高中物理第3章第2节形变与弹力备课资料鲁科版必修1

形变与弹力-备课资料

一、可能问题及预案

1.强调不损坏物体，并要注意安全；

2.实验设计有一定难度，教师给予适当提示，并强调注意实验安全； 3.学生实验目的性不强，教师应帮助设计表格，帮助归纳. 二、评价标准

学生能针对问题提出自己的看法，并能举出一个以上相关实例；

学生间能积极参与问题的讨论，若能基于实例和逻辑推理而敢于质疑更好； 教师应主动参与学生的讨论，并引导他们逐步建立概念；

学生应认真观察或进行实验，填写观察或简明实验记录，并根据问题作简明的分析； 鼓励学生努力思考，勇于探索有关弹力的神奇现象. 三、绳、弹簧（或橡皮绳）、杆产生的弹力特点 （1）形变的分类和弹力产生的机理：

物体在外力作用下的形变可分为：拉伸形变、压缩形变、剪切形变、扭转和弯曲形变，但从根本上讲，形变分为：拉伸压缩和剪切形变.

拉伸压缩形变的程度用线性形变描述；剪切形变是指用平行截面间相对滑动的位移与截面垂直距离之比来描述称为剪切形变；弯曲形变：以中性层为界，靠近上沿发生压缩形变的程度增加，靠近下沿拉伸越大，即上下边沿贡献最大，中性层无贡献.实际应用中典型的就是钢筋混凝土梁，下部钢筋多利用其抗拉能力，上部利用混凝土抗压能力，工业中的工字钢、空心钢管等构件既安全又节省材料；扭转形变实质上是由剪切形变组成，内外层剪切应变不同，因此应力也不同.靠外层应力较大，抵抗扭转形变的作用主要由外层承担，靠近中心轴线的材料几乎不大起作用，工业中的空心柱体就是典型的应用. （2）区别：

细绳只能发生拉伸形变，即只能提供因收缩而沿轴向里的弹力，但弹力的产生依赖于细绳受到的外力和自身的运动状态.由一种状态突变到另一种状态时，受力和运动状态将发生突变，将此点称为“拐点”；弹簧能发生拉伸和压缩形变，能提供向里和向外的弹力，弹力的产生是由于在外力作用下而引起的形变，形变不发生变化，弹力不变；轻杆：拉伸、压缩、剪切形变、弯曲、扭转形变均能发生，既能产生沿轴向方向上的弹力，又能产生沿截面方向上的弹力，取决于外力作用的情况.以上模型均不计自身的重力而引起的形变. 1.“绳”在物理学上是个绝对柔软的物体，它只产生拉力（张力），绳的拉力沿着绳的方向并指向绳的收缩方向.它不能产生支持作用.

绳产生弹力时，无论产生较大或较小的弹力其伸长量很微小，往往忽略不计.因此，使绳子产生弹力的外力消除或发生变化时，绳子中的张力也立即消失或发生变化，不需要形变恢复时间.一般题目中所给的细线在不加特殊说明时，均可按此模型处理.

2.弹簧（或橡皮绳）可以产生拉伸和压缩的弹力，即弹簧可对物体产生支持力.弹簧只能产生沿弹簧轴线方向的力，不能产生与轴线成不等于0°和180°夹角的力.

弹簧（或橡皮绳）的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，当使弹簧产生形变的外力撤除的瞬间，由于弹簧的长度还没有发生变化.其弹力的大小往往可以看成不变，这是与绳的弹力的区别之处.

3.杆可以产生拉伸和压缩形变的弹力，同时还可以产生与杆任何夹角的弹力，所以它既可以拉物体，也可以支持物体，还可以对物体施加与杆成任何夹角的力.

一般对杆产生的弹力，认为杆的形变很小，其形变也可不计，故杆产生的弹力随外界因素的变化也可产生“突变”情况.

4.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秤、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秤的粗且长；在抽屉锁里，弹簧又短又细，约几毫米长；有一种用来紧固螺母的弹簧垫圈，只有一圈，在紧固螺丝螺母时都离不开它.螺旋弹簧在拉伸或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，在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（电流计、电压计）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，叫做扭簧.

