El contenido de enseñanza de esta clase es novedoso y la forma es vívida. Incluye explicaciones, experimentos, demostraciones, discusiones, inducciones y ejercicios. Puede ser una típica clase de enseñanza experimental basada en la investigación. Hemos cambiado la perspectiva del aula y hemos realizado algunas exploraciones para educar a los estudiantes sobre métodos de investigación científica, permitiéndoles volver a entrar en el camino de la exploración como científicos y apreciar el espíritu de exploración de los científicos.
Objetivos docentes
1. Profundizar en la comprensión de la relación entre fuerza elástica y deformación, y conocer las condiciones para la generación de fuerza elástica
2. Obtenga la relación entre la fuerza elástica y la extensión del resorte a través de experimentos. Relación a largo plazo;
3. Aprenda el método científico utilizado en esta pregunta;
4. trabajo en equipo y estimular la curiosidad de los estudiantes;
5. Mejorar la capacidad de los estudiantes para analizar y resolver problemas prácticos y experimentar la emoción del éxito.
Enfoque docente
La relación entre la fuerza del resorte y el alargamiento del resorte.
Dificultades didácticas
Cómo procesar datos experimentales.
Métodos de enseñanza
Métodos experimentales, métodos de conversación.
Preparación antes de la clase
Preparación del profesor: (báscula de resorte, código de gancho, regla, marco de hierro) 12 juegos, material didáctico CAI, cabina multimedia.
Preparación del alumno: pizarra triangular, bolígrafo, papel borrador.
Lugar docente
Laboratorio multimedia de física.
Disposición de clases
1 periodo de clase.
Proceso de enseñanza
1. Repasar conocimientos e introducir temas
Profesor: [Presentación multimedia] 1. ¿Qué es la elasticidad? ¿Cuál es la dirección de la elasticidad? Dar ejemplos.
2. ¿Cuáles son las condiciones para la elasticidad?
3. ¿Qué son la deformación y la deformación elástica?
Estudiantes: Recuerdan y responden.
Profesor: corrija y resuma las respuestas de los estudiantes y utilice multimedia para mostrar las respuestas.
1. Un objeto deformado ejercerá una fuerza sobre el objeto que está en contacto con él porque quiere volver a su forma original. Esta fuerza se llama elasticidad.
Por ejemplo, si un libro se coloca sobre una mesa horizontal y está sujeto a la fuerza elástica ejercida por la mesa sobre el libro, la dirección de la fuerza elástica es perpendicular a la mesa y apunta hacia el libro. ; la dirección de la fuerza elástica sobre la mesa es perpendicular a la mesa y hacia abajo.
La lámpara eléctrica que cuelga debajo del cable está sujeta a la fuerza elástica del cable sobre la lámpara eléctrica, y la dirección de la fuerza elástica apunta a la dirección de contracción de la cuerda a lo largo de la cuerda.
2. La condición de elasticidad es que dos objetos estén en contacto entre sí y sufran deformación elástica.
3. El cambio en la forma o volumen de un objeto se llama deformación; cuando un objeto se deforma, si se elimina la fuerza externa, el objeto puede volver a su forma original. Esta deformación se llama deformación elástica.
Profesor: [Se muestra en la proyección] Si tiras del resorte con la mano, el resorte se estirará. Cuanto mayor es la fuerza, mayor se estira el resorte. Suelte el resorte con la mano e inmediatamente volverá a su forma original. Analice el principio experimental de la demostración.
Salud:...
Profesor: Analiza y hace preguntas.
Un resorte se estira cuando se tira de él, y su fuerza elástica es igual a la fuerza externa. Cuanto mayor sea la extensión del resorte, mayor será la fuerza elástica. Se puede ver: alargamiento (razón) → deformación (razón) → elasticidad. Entonces, ¿cuál es la relación cuantitativa entre elasticidad y alargamiento? En esta clase, los estudiantes exploran esta relación a través de experimentos.
