7.2探究弹簧伸长量与所受拉力的关系 实验创新教学设计 人教版物理八年级下学期

探究弹簧伸长量与所受拉力的关系实验创新教学设计 一、使用教材 本实验是人教版初中物理八年级下册第七章第二节《弹力》中的内容。 二、实验器材 ( 弹簧 A 弹簧 B 弹簧 C 弹簧 D 弹簧 E “探究弹簧伸长量与所受拉力的关系”演示仪 ) 图1 自制弹簧伸长量与拉力定量关系实验器实物图 如图1所示为自制探究弹簧伸长量与拉力定量关系的实验装置，实验装置包括：拉伸弹 簧3个、压缩弹簧2个、力传感器5个、位移传感器1对、拉杆、固定旋钮和滑轨。 三、实验改进要点 1.教师利用自制实验器材探究弹簧伸长量和所受拉力的关系，实验装置利用数字传感器 去测量弹簧拉力和弹簧伸长量，使得学生操作和数据处理更加简便。 2.将弹簧水平放置，减小了弹簧自身重力对实验的影响。 3.为了得到普遍规律，自制教具设置了可一次性探究多个弹簧的拉杆装置，避免因反复 操作导致实验效率低的问题。 4.装置创新性设计并探究当弹簧超出弹性限度时，弹簧的伸长量与所受拉力的关系。 5.装置设计两组压缩弹簧，可作为拓展实验去探究弹簧压缩量与所受压力的关系。 四 、实验设计思路 根据对传统实验过程的思考，对实验做进一步的改进： 如图2所示为装置模型图，将力传感器固定于木板一侧，弹簧一端与力传感器相连，另 一端与硬棒相连，硬棒穿过固定螺母，螺母固定在底座上，底座通过上下两根滑轨左右移动， 从而拉伸弹簧。上端滑轨安装位移传感器，能够测得相应拉力下的伸长量。通过旋紧固定螺 母选择某一弹簧进行研究，也可以旋紧几颗固定螺母同时研究。弹簧C 、D 为压缩弹簧，可 供学生进行探究弹簧压缩量与其所受压力的关系的拓展实验。 ( 位移 接收器 滑轨 - WW- 分固定螺母 - WM- B W C 000000 D 1000000 E 力传感器 弹簧 硬棒 固定硬棒与滑杆 滑杆 拉伸或压缩弹簧 总固定螺母 固定滑杆 位移 发射器 亚克力管 位移零点 O ) 图2实验装置模型图 五、实验教学目标 基于核心素养下的教学目标： 1.物理观念：知道弹簧测力计的工作原理，形成对物体受力与形变关系的科学认知和正 确的相互作用观念。 2.科学思维：从物理学视角认识客观事物的内在规律及相互关系，初步建构基本的弹簧 物理模型，培养提出创造性见解的能力与品格。 3.科学探究：通过探究弹簧伸长量与所受拉力关系，掌握实验操作、数据分析与处理的 基本方法，提升科学探究能力。 4.科学态度和责任：能基于实验事实发表自己的见解与猜想，养成实事求是的科学素养， 增强与人交流合作能力。 六、实验教学内容 (一)课标分析 2022版义务教育物理课程标准对本内容的要求为“认识弹簧测力计，能正确使用弹簧 测力计感受和测量力”。学生要正确认识和使用弹簧测力计的前提是知道弹簧测力的工作原 理，了解弹簧测力计的构造。同时，课标指出“义务教育物理课程应与小学科学和高中物理 课程相衔接”和“测量类实验教学应引导学生了解测量原理”,探究弹簧伸长量与所受拉力 关系为了解弹簧测力计工作原理的拓展实验，既是对小学科学中弹簧测力计认识和使用的升 华，也能与高中胡克定律紧密衔接。 (二)教学内容分析 探究弹簧伸长量与拉力关系的实验是人教版八年级下册第七章第2节《弹力》中的拓展 实验。弹簧测力计是力学中常用的基本测量工具，对于认识弹力、重力、摩擦力、浮力等概 念具有重要意义，弹簧测力计的原理是认识弹簧测力计的基础，也是对弹性知识和弹力知识 的具体应用。在教材中，对于弹簧测力计的原理仅有文字叙述，在日常教学中，大部分教师 会选择弹簧下端挂钩码的实验来探究弹簧伸长量与所受拉力的关系。 (三)学情分析 1.知识角度：在学习本节课之前，学生已经学习了力的作用效果、力的三要素等知识， 为本节的学习打下了基础。 2.能力角度：八年级学生已初步具备观察实验、分析实验的能力 ... ...