形形色色的弹簧在不同场合下发挥着不同的功能： （1）测量功能

我们知道，在弹性限度内，弹簧的伸长（或压缩）跟外力成正比.利用弹簧这一性质可制成弹簧秤.

（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大，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订书时推出，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，分、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，撞击小球沿枪管射出.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射击任务的. （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. 5.验证物体发生微小形变应注意的问题

一切自然科学都来自实践，都是在对自然现象观察的基础上，从科学实验和生产实践中

总结发展起来的.物理学的发展也是如此.物理学是一门实验科学，在物理学中，每个概念的建立、每个定律的发现，都有其坚实的实验基础.因而在物理教学中实验教学就显得尤为重要了.

在实验教学实践的活动中，往往有这样一种情况，就实验及其操作步骤来说没有什么不妥之处，但学生却不易理解，甚至产生错觉或疑惑，不能正确地思维，更不能得到自己确信的结论.因此，我们在进行实验研究时，实验教学程序，必须一切从学生出发，从学生的认知结构、知识层次、心理因素等出发，应该设身处地地为学生着想.实验教学程序不能使学生产生错觉，不能使学生对实验现象和结果似信非信.我们应该针对学生的好奇心，适当设疑、激发兴趣；根据教学内容和学生心理状况，给演示配以适当讲解或讨论，并在能使学生接受的条件下层层深入；实验力求直观简明、形象生动，便于学生进行直觉思维；针对学生在实验观察和思维上的种种难点，进行通俗的讲解和比喻，甚至可辅以另一简单的实验或实例来加以说明，以确保实验教学的效果.下面就谈谈“验证物体发生微小形变实验”的实验教学程序.

高一物理教材在“弹力”这部分内容中指出：任何物体受到任意小的力都要发生形变；不发生形变的物体是不存在的.为了说明这一点，书本上介绍了用手挤压装满水的带有细玻璃管的圆形玻璃瓶，通过观察挤压时细管中有色水面的上升来得出结论.这个实验的原理可简述为：

玻璃瓶受力——形变——容积减少（认为液体不可压缩）——水往上升 然而在实验中，学生观察后常会产生两个错觉：（1）瓶不是玻璃的；（2）手握着玻璃瓶，手传热给玻璃瓶，使瓶内的水受热膨胀.为了避免学生产生上述错觉，好多老师调整了实验教学程序，采取了下列改进措施：

（1）演示前先用金属棒敲瓶子，或请学生看一看、摸一摸，使学生确信这是玻璃瓶.

（2）实验中把圆玻璃瓶换成横截面为椭圆的扁玻璃瓶.这样，当瓶子椭圆截面的短半轴方向受压力时（如图4-2-7所示）水柱上升；当瓶子椭圆截面的长半轴方向受压力时（如图4-2-8所示）水柱下降.如果前者能够用“受热膨胀”来解释的话，那么后者用“受热缩小”是解释不通的.由此可见水柱高度变化的原因并非受热膨胀.

图4-2-7 图4-2-8

学生错觉消除了，但是新的疑问又产生了，上面的演示不能使学生确信，不论水柱上升还是下降，都是由于受力形变的缘故.这时不少教师向学生作出解释：在瓶子椭圆截面的周长基本不变的情况下，椭圆截面短半轴受压力后变短了，即截面积变小，容积变小，水柱上升；而椭圆截面的长半轴受压力后，长半轴变短了，但同时短半轴变长了，且长半轴和短半轴的乘积增大了，则截面积变大，容积变大，水柱下降.对此学生还是不易理解的，因为高一学生对于椭圆的一些知识还是生疏的，数学知识还不够.

那么怎样从学生实际出发，使学生接受不论水柱是“上升”还是“下降”都是由于受力形变的缘故呢？对此我们可以用一个简单实例进行类比.大家天天都挤牙膏，具有挤牙膏的经验.牙膏壳的截面可近似看作是一个椭圆，我们可以启发学生：挤牙膏你是怎么挤的？沿短半轴方向挤还是沿长半轴方向挤？如果挤出的牙膏太多了，要使挤出的牙膏缩回去一些，你怎么办？你是沿短半轴方向挤一下呢？还是沿长半轴方向挤呢？用牙膏实际操作演示，当学生看清这个熟悉的现象并确信后，他们自然也就相信了水柱“上升”“下降”都是由于受力形变的缘故了.