Segundo, exploración experimental
Profesor: [Preguntas para pensar sobre proyección multimedia]
1. ¿Qué método se utiliza para aplicar fuerza al resorte?
2. ¿Cómo determinar la elasticidad?
3. ¿Qué datos hay que medir? ¿Cómo registrar datos?
4. ¿Se estirará demasiado el resorte?
5. ¿Cuál es el alargamiento del resorte? ¿Con qué medida?
Maestro: Lea el texto, discuta las preguntas en grupos de cuatro en las mesas delantera y trasera, forme una respuesta unificada y escríbala en el papel borrador, y prepárese para enviar representantes para responder.
Estudiantes: Leen el texto y lo discuten activamente.
Profesor: Patrulla por el laboratorio y pregunta sobre la situación.
......
Profesor: Por favor responda las preguntas una por una.
El profesor y los alumnos * * * resumieron juntos:
1. Aplicar tensión al resorte a través del código del gancho para colgar
2. condición de equilibrio de dos fuerzas, el gancho Cuando el código está equilibrado, la fuerza elástica generada por el resorte es igual a la gravedad del código del gancho.
3. Los datos a medir en el experimento son: la longitud original del resorte y la longitud del resorte correspondiente a cada código de gancho. Los datos se pueden registrar en tablas o en números reales ordenados.
4. La tensión aplicada al resorte no debe ser demasiado grande para evitar que el resorte se estire demasiado más allá de su límite elástico.
5. La diferencia entre la longitud cuando el resorte está enganchado y la longitud cuando no está enganchado con una regla es el alargamiento del resorte.
Profesor: Entregar instrumentos musicales a los alumnos, un juego por cada cuatro alumnos.
Estudiantes: Los estudiantes discutieron y obtuvieron el método experimental:
Fije el extremo superior del resorte en el soporte del marco de hierro. Cuando el gancho en el extremo inferior esté estacionario, el. La fuerza elástica es igual a la gravedad del peso, de modo que se mide la fuerza elástica F y se mide el alargamiento X (o longitud total) del resorte cuando se suspende un peso de una balanza fijada en un soporte vertical.
Estudiantes: Los estudiantes hacen experimentos y registran los datos experimentales en una lista.
Profesor: Inspeccionar el laboratorio, comprobar, orientar y dejar que los alumnos piensen más. Verifique aleatoriamente las tablas de estadísticas de los estudiantes (puede haber muchas tablas) y muéstrelas en el stand experimental. Luego la tabla de referencia queda de la siguiente manera:
1
2
Tres
Cuatro
Cinco
Seis
Siete
Ocho
Nueve
10
x
x0
x1
x2
δx
δx 1
δx2
m
m1
Oferta monetaria 2
F
F1
Segunda generación
Indique a los estudiantes que conviertan los datos de la tabla en pares ordenados de números reales: (f, δx)
1, (F1, δx 1)2, (F2, δx2)3, ( F3, δx3)...
El uso de conocimientos matemáticos ayudará a los estudiantes a dibujar puntos en el sistema de coordenadas rectangulares F-δX.
Profesor: Demostrar el método de procesamiento de datos a partir de los datos de medición de la tabla diseñada por los estudiantes.
[Demostración multimedia] Gráficos de demostración:
1. Establezca un sistema de coordenadas rectangular plano con la fuerza elástica como ordenada y la extensión del resorte como abscisa; > 2. Dibuje puntos en el papel cuadriculado según los datos de medición;
3. Según la distribución y dirección de los puntos en el gráfico, intente dibujar una curva suave (incluidas líneas rectas). Es posible que los puntos dibujados no estén necesariamente exactamente en esta curva, pero se debe prestar atención a que los puntos a ambos lados de la curva sean aproximadamente iguales.
Estudiantes: Los estudiantes procesan datos...
Profesor: Verifique el procesamiento de datos de los estudiantes, muestre algunos resultados en multimedia y haga comentarios. Reconocer los buenos y modificar y alentar los malos.
