机械能守恒定律实验.doc

实验 验证机械能守恒定律【目标要求】一、知识与技能1理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。2知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。3能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。4能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。二、过程与方法通过验证机械能守恒定律，体验验证过程与物理学的研究方法。三、情感、态度与价值观通过亲自实践，培养学生观察和实践能力，培养学生实事求是的态度和正确的科学观。【教学重难点】1验证机械能守恒定律的实验原理。2验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。【教学方法】学生分组实验。【教学过程】一、导入新课上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。二、进行新课实验目的：通过研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。实验原理：用天平测出重物的质量，纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就可以得到重物下落过程中势能的变化。重物的速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出（即每计数点的瞬时速度），这样就得到它在各点的动能。比较重物在某一过程的初末状态动能变化与势能变化的多少，就能验证机械能是否守恒。需用的实验仪器：（请在所需仪器右面打对号）1秒表2纸带3刻度尺4天枰5打点计时器6复写纸片7导线、电键8带有铁夹的铁架台9带铁夹的实心重锤10带铁夹的空心重锤11交流220v,50Hz电源12高压交流电源主要实验步骤及注意事项：次序主要步骤注意事项备注改进措施1用天平称出重锤的质量。2按课本图所示，把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点记时器与交流电源连好。打点计时器安装时，必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。这一步你有好的改良意见吗？把铁架台降低并固定到桌面上3用手握着纸带上端并让纸带保持竖直，让重物静止地靠近打点计时器。4接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点，断开电源。先接通电源，后松纸带为什么？5换个同学，重复以上2-4步几次，得35条纸带。6在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1、2、3用刻度尺测出对应高度h1、h2、h3挑选打点清晰，且纸带上最前端两点间距接近2mm左右的纸带请填写下面数据表格。如果起点不清晰该怎么办？7应用公式计算各点对应的速度v11、v2、v3请填写下面数据表格8计算各点相对于起点O的势能减少量mghn和动能的增加量 进行比较。填写表格。两数据相等吗？如不相等分析原因。9处理数据得出结论数据表格：（T= s，m= kg ，同一纸带以O点为起点）计数点hm初态Vo m/s末态Vn m/s势能减少量EP（J）动能增加量EK（J）对比EP与EK1234产生误差原因分析：（思考出几条，请写出几条）误差原因为减小误差操作时应注意方面123结论： 结论的评估： 经典分析：例：（山东省2008年夏季学业水平考试第16题）在“验证机械能守恒定律”的实验中，造成实验误差的原因主要有：（1） （2） 【巩固提高】1在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：若用公式计算即时速度进行验证，打点记时器所接交流电的频率为50HZ，甲、乙两条实验纸带（如图所示），应选_纸带好，验证机械能守恒定律的实验所用的打点记时器的线圈应接的电源是（）A交流220V B直流220V C交流6V D直流6V2某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤：A用天平称出重物的质量；B把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度；C拆掉导线，整理仪器；D断开电源，调整纸带，重做两次；E用秒表测出重物下落的时间；F用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论；G把打点计时器接到低压交流电源上；H接通电源，释放纸带；I把打点计时器接到低压直流电源上；J把打点计时器固定到桌边的铁架台上。