7.5探究弹性势能表达式

《7.5探究弹性势能表达式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《7.5探究弹性势能表达式（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、太原市第十二中学校 高中物理备课组 主编：姚维明课时教学设计首页授课时间: 年 月 日课题7.5探究弹性势能的表达式课型理论探究课第几课时1课时教学目标(三维)一、知识与技能1、理解弹性势能的概念和物理意义；2、掌握计算变力做功的思想方法；3、巩固做功与能量变化的关系（弹力的功与弹性势能变化的关系）；4、知道弹性势能具有相对性。二、过程与方法1、类比重力势能决定因素、猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关，培养学生科学预测的能力。2、通过探究弹性势能表达式的过程，体会微积分思想在物理学中的应用。三、情感、态度与价值观通过探究过程体会数理的巧妙结合，激发学生求知欲和学习兴趣，享受成功的乐趣。教学重点

2、与难点教学重点:分析决定弹性势能大小的因素；探究弹性势能公式的过程和所用方法;图像处理问题的方法教学难点:推导拉伸弹簧时，微积分思想求解拉力所做功的表达式。教学方法与手段实验观察,理论探究，讨论交流。使用教材的构想课标没有对弹性势能的表达式提出要求，也就是说这个素材可以不受知识与技能目标的束缚，所以我们完全地把着眼点放在过程与方法上。这节课重在参与，结论的对错不再是心理负担，学生能够真正自由地进行一次探究。人教版教科书的本节内容对没有任何要求，不要求用这个表达式去解题。本节内容的呈现方式是理论探究，旨在改变一提到探究就是做实验的固有思维方式。采用理论探究方式，主要困难在于计算弹簧弹力做功的过程

3、中，弹力是变力，如何求变力做功是一个难点。运用图像处理数据又是新课标的特色,本节重在体验。太原市教研科研中心研制课 时 教 学 流 程教师行为学生行为课堂变化及处理主要环节及效果一、导入新课1、如何定义“势能”？2、发生弹性形变的物体有能量吗?3、重力做的功与重力势能的关系?二、定性探究弹性势能的决定因素演示：多媒体视频展示（撑杆跳高、张弓射箭、各类弹簧）问：从能量角度说明这类图片的共同特征是什么？也就是说，变形的杆、弓和弹簧中储存一定的能量，这种能量就叫做弹性势能。问：重力势能由哪些因素决定？问：那么弹性势能又与哪些因素有关呢？相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。有,弹性势能重力做正功：重

4、力势能减少重力做负功：重力势能增加杆、弓和弹簧都发生形变，产生了弹力，存储了能量，在恢复形变的过程中将能量释放出来了。重力与高度共同决定甲：与弹力有关，与形有关。乙：与劲度有关复习导入类比探究新课教学通过实际生活经验接受弹性势能的概念。总结类比思维提出问题猜想假设太原市教研科研中心研制教师行为学生行为课堂变化及处理主要环节及效果我们可以通过实验定性研究判断。请同学们观看录像（1）拉弓射箭，弓越硬，射出去越远形变越大，射出去越远。（2）做实验硬弹簧，形变相同，需要拉力大软弹簧，形变相同，需要拉力大同一弹簧，形变越大，需要拉力越大，做功越多；三、定量探究本节课我们以弹簧拉伸为例来探究弹性势能的定量

5、表达式。实验：问：弹簧的拉力在拉伸过程中是否发生变化？说明弹力在弹簧变形过程中是变力！与重力是不同的！请同学们回忆一下我们研究过的重力势能与重力作功的关系。问：能否通过类比来得出弹力做功与弹性势能的关系呢？问：回顾一下，我们怎样得到了重力势能的表达式？问：我们能否借鉴同样的思路，来分析弹力做功的情况呢？ 同学们做不下去，困难在变力做功。问：那我们能不能想办法把这个变力近似的变成不变的力呢？与劲度有关，与形变有关与劲度有关与形变有关弹簧对人的拉力随着拉伸位置的不同而变化。重力做功，重力势能减少；克服重力做功，重力势能增加。应该可以先分析重力做功，之后得出了重力势能的表达式。（同学们思考、讨论、交

6、流）老师，弹力是变力，如何求功啊？用微分思想，把位移分成无穷小段，每一小段，弹力可以认为是恒力。观察体验，感受让同学自己做实际体验与重力不同，重力是恒力，而弹力是变力类比迁移深入探究同学们经尝试觉得无从下手知识迁移，体验微积分思想处理变化物理量。补充设计太原市教研科研中心研制补充设计教师行为学生行为课堂变化及处理主要环节及效果同学们说的很好，弹力随形变量均匀增大，所以可以这样来求平均。请同学们写出相应的式子。同学写的完全正确，这正是微分思想的体现。可是这样的“式子”还是不能明确反映弹力做的功。问：有没有更好的方法求变力功呢？同学们再想想提示：在必修1中，为了求匀变速直线运动的位移，或说成为了导