教师在实验教学过程中，教学程序必须一切从学生出发，因材施教.不论采用怎样的教学策略、教学方法、教学形式，实验教学程序对实验者来说应该便于其顺利地进行实验，并向实验观察者清楚、自然地讲解；对于实验观察者来说应该便于其观察、思考，只有这样才能使实验收到较好的教学效果.

第（1）课时

课题：书法---写字基本知识 课型：新授课

教学目标：1、初步掌握书写的姿势，了解钢笔书写的特点。2、了解我国书法发展的历史。3、掌握基本笔画的书写特点。 重点：基本笔画的书写。 难点：运笔的技法。 教学过程：

一、了解书法的发展史及字体的分类： 1、介绍我国书法的发展的历史。

2、介绍基本书体：颜、柳、赵、欧体，分类出示范本，边欣赏边讲解。 二、讲解书写的基本知识和要求：

1、书写姿势：做到“三个一”：一拳、一尺、一寸（师及时指正）

2、了解钢笔的性能：笔头富有弹性；选择出水顺畅的钢笔；及时地清洗钢笔；选择易溶解的钢笔墨水，一般要固定使用，不能参合使用。换用墨水时，要清洗干净；不能将钢笔摔到地上，以免笔头折断。 三、基本笔画书写

1、基本笔画包括：横、撇、竖、捺、点等。2、教师边书写边讲解。3、学生练习，教师指导。（姿势正确）4、运笔的技法：起笔按，后稍提笔，在运笔的过程中要求做到平稳、流畅，末尾处回锋收笔或轻轻提笔，一个笔画的书写要求一气呵成。在运笔中靠指力的轻重达到笔画粗细变化的效果，以求字的美观、大气。5、学生练习，教师指导。（发现问题及时指正） 四、作业：完成一张基本笔画的练习。 板书设计：写字基本知识、一拳、一尺、一寸

我的思考：通过导入让学生了解我国悠久的历史文化，激发学生学习兴趣。这是书写的起步，让学生了解书写工具及保养的基本常识。基本笔画书写是整个字书写的基础，必须认真书写。

课后反思：学生书写的姿势还有待进一步提高，要加强训练，基本笔画也要加强训练。

总第（2）课时 课题：书写练习1 课型：新授课

教学目标：1、教会学生正确书写“杏花春雨江南”6个字。2、使学生理解“杏花春雨江南”的意思，并用钢笔写出符合要求的的字。 重点：正确书写6个字。

难点：注意字的结构和笔画的书写。 教学过程：

一、小结课堂内容，评价上次作业。 二、讲解新课：

1、检查学生书写姿势和执笔动作（要求做到“三个一”）。2、书写方法是：写一个字看一眼黑板。（老师读，学生读，加深理解。） 3、书写教学“杏花春雨江南”6个字。

杏：上大下小，上面要写得大，大在哪里？（大在撇捺）写的时候撇捺要舒展，象燕子张开的翅膀；下面的“口”要写得小，左右两竖要内斜，稍扁；“木”的竖写在竖中线上。

花：也是上下结构，草字头两竖要内斜；下面单人旁起笔对准上面的左竖，竖弯钩起笔对准上面的右竖；竖弯钩要舒展，（用红笔描竖弯钩，并在旁边书写一个大的竖弯钩）要求弯处圆转，不能僵硬（书写僵硬的竖弯钩，并在旁边打×）。 春：上部三横都是短横，收笔处不要顿；撇画最长，捺画从哪里起笔？从第三横下面起笔，不能碰到撇；下面“日”的两竖要竖直，不能斜。

雨：旁边两竖要内斜，上横短，中竖写在竖中线上；从下面看，哪一笔最低？钩最低，中竖最短；四个点都是斜点。

江：左右结构，左窄右宽左边三点水第二点略向外展；右边“工”字上横是短横，下横是长横；中竖略斜。

南：上横短；下边两竖内斜；框架中两横都是短的，中间一竖悬针；三个竖画左、中差不多长，右竖钩最低；横折钩要写出弯势。 4、学生练习，教师巡回指导。 三、讲评：

收上学生的作业，进行批改和评比，对写得好的进行表扬，并加盖☆符号章，然后贴在展示板上，向学生展示。 板书设计：书写练习1、杏花春雨江南

我的思考：进一步加强写字姿势训练，这是根本。在了解字结构的基础上更好的把握每个字的书写。及时对书写情况进行反馈，同时通过奖励激发学生兴趣。 课后反思：通过字形的比较，学生基本上学会了笔画位置的比较，但是还需要不断的引导。 第（3）课时 课题：书写练习2 课型：新授课