上述实验步骤中错误的是 ，可有可无的是 ，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是 。（均只需填步骤的代号）3在验证机械能守恒定律时，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图象应是什么形状才能验证机械能守恒定律，图线的斜率表示什么？功一、教学目标1知识和技能（1）理解功的概念。（2）理解功的两个要素。理解功的正负的物理意义。（3）会用功的定义式计算恒力做功的大小。2过程和方法（1）通过“功”的学习认识建立物理概念的一般方法。（2）感受正交分解法推导力做功的计算式。3情感、态度和价值观体验物理知识在生产生活的广泛应用，激发探究的兴趣和学习的热情。二、教学重点和难点1重点是力对物体做功的两个要素和掌握功的计算公式。2难点是功的正负和对“克服阻力做功”的理解。三、教学流程1教学流程图2教学流程说明情景 生活实例（1）货物在起重机作用下被举高了；（2）机车制动后，列车逐渐驶向站台。活动 讨论请学生分析货物、列车的能量变化。讲出功的定义（若物体在力的作用下能量发生变化，那么这个力一定对物体做了功）。活动 搬重货物三种方式搬货物。一种只做原地上下搬的过程，另外一种则搬着货物来回走动。第三种原地搬起货物挺住不动。这些情景，让学生讲出做功的两个要素。活动 讨论、交流（1）逻辑推理，探究功的规律功的公式如图1，力F使滑块发生位移l这个过程中，F对滑块做了多少功如何计算？计算公式：W=Fl。如果细绳斜向上拉滑块，如图2所示，这种情况下滑块沿F方向的位移是多少？学生讨论：分析并得出这一位移为lcos。至此按功的前一公式即可得到如下计算公式：W=Flcos结论：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。运用公式计算功：给出F=100N、l=5m、=37，与同学一起计算功W，得出W=400Nm。就此说明1Nm这个功的大小被规定为功的单位，为方便起见，取名为焦耳，符号为J，即1J=1Nm。 在国际单位制中，功的单位是焦耳（J） 1J1Nm功是标题，探究合力的功再根据公式W=Flcos做启发式提问将F分解到l的方向上得到这个分力为Fcos，再与l相乘，结果仍然是W=Flcos。例1如图所示，F1和F2是作用在物体P上的两个水平恒力，大小分别为：F1=3N，F2=4N，在这两个力共同作用下，使物体P由静止开始沿水平面移动5m距离的过程中，它们对物体各做多少功？它们对物体做功的代数和是多少？F1F2的合力对P做多少功？从合力功与分力功所遵从的运算法则，深化功是标量的认识。解答过程如下：位移在F1、F2方向上的分量分别为l1 =3m、l2 =4m，F1对P做功为9J，F2对P做功为16J，二者的代数和为25J。F1、F2的合力为5N，物体的位移与合力方向相同，合力对物体做功为W =FS =5N5m=25J。合力做功两种求法： W合F合lcos； W合W1W2W3 此为代数和运用公式探究正功、负功没有方向，但有正负之分。总结：当090时，cos为正值，W为正值，称为力对物体做正功，或称为力对物体做功。当=90时，cos=0，W=0，力对物体做零功，即力对物体不做功。当90180时，cos为负值，W为负值，称为力对物体做负功，或说物体克服这个力做功。同学讨论正功、负功的物理意义，它们反映了什么问题？例2如图中，a图中的推力对正在前进中的小车来说是阻力，b图中小车受到的滑动摩擦力阻碍小车的运动，c图中上升中的小球，重力与运动方向相反阻碍小球的上升，三个力均对物体做负功：a图中推力做功 b图中摩擦力做功 c图中重力做功讨论结果：当力对物体做正功，这个力对物体来说是动力。力对物体做负功，从动力学的角度看，这个力是阻力，对物体的运动起阻碍作用。一个力对物体做了负功，往往说成物体克服这个力做了功（取绝对值），即：。（2）实际运用例3一人乘电梯从1楼到10楼，在此过程中经历了先加速、后匀速，再减速的运动过程，则地面上的观察者考察电梯支持力对人做功情况是（）A加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B加速时做正功，匀速和减速时做负功C加速和匀速时做正功，减速时做负功D始终做正功例4如图所示，一质量为m=10kg的雪橇，受到与水平方向成37斜向上的拉力作用从静止开始运动，力的大小为F=100N，使雪橇在水平地面上移动l=5m，如图所示。雪橇与地面间的滑动摩擦力为Ff=70N。求：人对雪橇的拉力所做的功；雪橇克服摩擦力所做的功；力对雪橇所做的总功。（sin3706，cos3708）功率【教材分析】普通高中物理课程标准共同必修模块“物理2”中涉及本节的内容标准是“理解功率，关心生产和生活中常见机械功率的大小及其意义”。要求学生理解功率的概念，会进行功率的计算；会分析汽车发动机功率一定时，牵引力和速度的关系；尝试自己设计实验，测量人在某种运动中的功率。由于功率在生活、生产中应用很广，教学中可充分利用这一优势，使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力，树立正确的价值观。