7、出匀变速直线运动的位移公式，针对变速求位移我们曾经用过一种办法是什么办法？怎样用的？问：我们现在应该做什么样的图像？以哪个量为横轴，哪个量为纵轴？请同学们做出图像。跟进：仔细观察两个图象，想一想该如何求弹簧弹力所做的功？老师引导学生将弹簧伸长过程细分为小段，化变力做功为恒力做功当划分越来越细时，拉力功对应图象中的“三角形面积”W2=F2L2W3=F3L3W=W1+W2+W3+= F1L1+ F2L2+ F3L3+（同学们交流）老师，我们想起来了，可以运用“面积”来求功以形变量L为横轴，以弹力F=kL为纵轴建立直角坐标系来研究。老师，我们知道了。图示说明微分思想体现讨论、交流，积极引导，激发兴趣

8、老师可以提示多媒体演示进一步探究学生做图像同学们很高兴的做出了“面积”太原市教研科研中心研制补充设计教师行为学生行为课堂变化及处理主要环节及效果问：这个三角形的面积的表达式是？克服重力做功等于重力势能的增加量，克服弹力做功等于弹性势能的增加量。因此弹性势能的表达式就是：同学们看看我们自己的成果吧！那样一个看似纷繁复杂的问题，其物理规律如此简单明了，这就是物理学中的美！小结：通过本节课的学习，你收获了什么？不能直接用功的定义式求变力所做的功。变力做功可以用图像的“面积”求解。弹性势能的表达式： “面积”求功功与势能关系得出结论物理学的美妙。激发情趣收获总结太原市教研科研中心研制课时教学设计尾页板

9、书设计7.5探究弹性势能的表达式一、弹性势能：发生弹性形变的物体各部分之间，由于弹力的相互作用而具有的势能二、探究过程1弹性势能的大小与什么有关2弹力功与弹性势能变化的关系3重力势能与弹力做功的关系4探究弹性势能表达式作业设计1.重力做功，重力势能 ，克服重力做功，重力势能 。2.弹力做功，弹性势能 ，克服弹力做功，弹性势能 。弹性势能跟弹簧的 和 有关。3.求解变力做功的方法：可以运用FL图像的 求解。教学反思“探究弹性势能的表达式”的主要目的并不是让学生学习这个关系式，而是让学生经历一次探究学习的过程。凡是有利于学生“构建知识”、形成“科学观念”、领悟“科学研究方法”的各种活动都属于科学探

10、究范畴。因此，在本节教学中重点放在物理方法的教学及加深学生对科学探究的理解上。这节课的难点是弹力做功公式的推导方法所以知识的迁移就显得非常重要，知识迁移的好坏直接影响到这节课是否能够成功，所以可以建议学生在学这节课之前先复习第一册中有关匀变速直线运动位移的推导公式，以便为这节课作好方法方面的准备，在讲解过程中学生可能一时不能把知识迁移到这上面去，教师要注意引导学生向这个方向考虑对于弹簧压缩状态时弹性势能的表达式可以放在课下作为作业，如果有时间的话，可以让学生推导出来太原市教研科研中心研制学 生 学 案1关于弹性势能，下列说法正确的是 （ ）A发生弹性形变的物体都具有弹性势能B只有弹簧在发生弹性

11、形变时长具有弹性势能C弹性势能可以与其他形式的能相互转化D弹性势能在国际单位中的单位是焦耳2下列现象中，物体的动能转化为弹性势能的是 （ ） A秋千在最高处荡向最低处 B张开的弓把箭水平射出去C骑自行车匀速驶上斜坡 D跳水运动员从跳板上跳起3一物体在竖直弹簧的上方h米处下落，然后又被弹簧弹回，则物体动能最大时是（ ）A物体刚接触弹簧时 B物体将弹簧压缩至最短时 C物体重力与弹力相等时 D弹簧等于原长时v0 第4题4如图所示，一个物体以速度v0冲向竖直墙壁，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是 （ ） A物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的