Profesor: 1. Adivina la relación funcional de F-δx a partir de la imagen de F-δx
2. ¿Por qué está determinada la constante en la imagen?
Estudiante: Discuta las respuestas.
Profesor: [Pantalla de proyección] 1.
Con base en la suposición de la imagen, se obtiene la función: f = kx
2. La unidad de la constante en la expresión de la función es: N/m, que se denomina coeficiente de rigidez.
En tercer lugar, resuma con base en el experimento
Maestro: resuma los pasos experimentales con base en el proceso experimental.
Estudiantes: Los estudiantes resumen en papel borrador.
Profesor: [Presentación multimedia] Resumir varios grupos de alumnos.
1. Mida el alargamiento (o longitud total) y la tensión (o calidad del gancho) del resorte, regístrelo en una lista y pruebe tantos conjuntos de datos como sea posible; >2, convierta los datos registrados en pares ordenados de números reales;
3 Con la fuerza como ordenada y la extensión del resorte como abscisa, dibuje puntos en el papel cuadriculado según los datos medidos. >
4. De acuerdo con la distribución y dirección de cada punto en la imagen, intente dibujar una curva suave (incluidas líneas rectas). Conecte los puntos de modo que tantos puntos como sea posible caigan en la curva, y los puntos que no pueden caer en la curva deben distribuirse aproximadamente simétricamente en las dos curvas.
5. Escribe la función representada por la curva con la extensión del resorte como variable independiente.
Profesor: Resume las conclusiones experimentales.
Sheng: Dentro del límite elástico, el tamaño de la fuerza del resorte F es proporcional a la longitud de la extensión del resorte δ x.
Cuarto, Expansión Experimental
Maestro: Estudiantes, hemos discutido la relación entre la elasticidad y el alargamiento del resorte, y la conclusión es: si el resorte se comprime, la elasticidad del resorte aumentará. ¿Qué tiene que ver con la longitud del resorte que se comprime?
Estudiante: Experimento de exploración del estudiante...
Concluyó que dentro del límite elástico, el tamaño de la fuerza del resorte F es proporcional a la longitud de compresión del resorte δ x.
Verbo (abreviatura de verbo) Análisis de ejemplo
Profesor: [Demostración multimedia] Título: La relación entre la longitud L del resorte y la fuerza elástica medida experimentalmente es como se muestra en la cifra. Encuentre:
(1) ¿Cuál es la longitud original del resorte?
(2)¿Cuál es el coeficiente de rigidez?
Estudiantes: Los estudiantes piensan y expresan sus ideas.
Profesor: [Multimedia da el proceso de solución] Solución: La longitud del resorte cuando no hay fuerza elástica es igual a la longitud original. Según la figura, la longitud original del resorte es l0 = 15 cm.
Según la definición de coeficiente de rigidez:
Como se puede ver en la figura, cuando la extensión del resorte δx = (25 cm-15 cm) = 10 cm, la fuerza elástica δ f = 50n, entonces n/m = 500n/m..
6. Ejercicios en el aula (desarrollo potencial, pensamiento ascendente)
Profesor: [Multimedia] Muestre las preguntas primero y luego muestre. las respuestas una vez que los estudiantes hayan terminado.
Ejemplo: al explorar la relación entre la elasticidad y el alargamiento del resorte, un estudiante dibujó cuatro puntos de coordenadas A, B, C y D en el gráfico basándose en datos experimentales.
(1) Dibuje el diagrama F-δx basado en los cuatro puntos de coordenadas A, B, C y D.
(2) Según el diagrama, si la longitud original; del resorte es de 50 cm, es necesaria ¿Cuánta tensión se requiere para extender el resorte a 75 cm (aún dentro del límite elástico)?