【教学目标】一、知识与技能1理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义；2，的运用。二、过程与方法1通常指平均功率，为瞬时功率；2，分析汽车的启动，注意知识的迁移。三、情感、态度与价值观感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。【重、难点分析】1重点：教学重点是理解功率的概念；功率的物理意义是本节的重点内容，如果学生能懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢，自然就能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量。2难点：理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算。瞬时功率的概念学生较难理解，这是难点。学生往往认为，在某瞬时物体没有位移就没有做功问题，更谈不上功率了。如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量，这个难点就不易突破，因此，在前面讲清楚功率的物理意义很有必要，它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础。【教学方法】本节课的教学立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，让学生学会思考问题。在建立“功率”概念中，让学生体会用比值方法来建立一个新概念。通过汽车起动过程的分析，着重培养学生的逻辑思维，引导学生认识物理与社会生活的密切联系，综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题的能力。通过学生设计测量人的做功功率的实验，达到学以致用的目的，培养学生运用科学知识解决实际问题能力。【教学步骤】一、课前活动，引入课题（采取比赛的形式组织教学）教师活动学生活动1在课前抽一段空余时间，安排部分学生参加活动（提升重物比赛）；组织学生测量教学楼二楼层的高度及两捆书的质量，并做记录。告诉学生比赛项目及比赛规则，选好计时员，发令员和两位参赛同学。（强调安全！）2上课时，要求学生汇报实验情况。3引导全班同学先利用提重物比赛记录的数据计算人对书所做的功，然后展开讨论：两名运动员谁胜谁负？你的依据是什么？引导分析：判断运动员的胜负，不只看做功的多少，还要看做功的快慢问题。4举例：挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多。建筑工地上要把砖块或水泥等建筑材料搬到楼顶上，起重机和搬运工相比，起重机要比工人快得多。从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多家住在高楼（如8层），乘电楼比走路要快得多。拖拉机耕地比牛耕地要快得多，等等。5通过引导学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。6在物理学中，做功的快慢用物理量功率描述。对于机械，功率是机械性能的重要指标。1按老师的安排进行活动。2两位参赛同学同时提书，将书从地面提升到二楼，计时员记录时间。3汇报活动情况。记录在设计好的表格内。4利用功的公式计算出结果。小组讨论老师提出的问题，积极阐述自己的意见。5在活动和讨论的基础上，形成对功率的物理意义的认识。6列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，无处不在，研究功率具有重要的现实意义。二、功率的定义、公式和单位（主要采用启发式）教师活动学生活动1指导学生回顾初中学过的内容2展示阅读思考题：什么叫做功率？功率是表示什么的物理量？功率的定义式是什么？定义式中各个字母分别表示什么物理量？单位是什么？功率的单位有哪些？换算关系如何？3抽查学生解答思考题。4教师总结 功率的物理意义：功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。定义：功跟完成这些功所用时间的比值。表达式：P=W/t（类比：v=S/t）单位：1J/s=1w ，除此还有Kw。5展示例题：一个质量是10kg的物体，从地面上方30m高处开始做自由落体运动，求：（1）第1s内重力对物体做多少功？（2）第2s内重力对物体做多少功？（3）前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？6把学生解题过程实物投影，进行评价。1学生阅读课文相关内容，并解答思考题。2互动交流：如何来描述快慢？类比：运动的快慢速度；速度变化的快慢加速度。用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”。3练习。