教学目标：1、掌握车字旁写法，并能把“轻”字写端正。2、完成书写练习。 重点：正确地书写“轻”字 难点：“车”字旁的书写。 教学过程：

一、讲评上一课作业情况。

1、表扬书写优秀者，展示其作业。2、指出存在的主要缺点并进行针对性的练习。 二、指导“车”字旁写法：

1、出示范字，观察“车”字旁写法。2、讨论明确其书写要领：“车”字旁分四笔完成，整个偏旁左重右轻，不超过竖中线。第一笔横稍短。第二笔撇折收笔于横中线。第三笔垂露竖，应在第一笔横下的正中位置起笔。最后一笔，比第一横长一些，离折笔稍近一些。3、练写“车”字旁。 三、指导临写“轻”字。 1、观察范字。2、明确写法。

“轻”字的写法：“轻”字左窄右宽，右边的第一笔起笔与左边的第一笔短横相齐平，底部大体相齐，右边上下两部分基本相等。 四、课后延伸 书写：斩、转

板书设计：书写练习2、轻、斩、转

我的思考：以复习巩固导入，并有针对地进行纠正。明确字的重心及每个笔画在

田字格中分布的位置，使学生初步掌握字的结构特点。在练习书写“车”字旁的基础上，更好的把握整个字的字形。课后及时巩固，拓展。

课后反思：学生基本上能把握好字在田字格中的位置，处理好左右的布局。 第（4）课时

课题:结构特点（六） 课型:新授课

教学目标: 1、懂得以宝盖头、穴字头等作为字头的字宜上大而下小。2、通过练习，写好课文中的例字。

重点:掌握以宝盖头、穴字头等作为字头的字宜上大而下小 难点:把握好字的结构。 教学过程： 一、复习巩固 二、教学新课

1.讲解以宝盖头、穴字头等作为字头的字

（1）教师讲解字头的书写。（2）学生练习书写，教师指导书写。（3教师根据实际情况小结，提出要求。 2.指导书写例字

（1）出示例字：“宝”：首先要控制好字头，摆正位置，下面的“玉”字占格子的一半以上，特别是最后一横宜稍长，使整个字立正。“穷”：下面的力字宜正，不宜写得太小。（其余字略）（2）学生练习，师巡回指导。3、提出注意点三、讲评： 收上学生的作业，进行批改和评比，对写得好的进行表扬，并加盖☆符号章，然后贴在展示板上，向学生展示。

板书设计：结构特点（6）宝、穷、写、会、奔

我的思考：使学生更好的把握好字的结构，同时在教师的指导下提高学生辨别能力。激励学生更好的书写。 第（5）课时 课题：怎样写好字 课型：复习课

教学目标：1、让学生能够正确认识，端正态度。

教学过程：

一、正确的学书之路 1．临帖

临帖是学习书法的最根本的方法。古往今来，没有一个书法家是不经临习而成功的，没有一个字写得好的人是不经过临帖的。只有临帖，取法唐楷、晋行、汉隶、秦篆等传统的东西，才会有所获。 2．专一

学书首先应师承一家，建立根据地，然后再发展。这就有一个选帖的问题，选帖的标准：①好帖；②喜欢。选定帖后专心致志，认真临习，坚持不懈，直至形同神似。这个时期检验你学习得怎样，首先看临得像不像，再看笔法笔意。 3．博采众长