12、功不相等C弹力做正功，弹簧的弹性势能减小D弹簧的弹力做负功，弹性势能增加5如图所示，竖直放置在水平面上的轻弹簧上叠放着两物块A、B，A、B的质量为2kg，它们处于静止状态，若突然将一个大小为10N，方向竖直向下的力施加在物块A上，则此瞬间，A对B压力的大小为 (取g=10m/s2) （ ）第7题hA5N B15N C25N D35N 第6题 第5题 AB AB6一升降机在箱底装有若干个弹簧，如图所示设在一次事故中，升降机的吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机从弹簧下端触地直到最低点的过程中 （ ） A升降机的加速度不断增大 B先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功

13、C先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功D到最低点时，升降机加速度的值大于重力加速度的值本节教学设计思路:课程标准总目标中对学生在科学探究方面提出了要求：学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。在物理课程标准中，弹性势能的表达式未作要求，即不要求学生用弹簧的弹性势能的表达式解决相关问题，而是让学生经历一次理论探究的过程。“探究弹性势能的表达式”在探究类型中属于逻辑推理任务型，学生的科学探究并不意味着只是动手操作，进行实验活动。凡是有利于学生“构建知识”、形成“科学观念”、领悟“科学研究方法”的各种活动都属于

14、科学探究范畴。因此，本节教材在教学中重点放在物理方法的教学及加深学生对科学探究的理解上。本节课的探究是在学生原有认知基础上，通过猜想与假设，运用已掌握的物理规律、从理论上推导出新的物理规律，它注重理论推导。“做功的过程就是能量转化过程”，这是本章教学中的一条主线。对于一种势能，一定对应于相应的力作功。类比研究重力势能是从分析重力做功入手的，研究弹簧的弹性势能则应从弹簧的弹力做功入手，然而弹簧的弹力是一个变力。如何研究拉力做功是本节的一个难点，要引导学生对比匀变速直线运动位移的求法，进行知识迁移，利用微元法得到弹簧的弹性势能的表达式，逐步把微分和积分的思想渗透到学生的思维中。本节课通过教师给出鲍

15、威尔百米纪录的视频及举生活中的拉弓射箭和撑杆跳高等实例，给学生感性认识，让学生对弹性势能的决定因素进行猜想，进行初步的定性探究，为定量探究打下基础。引导学生通过类比重力做功与重力势能的关系引出弹簧的弹性势能与弹簧的弹力做功的关系，但弹力做功和重力做功的不同点就在于弹力是变力，激发、鼓励学生大胆思考，开发学生的创造潜能，启发学生思维，使学生参与到教与学的活动中去，学生在自己思考的前提下，在教师适当的指导和帮助下，设计自己的探究方案，完成定量探究，同时进一步证实定性探究的正确性，体验探究的过程，体会微分思想和积分思想在物理学中的应用。教学设计评价：探究式学习的本质是概念规律的结论是通过学生自己的活

16、动或推理由自己获得的。高中物理教学中的科学探究不全是实验探究。这是一节以理论探究为主的探究课，从探究过程看是逻辑推理任务型，教学中先通过事例引出什么是弹性势能，然后以弹簧为例探究弹性势能与什么因素有关，弹性势能与拉力所做的功之间的关系以及如何计算拉力所做的功，进而得到弹性势能的表达式。从整体上看，本节课堂是用启发性的语言引导学生自己观察、发现与思考，自己提出问题并寻找问题的答案。“探究弹性势能的表达式”的主要目的并不是让学生学习这个关系式，而是让学生经历一次探究学习的过程。凡是有利于学生“构建知识”、形成“科学观念”、领悟“科学研究方法”的各种活动都属于科学探究范畴。因此，在教学中重点放在物理

17、方法的教学及加深学生对科学探究的理解上。本节教学设计的主要优点：1、本节课教学流程特别清晰：创设物理情景提出弹性势能的概念类比重力势能与重力做功演示弹簧弹力做功的实验猜测弹性势能的决定因素研究拉力做功迁移微元法求变力功获得弹性势能的表达式。2、本节课的探究是在学生原有认知基础上，通过猜想与假设，运用已掌握的物理规律、从理论上推导出新的物理规律，它注重理论推导。3、注重了实验探究与理论探究相结合的手段。先实验探究弹性势能的决定因素，然后理论探究弹性势能的表达式。4、注重了新课程的理念之一：数学微分思想的运用。5、注重了类比的思维方式。通过重力做功推导重力势能，然后类比用弹力做功推导弹性势能。6、注重了“图像面积”物理意义的运用。教学建议：建议不同层次的学生，探究的深度不尽相同。对普通中学应该以教师多引导为主，根据学情具体实施教学。不要求运用弹性势能的表达式计算弹性势能。 特级教师：闫禾军第 9 页 共 9 页