三、平均功率与瞬时功率（通过例题，加深对平均功率和瞬时功率概念的理解）教师活动学生活动1展示举例：一个质量是10kg的物体，从地面上方20m高处开始做自由落体运动，第1s时间内下落的位移是多少？这1s内重力对物体做多少功？第2s时间内物体下落的位移是多少？这1s内重力对物体做多少功？前1s和后1s重力对物体做功的功率各是多大？这2s时间内重力对物体做功的功率是多大？2学生演算后提出问题：例题中的物体只是在重力的作用下，重力做功过程中，功率变化吗？3总结：我们可以从上面的例子可以看出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的。因此，用PW/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义。4（1）平均功率：P=W/t为平均功率的定义式。（2）瞬时功率：为了比较细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即5瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量。6提出瞬时功率如何计算的问题后，引导学生一起推导得出：PFv为瞬时功率计算公式。7应用公式PFv计算m1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率。8根据上述结果启发学生思考瞬时功率的物理意义。9最后指出：此题中是重力对物体做功，使重力势能逐渐向动能转化。随着时间的延续，重力势能向动能转化加快。1认真演算，阐述自己的看法。2思考问题。3认真听讲，积极思考。4认真体会极限的方法，在今后学习中有很多地方要用到这种方法。四、实际功率和额定功率（引导学生自学）教师活动学生活动指导学生阅读教材第7页“额定功率和实际功率”一段，提出问题，你对“额定功率和实际功率”是怎样理解的？学生阅读课本相关内容，思考并回答老师的提问。交流与探究：把一枚硬币放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使硬币开始下滑，如图531所示。仔细分析一下，在下滑的过程中硬币共受到几个力的作用？哪些力做正功？哪些力做负功？哪些力没有做功？如果使斜面的倾角增大，情况会有什么变化？倾角增大时，功率是否也增大？（提示：比较不同倾角时的功率，应注意硬币开始下滑处的高度应相同。讨论功率时须指明哪个力的功率。实验的分析讨论，要注意所分析的是某个力的平均功率。注意引导学生进行受力分析、做功分析，可利用功率的定义式，在理论上进行的推演，使思维更加严密。）1用CAI课件模拟汽车的启动过程。师生共同讨论：如果作用在物体上的力为恒力，且物体以匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变。此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的。很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作（如汽车），根据P=FV可知：当路面阻力较小时，牵引力也小，速度大，即汽车可以跑得快些；当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，速度必须小。这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。如果动力机器在实际功率小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当实际功率大于额定功率以后，这种情况不可能实现。五、典型例题分析教师活动学生活动1汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的01倍，g取10ms2，问：（1）汽车保持以额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少？（2）若汽车保持以05ms2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？2指出解决问题的思路。3在实物投影仪上对过程进行抽查评析。4用实物投影仪展示正确的解题过程。在老师分析后求解，巩固训练。六、师生共同小结通过本节课的学习，我们知道了以下几个问题：1功率是表示物体做功快慢的物理量；2功率的单位有、k、1 k1000；3功率的求解公式有：P PFv；4平均功率和瞬时功率；其中P和PFv可用来求解平均功率，而PFv也可用来求解瞬时功率。5实际功率和额定功率；6用PFv分析汽车的两种启动过程。重力势能当前位置：人教网2010教材培训学科培训高中物理必修2案例研究重力势能教学设计云南省昭通市盐津县艾田中学蒋显翠课题重力势能课时1课时教材内容的地位本节教材与过去的处理方法相比，教材认真分析了重力做功与路径是否有关的问题。这样做的目的不是为了追求严密，而是想有助于学生形成严肃认真的科学态度。