B错误;头发受到图中左侧手和弹簧测力计的拉力,故C错误;一根头发能承受的最大拉力约为1.5 N,故D错误。
例3 (苏州中考) 如图7-2-4所示,弹簧测力计的示数为 N。
图7-2-4
[答案] 3.4
拓展材料
材料一——无处不在的弹簧
在我们的日常生活中,弹簧形态各异,处处都在为我们服务。常见的弹簧是螺旋形的,叫螺旋弹簧。做力学实验用的弹簧测力计、扩胸器的弹簧等都是螺旋弹簧。螺旋弹簧有长有短,有粗有细,扩胸器的弹簧就比弹簧测力计的粗且长,抽屉锁中的弹簧又短又细,约几毫米长。螺旋弹簧在被拉伸或被压缩时都要产生反抗外力作用的弹力,而且在弹性限度内,形变越大,产生的弹力也越大;一旦外力消失,形变也消失。有的弹簧制成片形的或板形的,叫簧片或板簧。在口琴、手风琴里有铜制的发声簧片,在许多电器开关中也有铜制的簧片,玩具或钟表里的发条是钢制的板簧,在载重汽车车厢下方也有钢制的板簧。它们在弯曲时会产生恢复原来形状的倾向,弯曲得越厉害,这种倾向越强。有的弹簧像蚊香那样盘绕,例如,实验室的电学测量仪表(电流表、电压表)内,机械钟表中都安装了这种弹簧。这种弹簧在被扭转时也会产生恢复原来形状的倾向,叫作扭簧。
形形色色的弹簧在不同场合发挥着不同的功能。
(1)测量功能
我们知道,在弹性限度内,弹簧的伸长量(或压缩量)跟外力成正比。利用弹簧这一性质可制成弹簧测力计。
(2)紧压功能
观察各种电器开关会发现,开关的两个触头中,必然有一个触头装有弹簧,以保证两个触头紧密接触,使导通良好。如果接触不良,接触处的电阻变大,电流通过时产生的热量变多,严重的还会使接触处的金属熔化。卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好;至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片,其功能都是使双方紧密接触,以保证导通良好。在盒式磁带中,有一块用磷青铜制成的簧片,利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。在订书机中有一个长螺旋弹簧,它的作用一方面是顶紧钉书钉,另一方面是当最前面的钉被推出后,可以将后面的钉送到最前面以备钉书时推出,这样,就能自动地将一个个钉推到最前面,直到钉全部用完为止。许多机器的自动供料,自动步枪中的子弹自动上膛都靠弹簧的这种功能。此外,像夹衣服的夹子,圆珠笔、钢笔套上的夹片都利用了弹簧的紧压功能。
(3)复位功能
弹簧在外力作用下发生形变,撤去外力后,弹簧就能恢复原状。很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来复位的。例如,许多建筑物大门的合页上都装了复位弹簧,人进出后,门会自动复位。人们还利用这一功能制成了自动伞、自动铅笔等用品,十分方便。此外,各种按钮、按键也少不了复位弹簧。
(4)带动功能
机械钟表、发条玩具都是靠上紧发条带动的。当发条被上紧时,发条产生弯曲形变,存储一定的弹性势能。释放后,弹性势能转变为动能,通过传动装置带动时针、分针、秒针或轮子转动。在许多玩具枪中都装有弹簧,弹簧被压缩后具有势能,扣动扳机,弹簧释放,势能转变为动能,撞击“子弹”使其沿枪管射出。田径比赛用的发令枪和军用枪支也是利用弹簧被释放后弹性势能转变为动能撞击发令纸或子弹的引信完成发令或发火任务的。
(5)缓冲功能
在机车、汽车车架与车轮之间装有弹簧,利用弹簧的弹性来减缓车辆的颠簸。
(6)振动发声功能
当空气从口琴、手风琴中的簧孔中流动时,冲击簧片,簧片振动发出声音。
材料二——奥运会撑竿跳高:跃向新高度的科技与技巧之旅