Solución analítica: (1) Como se muestra en la figura, se considera que los cuatro puntos de coordenadas están básicamente en una línea recta, de modo que están distribuidos uniformemente en ambos lados de la línea recta, lo que puede reducir los errores accidentales.
(2) Problema k = 600/20 (n/cm) = 30n/cm. Según f = kδ L, la fuerza de tracción f = 30× (75-50) n = 750n.
7. Ejercicios de refuerzo familiar
1. El experimento muestra que el tamaño de la fuerza del resorte F y la deformación X del resorte tienen la siguiente relación: F = KX. La siguiente afirmación es correcta ().
La k en la fórmula refleja las propiedades del resorte específico.
B.k es proporcional a la fuerza externa sobre el resorte.
C.x es la longitud del resorte después de extenderlo o acortarlo.
d Divida un resorte en dos secciones y el tamaño de k se reducirá a la mitad.
2. Hay tres resortes idénticos. La longitud original es de 10 cm. Después de colgar un peso G en cada resorte, la extensión del resorte es de 1 cm. Ahora conecte los tres resortes en serie para formar un resorte largo. Luego cuelgue el peso G, entonces la longitud total de los tres resortes es ()
31 cm
33 cm
Aproximadamente 36 cm de largo
Diámetro 30,3 cm
3. Un resorte ligero tiene un extremo superior fijo y un objeto con un peso de g colgando del extremo inferior. La longitud del resorte es L1. Si el extremo inferior del resorte está fijo y se coloca el mismo peso en el extremo superior, la longitud del resorte es L2, la longitud natural del resorte es y el coeficiente de rigidez es.
4. Debido a que el resorte original estaba dañado, la escala del resorte fue reemplazada por un resorte nuevo. Después de la prueba, el índice es 2N cuando no se cuelga ningún peso y 92N cuando se cuelga un peso de 100N. Luego, cuando la lectura es 20N, el peso real del peso colgante es.
Guía didáctica
El contenido de esta lección es muy simple y, en última instancia, se reduce a la ley de Hooke: f = kx. Si los estudiantes se ven obligados a memorizar de memoria y entrenarse para los exámenes, podrán dominarlo el 98% de las veces y, al mismo tiempo, podrán ahorrarse una lección. Pero en la enseñanza de física en la escuela secundaria, deberíamos explorar los materiales didácticos ideológicamente. Educar a los estudiantes sobre los métodos de investigación de las ciencias físicas, cultivar el interés en la investigación experimental, explorar la teoría y dedicarse a carreras científicas. Estas enseñanzas deberían penetrar en la enseñanza específica en el aula. La enseñanza que explora la relación entre la elasticidad y el alargamiento del resorte no sólo se centra en cultivar la capacidad de los estudiantes para resolver problemas con F=kx, sino que también se centra en el impacto de los métodos de investigación de los estudiantes en las ciencias físicas. En la enseñanza de esta clase, se destaca un método general para aprender ciencias físicas: "Observar fenómenos, análisis preliminar → investigación experimental → adivinar → dibujar reglas → repetir experimentos y probar conclusiones".
Este tipo de ciencia La educación metodológica, al tiempo que enseña conocimientos específicos, permite a los estudiantes comprender los métodos generales de estudio de las leyes físicas. Esto es tan importante como aprender conocimientos físicos específicos porque es beneficioso para los estudiantes a lo largo de sus vidas.
Materiales de referencia:
[1] "Diálogo sobre cultura deportiva" Jiang Shuigan, Beijing Science Press, 2002
[2] "Diseño de optimización de Zhihong" Ren Zhihong Prensa de Hainan Nanfang 2004.
[3] "Recopilación de libros de texto" Ding Jiangqishi, Beijing People's Education Press, Yanbian Education Press, 2002.
[4] Escuela secundaria superior a tiempo completo (obligatoria) "Física" Volumen 1 People's Education Press
[5] Enciclopedia de la enseñanza de la escuela secundaria china (Volumen de Física) Yan Jinfeng Shenyang Editorial 1990.