教材强调科学方法，引导学生用比较高的观点处理问题，只要求学生能够“跟”来，并不要求学生去重复。形成他们的“科学素质”。在讨论物体沿任意路径运动时重力做功的问题时，又一次用到了极限的思想。学生经过多次接触，对这样的方法逐渐就熟悉了。本节重力势能是机械能的重要内容。要从重力做功与路径无关的特点出发，理解建立重力势能概念的可能性，掌握重力势能的定义式，明确重力做功和重力势能变化的关系。教学目标一、知识与技能1理解重力势能的概念，强调“势”的含义，会用重力势能的定义进行计算。2理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。3知道重力势能的相对性。二、过程与方法1用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程。三、情感、态度与价值观1渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。教学重点重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。教学难点重力势能的系统性和相对性。教学资源铁球（大小、质量均不同的两个）、透明玻璃容器、沙子等。教学方法探究、讨论、讲授、实验观察法、分析归纳法、讲练法。教学过程设计教师活动学生活动引入新课（创设情境，引出课题，激发学生的求知欲。）1(多媒体播放视频)把木桩打进地里，石头从山上滚下来，苹果自高处下落；飞机投弹等等。2提出问题：从刚才的画面中，同学们想到了什么？从做功和能量转化的角度分析问题。认真观看视频后，根据初中学过的重力势能知识讨论得出：重锤把木桩打进地里；苹果自高处下落；飞机投下的炸弹等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功。据功和能的关系，既然重力做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能。因为一个物体能够对外做功，具有做功的本领，所以这个物体具有能量。一、重力势能概念的建立1提出问题：这个能量与什么因素有关？2由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能？3那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？本节课我们就来学习这个问题。1领会重力势能的概念：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。2猜想：重力势能的大小可能与物体所处的高度有关。二、探究重力势能的大小与什么因素有关1创设情境，启发学生思考，提问：铅球从高处落在地上撞出坑，而下落的雨滴却不能造成同样的效果，这是为什么？2演示实验：在一个透明的玻璃容器内装上沙子。实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。实验二：用大小不同的两铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。3通过上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。4要求学生用身边的物品设计实验，动手操作。5那么，怎样定量地表示重力势能呢？1在创设的物理情境下，学生产生强烈的求知愿望。2学生回答观察的现象：在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大。在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度越大。3动手实验，各个小组用身边的物品去演示，如用钢笔从高出落向绷直的纸上，有的情况能将纸打破，有的却不能打破。各小组学生根据自己探究的情况在班上作发言、交流、逐渐形成共识。积极思考。三、重力做功与重力势能的变化的关系（师生交流讨论）1指导学生观察教材上的图541、图542、图543，让学生独立推导这几种情况下重力做的功。2循序渐进提出以下问题提示学生思考：(1)比较容易做的是哪一个问题？(2)为什么这两个问题容易研究呢？(3)那么这两个问题的答案是什么呢？(4)我们大胆猜想一下，第三个图中重力做的功和前两个是否相等呢？(5)我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里？(6)我们怎样突破这个难点呢？(7)说说看，解决问题的途径是什么？(8)第三个问题的答案应该是什么呢？(9)我们可以得到什么样的结论？(10)既然重力做功与路径无关，那么它与什么因素有关呢？(11)具体的表达式是什么？（提示：再次用到极限的思想，如分析得不完善，只要有一定道理，教师给予肯定。）