当对一本帖或一家书体临习达到形同神似之后，就要广涉其他好帖，取其营养加以吸收消化，融会贯通。 4．字外功夫

练字的同时经常要多读书，多掌握方方面面的知识，加强自身修养。总之一句话，加强字外功夫的训练。

在此基础上，逐步形成自己的风格，便自成一家。 综上所述，我们可以把正确的学书之路概括为： 二、科学的学书方法

明确了正确的学书之路之后，我们还要掌握科学的学习方法，有了科学的学习方法，就可得到较好的学习效果。 1．临帖和摹帖

这既是正确学书之路的开端，又是正确学书方法中的根本点，必须坚信不疑，坚定不移。

摹帖和临帖各有优点，效果各异。姜夔《续书谱》中说：“临书易失占人位置，而多得古人笔意，摹书易得古人位置，而多失古人笔意，临书易进，摹书易忘。”其中的“笔意”即指笔法、笔势及线条意趣。“临”的方法就是看着字帖，照着写。只要仔细地临，便容易掌握笔法笔意．从而把范本的精髓学到手。“摹”的方法，就是用薄纸蒙在帖上，直接地描画。所以字形基本上不会走样，多摹几遍，有利

于把握结构。但摹书看不清笔法，“易失笔意”，虽然间架不错．但没有笔法，字就僵化。所以，初学者可以临摹并用，相互补充。 2．每天定量

事实证明，任何事情都有一个由量变到质变的过程，练字也一样，写得太少，练习量跟不上，就谈不上进步；当然盲目机械地多写，疲倦了效果也不好。一定的量才能达到的一定的效果，较佳的量才能达到较佳的效果。 3．循序渐进

学习书法，在勤学苦练的基础上，还应该懂得它是一个循序渐进的过程： 第一，先正楷，后行草。苏轼说：“真生行，行生草。真如立，行如行，草如走。”就是说楷、行、草书三者如同人的立、走、跑，如果人连站都不能站，怎么能走和跑呢？如果没有楷书基础，直接写行书、草书，就会疏于法度，流于轻滑飘浮。行书、草书是楷书的流、便、疏、散，学好楷书之后，加强用笔的流动呼应，行草就容易上手。等到楷法熟练，再写行草时．便可悟到两者相通之处，可相辅相成，互相促进，相得益彰。

第三，先点画，后结构，再章法。书法是线条的艺术，也就是以基本点画为基础的艺术。基本点画不好，整字或整篇的艺术性就无从谈起。由于钢笔尖性硬，在线条变化上相对简单得多，故钢笔书法学习在结构上花的时间多，而在用笔、点画上相对较少。但这并不是说点画用笔不重要，相反，它是钢笔书法的基本功，只有在点画书写的基本功扎实之后，才可能去把握结构。在结构上有了一定的基础后，整幅字的章法就容易把握了。 第（6）课时

课题：结构特点（七） 课型：新授课

教学目标：1、了解“皿”、“土”等做字底的字的结构特点，学习这类字的写法。2、通过练习，写好课文中的例字。 重点：掌握字的结构，学习写法。 教学过程：

一、观察例字，进行讨论：

（1）这些字是什么结构？（2）它们分别是什么字底？（3）书写上有什么特点？

二、教师示范小结 三、指导要点

盘：上半部分宜瘦长，下面要宽扁。

皇：“白”字头是方形结构的，要写的紧凑些，略小；“王”上两横短，下横长，略大。

至：第一横不要太斜，撇折点也不要太斜；下面的“土”要端正，下横要长。 竖：上半部分要摆好位置，左右不要分开；下面的“立”，点在正中，上横短，点撇要呼应，下横适当拉长。 四、学生练习，教师指导。

五、收上学生的作业，进行批改和评比，对写得好的进行表扬，并加盖☆符号章，然后贴在展示板上，向学生展示。 板书设计：结构特点（七）、盘 至 竖

我的思考：通过自主观察来了解字形。在逐字的教学指导中使学生学会自主分析，养成良好的学习习惯。

课后反思：部分学生在练习中还需要指导。 第（7）课时

课题：结构特点（八） 课型：新授课

教学目标：1、了解上下相同、左右相同这类字的结构特点，学习这类字的写法。2、通过练习，写好课文中的例字。 重点：掌握这类字的结构，学习写法。 教学过程：

一、例字，再说说它们有什么共同的特点。 二、读课文中的一段话，说说这段话的意思。 三、教师示范并小结。 四、范字指导提要

哥：下面的部分要先写“口”再写竖钩，注意笔顺。 竹：左竖回锋，有撇略高于和长于左撇。

羽：左小右大，其中的4点要摆好位置，使其显得丰满些。

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