撑竿跳高,作为奥运会田径赛场上的经典项目之一,其技术、材料以及规则的发展变迁,无不反映了人类对于挑战自我、超越极限的不懈追求。撑竿跳高起源于古代人类使用木棍、长矛等撑越障碍的活动。
从木杆到现代材料——撑竿的演变
撑竿跳高,这项古老而又充满活力的运动,自1896年第一届现代奥运会起就已存在。运动员们从最初的木杆,一步步跃向了由复合材料制成的现代撑竿,每一次材料的革新,都伴随着运动成绩的飞跃。
木杆时代:最初的撑竿跳高,运动员们使用的是木制杆,下端装有三股铁叉,通过“爬杆”的方式跃过横杆。1896年,W.霍伊特用木杆创造了3.30米的成绩,夺得了奥运金牌。
竹竿时代:随着时间的推移,运动员们开始使用竹竿,这种材料轻且有弹性,促进了技术的不断改进。1912年,M.赖特首次突破4米大关,标志着撑竿跳高进入了一个新的时代。
金属竿时代:1952年,铝合金竿的出现,以其结实耐用的特性,让运动员们敢于提高握竿点,加快助跑速度,加大摆体幅度。1957年,B.古托夫斯基以4.78米的成绩刷新了世界纪录。
玻璃纤维竿时代:1961年,G.戴维斯以4.83米的成绩,创造了玻璃纤维竿的第一个纪录。1962年,国际田联正式批准使用玻璃纤维竿,这种材料的轻便和弹性,为运动员实现更高的跳跃提供了可能。
现代撑竿材料:如今,撑竿主要由复合材料制成,这些材料更轻、更有弹性,为运动员提供了更高的跳跃潜力。2024年,阿曼德·杜普兰蒂斯以6.24米的成绩刷新了男子撑竿跳高的世界纪录。
技术的革新——从“爬杆”到“摆动式”
撑竿跳高技术的演变,从最初的“爬杆”方式,到现代的“摆动式”技术,运动员们通过助跑、插杆、起跳、腾空和过杆等一系列动作,充分利用撑竿的弹性势能,不断提高跳跃高度。
规则的完善——公平与公正的体现
撑竿跳高的规则发展,从早期的简单规定,到现代的规范化和标准化,国际田联不断完善比赛规则,包括助跑距离、插杆方式、横杆高度、试跳次数等方面的规定,使得比赛更加公平、公正。
纪录的发展——各国运动员的竞技水平
男子撑竿跳新纪录诞生——瑞典的阿曼德·杜普兰蒂斯在2024年巴黎奥运会以惊人的6.25米成绩,再次刷新了世界纪录。这位年轻的运动员,用他的杆子,不仅撑起了身体,更撑起了人类极限的新高度!
材料三——胡克定律
弹力的大小和形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸(或压缩)形变来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大,把一个物体挂在弹簧上,物体越重,把弹簧拉得越长,弹簧的拉力也越大。物体发生弯曲时产生的形变叫作弯曲形变。对于弯曲形变来说,弯曲得越厉害,产生的弹力就越大。例如,把弓拉得越满,箭就射得越远。
定量研究各种形变中弹力和形变的关系比较复杂,我们经常遇到的是弹簧的拉伸(或压缩)形变。实验表明:弹簧弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。写成公式就是F=kx,其中k是比例常数,叫作弹簧的劲度系数,在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大,这个规律是英国科学家胡克发现的,叫作胡克定律。胡克定律有它的适用范围。物体形变过大,超出一定的限度,上述比例关系不再适用,这时即使撤去外力,物体也不能完全恢复原状。这个限度叫作弹性限度。
胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫作弹性形变。
材料一 无处不在的弹簧
材料二 奥运会撑竿跳高:跃向新高度的科技与技巧之旅
材料三 胡克定律
——详见电子资源
能力培优题 (详见电子资源)