3据进行讨论：用EP1=mgh1来表示物体在初位置的重力势能，用EP2=mgh2来表示物体在末位置的重力势能，则WG= EP1 -EP2，那么当h1 h2和h1 h2，WG0 ，EP1EP2当物体由低处向高处运动时，1 h2，WG0 ，EP1教材培训学科培训高中物理必修2案例研究探究弹性势能的表达式教学设计云南省昭通市盐津县艾田中学蒋显翠课题探究弹性势能的表达式课时1课时教材分析中学课程中的科学探究，是通过学生自己的探索性活动，变未知为已知的一类学习过程，其中是否包含实验，并不是它的本质特征。这节的探究就是一个不包含实验的探究。本节是先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。既然功是能量变化的量度，既然重力势能的表达式是通过重力做功的分析得来的，很自然地会想到通过弹力做功可以得到弹性势能的表达式。研究一件事物总是先从表面的、定性的考察开始。因此，我们先考虑弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关。从整体上看，内容的安排完全符合人们认识事物的思维过程。学情分析学生已经初步有了探究事物的一般方法，即“是什么？怎么样？为什么？”的思维方法。因此，本设计中就通过创设问题情景，激励学生自己提出想要研究的问题。通过上一节重力势能的学习，学生已经初步体验到“研究重力势能是从重力做功入手”以及“功是能量转化的量度”，并且学生已具有一定的知识迁移能力了。因此可以让学生通过类比，也从拉力做功入手来研究弹簧的弹性势能。因为重力的功与重力和物体的位置变化有关，弹力做的功与弹力和弹簧的形变量有关，这样的猜想是很容易想到的。关键的问题是如何研究拉力的功，同样让学生回忆并类比于研究匀变速直线运动的位移的方法，将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段中近似认为拉力是不变的，而且上一节课中研究当路径是曲线的时候，研究重力所做的功也是将曲线分成很多近似认为是直线来处理的，这里用到了微分和积分的思想方法。教学目标一、知识与技能1理解弹性势能的概念和物理意义。2学习计算变力做功的思想方法。3理解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类比重力势能表达式的得出方法探究弹性势能表达式，让学生体会物理学中这种类比迁移的研究方法。2猜测弹性势能表达式与什么有关，培养学生科学推断能力。3又一次应用分割、求和、逼近的方法求变力的功，体会这种微积分思想在物理中的应用。4体会理论探究这种科学方法。三、情感态度与价值观通过探究过程体会物理学的逻辑之美和方法之美，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1探究弹性势能公式的过程和所用方法。2理论探究的方法。教学难点1推导拉伸弹簧时，用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。2图象方法解决问题。教学方法实验观察法、分析归纳法、迁移法、类比法。教具准备弹簧(两根，劲度系数不同)，小物块，多媒体等。教学设计理念思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。教学建议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。对于同一个弹簧，如果弹簧的压缩量和伸长量相等的话，弹簧的弹性势能应该相等，这一个可以作为一个结论性的知识点直接应用。教与学的互动设计复习并引入新课教师活动学生活动1.复习提问：什么叫势能？什么叫重力势能？2.学生回答后，教师指出势能概念中有两个关键词，一是“相互作用”，二是“位置”，在重力势能概念中体现为重力和高度。3.播放一段秦军箭阵的录像，看完了短篇，你觉得我们今天要来研究什么？4.引入：弹性势能的大小与哪些因素有关？弹性势能的表达式应该是怎样的？这节课我们就来探究这些问题。1.回忆后回答。教师指出势能概念中有两个关键词，一是“相互作用”，二是“位置”，在重力势能概念中体现为重力和高度。2.观看后回答。（弹性势能）进入新课一、弹性势能概念的建立1.做演示实验：把线烧断，让压缩的弹簧放松把上面的砝码举起，说明压缩的弹簧具有能量。2.让学生举出类似实例，分析出它们的共同特征。（板书：弹性势能的概念：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。）3.前面我们研究了弹簧弹力与形变的关系，请同学们回忆一下，并讨论能不能用图象来反映弹力F和形变量X的关系？（FX图象在后面的探究过程要用到）1.观看演示实验，理解弹性势能。2.举出其他丰富的例子。如：拉长的弹簧，压扁的皮球，弯曲的锯条，上紧的钟表发条等。然后抓住它们的共同特征是：发生了弹性形变。3.体会发生形变的物体，具有弹性势能。二、探究弹性势能的大小与什么因素有关1.引导学生思考：我们在学习重力势能时，是从哪里开始入手进行分析的？这对我们讨论弹性势能有何启示？2.当弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为零，弹簧被拉长或被压缩后，就具有了弹性势能，我们只研究弹簧拉长的情况。在探究的过程中，我们要依次解决那几个问题呢？请同学们快速阅读课本，把这几个问题找出来。2.倾听学生回答，进一步引导。（1）重力势能与高度h成正比，弹性势能是否也与弹簧的伸长量（或缩短量）成正比？说出你的理由。（2）在高度h相同的情况下，物体的质量越大，重力势能越大，对于不同的弹簧，其弹性势能是否也有类似的情形？（3）对弹性势能的猜测，并不能告诉我们弹性势能的表达式，这样的猜测有没有实际意义？3.准备一个方案：两根劲度系数不同的弹簧，两块小木块。验证弹性势能与形变量有关在一水平面上，同一弹簧，不同的形变量，拉同一木块，释放后木块被弹出去的距离不同；验证弹性势能与劲度系数有关两劲度系数不同的弹簧，同样的形变量，拉两形状质量相同的木块。劲度系数大的弹簧弹出的木块距离大。4.听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。5.提出问题：重力做功，重力势能发生变化，重力做功在数值上等于重力势能的变化量。那么，弹力做功与弹性势能的变化之间关系是怎样的？6.听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。7.提出问题：重力是恒力，重力做功等于重力与物体在竖直方向移动距离的乘积。那么，拉伸弹簧时，拉力做功该怎样计算？阅读课本，并在练习本上自己画图，写出拉力在整个过程中做功的表达式。1.思考后回答：学习重力势能时，是从重力做功开始入手分析的。那么，讨论弹性势能应该从弹力做功的分析入手。2.阅读教材，找出探究过程中要依次解决的问题，从总体上把握探究的思路。3.思考问题，学生代表发言。4.思考问题，学生代表发言。5.阅读教材，思考拉力做功的计算方法。选出代表发表自己的见解。三、探究弹性势能的表达式（师生对话交流）师：变力做功应该怎样解决？下面大家通过讨论，得出弹力做功的表达式。生：我们可以把变力做功问题转化为恒力做功问题，具体的做法是这样的：我们把拉伸的过程分为很多小段，它们的长度是L1，L2，L3在各个小段上，拉力可以近似是不变的，它们分别是Fl，F2，F3所以在各个小段上，拉力做的功分别是F1L1，F2L2，F3L3，拉力在整个过程中做的功可以用它在各个小段做功之和来代表，F1L1+F2L2+F3L3，师：刚才这位同学分析得非常好，那么是什么给你启示让你用这种方法解决问题的呢？生：我们在计算匀加速直线运动位移时曾经用过这种方法，想用速度和时间的乘积得到位移，但是速度是在不断变化的，于是采用的方法是把整个运动过程分成很多小段，每个小段中物体的速度的变化比较小，可以近似地用小段中任意一时刻的速度和这一小段时间间隔相乘得到这一小段位移的近似值，然后把各小段位移的近似值相加。当各小段分得非常小的时候，得到的就是匀变速直线运动的位移表达式了。（微积分的方法）师(再次鼓励)：很好，我们再回忆一下，在进行匀变速直线运动位移的具体计算时，我们采用了什么方法？生：采用了图象的方法求出了匀变速直线运动的位移公式。师：那么应该作一个什么样的图象来求拉力做功问题？生：应该作一个FL图象来求拉力做功的具体数值。师：从弹簧原长开始，拉力随形变量变化的图象应该是什么样的，大家在纸上把它画出来。(投影展示学生作的图象)师：通过作图怎样求解拉力F做的功呢？生：在处理匀变速直线运动的位移时，曾利用FL图象下梯形的面积来代表位移；这里利用FL图象下的面积来代表功。师：那么这个“面积”的大小是多少呢？生：三角形的面积很容易计算，当物体从原长被拉伸L长度后，拉力做的功为：W1/2kL2。师：(总结)根据我们刚才的推论，当弹簧处于原长、弹性势能值为零时，这个弹簧被拉长L时弹力做的功就等于弹簧被拉长L时弹簧弹性势能的值，所以有Ep1/2kL2，这就是我们这节课要得到的结论。典型例题例1：一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，则（ ）Ah愈大，弹簧在A点的压缩量愈大B弹簧在A点的压缩量与h无关Ch愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大D小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大解析：最终小球静止在A点时，通过受力分析，小球受自身重力与弹簧的弹力作用，由弹力公式F=kL，即可得出弹簧在A点的压缩量与h无关，弹簧的弹性势能与h无关。例2：如图所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。分析：运动员的助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能；起跳时，运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和撑杆中的弹性势能，随着人体的继续上升，撑杆中的弹性势能转化为人的重力势能，使人体上升至横杆以上；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能。小结教师活动学生活动1引导各小组交流在探究中的发现、收获和体会。2引导学生回顾本节所学的知识内容。1充分发言，注意客观地评价自己小组的得失，体现事实的作风。2积极提出看法。3小结，完成练习设计。曲线运动【教学目标】 1知道曲线运动是一种变速运动，它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上。2理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上。3培养学生观察实验和分析推理的能力。4激发学生学习兴趣，培养学生探究物理问题的习惯。【重点难点】1重点：曲线运动的速度方向；物体做曲线运动的条件。2难点：物体做曲线运动的条件。【导学流程】前置复习前边几章我们研究了直线运动，同学们思考以下两个问题：1. 什么是直线运动？_2. 物体做直线运动的条件是什么？_在实际生活中，普遍发生的是曲线运动，那么什么是曲线运动？本节课我们就来学习这个问题。新课学习一、曲线运动的速度方向：1曲线运动是常见的，你能举出物体做曲线运动的一些实例吗？_2观察课本P32图61-1和图61-2思考：砂轮打磨下来的炽热微粒。飞出去的链球，它们沿着什么方向？_3讨论或猜测，曲线运动的速度方向应该怎样？_4是不是象我们大家猜测的这样呢？让我们来看一个演示实验：教师演示课本P32演示实验验证学生的猜测，从而得到结论：曲线运动速度的方向_ 5什么是曲线的切线呢？结合课本P33图61-4阅读课本P33前两段加深曲线的切线的理解。6阅读课本P33第四段，试分析推理曲线运动是匀速运动还是变速运动？速度是_（矢量标量），所以只要速度方向变化，速度矢量就发生了_，也就具有_， 因此曲线运动是_。7练习：曲线滑梯如图所示，试标出人从滑梯上滑下时在A、B、C、D各点的速度方向。二、物体做曲线运动的条件：1提出问题：既然曲线运动是变速运动，那么由可知具有加速度，又由可知受力不为零，那到底有什么样的特点呢？2实验探究器材：光滑玻璃板 小钢球 磁铁演示：小钢球在水平玻璃板上做匀速直线运动。问题：给你一磁铁，如何使小钢球加速仍做直线运动。减速仍做直线运动。做曲线运动。制定你的实验方案。_实验验证：请两名同学利用他们的方案来进行验证。演示给全体学生。分析论证：直线加速：的方向与的方向_。直线减速：的方向与的方向_。曲线运动：的方向与成一_。结论：当物体所受的合力的方向与它的速度方向在同一直线时，物体做_；当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体就做_。3物体做曲线运动的条件：_。4实践应用：从枪口射出的子弹为什么做曲线运动？_沿水平桌面向前滚动的钢球经过磁铁时，为什么转了弯？_讨论题：结合本节所学与前面知识体系来分类归纳力和运动的关系。_5强化训练如图所示是标枪运动路线的示意图，请回答下面问题。画出它在各点的速度方向。画出标枪在各点的受力方向（不计空气阻力）。说明标枪的运动轨迹为什么是曲线。从作出的图中可看出，力的方向总是指向轨迹弯曲的内侧，这是否可作为一条规律。小结：做曲线运动的物体，合外力的方向总是指向曲线的内侧，是一条规律。三、小结同学们根据自身特点，各自进行。1独立归纳，应用自己熟悉的方式并能找出重点内容。2讨论归纳，列出知识的框架图，说明知识的认知过程。3结合提纲，知识重现，小结归纳。小结提纲1曲线运动的特点。2曲线运动的性质。3物体做直线运动的条件。4物体做曲线运动的条件。附：板书设计【备课资料】一、正确认识曲线运动中合外力的作用效果设质点沿如图所示的曲线运动，在时刻位于A点，经位于B点，它在A点和B点的瞬时速度分别用和表示，那么在内质点的平均加速度应表示为：式中，是速度的变化量，的方向应与此方向相同，按照矢量运算法则（平行四边形定则），的方向如图所示，即的方向是指向曲线凹的一侧，当足够小趋于零时，平均加速度无限接近于在A点的瞬时加速度，它的方向与足够小的方向相同，也指向曲线的凹侧，由牛顿第二定律可知，质点所受合外力的方向与其加速度方向相同，总指向曲线的凹侧。把加速度和合外力F都分解在沿切线和沿法线（与切线垂直）方向上，如下图所示：沿切线方向的分力产生切线方向的加速度，当和同向时，速率增加；当和反向时，速率减小，如果物体做曲线运动的速率不变，说明，即，此时的合外力方向一定与速度方向垂直，没有改变速度的大小。沿法线方向的分力产生法线方向上的加速度，改变了速度的方向，由于曲线运动的速度方向时刻在改变，合外力的这一作用效果对任何曲线运动总是存在的。可见，在曲线运动中合外力的作用，首先是产生以改变速度的方向，对于变速率曲线运动，合外力不仅改变速度的方向，同时还要改变速度的大小。二、实验指导1研究曲线运动的速度方向让学生拿细绳拴一个小球，先抡动绳子，让学生观察小球的圆周运动，利用视觉暂留这一视觉功能便会形成一个圆周轨迹的图像，然后松手，让学生观