《探究弹性势能的表达式》教学设计

探究弹性势能的表达式教学设计设计原理研究性学习的本质是学生通过自己的活动或推理获得概念规律的结论。高中物理教学中的科学探究并不都是实验性探究。这是一堂探究课，不包括实验探究。从查询过程来看，它是一种逻辑推理任务类型。在教学中，首先通过实例导出什么是弹性势能，然后以弹簧为例，探讨弹性势能与所涉及的因素之间的关系，弹性势能与拉力做功之间的关系，以及如何计算拉力做功，从而得到弹性势能的表达式。总的来说，这门课使用启发性的语言来引导学生观察、发现和思考，提出问题并找到答案。“探索弹性势能的表达”的主要目的不是让学生学习这种关系，而是让学生体验一个探索的过程。帮助学生“建构知识”、形成“科学概念”和理解“科学研究方法”的各种活动都属于科学探究的范畴。因此，教学的重点是物理方法的教学和加深学生对科学探究的理解。本课的探索是在学生原有认知的基础上，通过猜想和假设，利用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。教学目标一、知识和技能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维方法；3.巩固功与能量变化的关系(弹性功与弹性势能变化的关系)；4.知道弹性势能具有相对性。二。过程和方法1.类比重力势能的决定因素，猜测哪些因素与弹性势能的表达有关，从而培养学生的科学预测能力。2.通过探索弹性势能的表达过程，我们可以实现微积分在物理中的应用。第三，情感、态度和价值观通过探究的过程，我们可以实现数学与物理的巧妙结合，激发学生的求知欲和学习兴趣，享受成功的快乐。教学重点分析了决定弹性势能大小的因素。探索弹性势能公式的过程和方法。教学困难在推导拉力弹簧时，微积分思想解决了拉力做功的表达式。教学过程创建物理场景-提出弹性势能的概念-类比重力势能和重力功-演示弹簧弹性功的实验-猜测弹性势能的决定因素-研究张力功-转移微元法寻求变力功-获得弹性势能的表达式。教学过程教师活动学生活动设计意图首先，介绍了弹性势能的概念多媒体展示图片(三类：撑杆跳、弓射箭、各种弹簧)问：从能量的角度来看，这些图片的共同特征是什么？结论：换句话说，变形的杆、弓和弹簧储存一定的能量，称为弹性势能。请再举一些有弹性势能的物体的例子：发条，网球拍击球.提出的问题：关于弹性势能，你想知道什么？你想研究什么？以问题的形式提问，我们将一起解决它。让我们考虑两分钟。在同一张桌子上，前排和后排的学生也可以互相讨论。二、询问过程在这一课中，我们将以弹簧拉伸为例，探讨弹性势能的决定因素和弹性势能的定量表达。首先，让我们来猜猜：弹性势能的大小之间有什么关系？(重力势能的类比)问题1。求解重力是一个恒力，弹性是一个变力。PPT显示图片并询问：在物体提升过程中，重力会改变吗？PPT展示了这张图片，并问道：在拉伸过程中，弹簧的张力会发生变化吗？老师解释说，弹力是弹簧变形过程中的一种可变力！实验方案：两个不同刚度系数的弹簧和两个小木块。验证弹性势能与变形有关在水平面上，相同的弹簧，不同的变形，挤压相同的木块，释放后木块弹出的距离不同；验证弹性势能与刚度系数相关-两个刚度系数不同的弹簧，相同的形状变量，按下两个形状和质量相同的木块。刚度系数大的弹簧会弹出一大段距离的木块。2.请回忆一下我们研究过的引力势能和引力功之间的关系。我们能通过类比得出弹性功和弹性势能之间的关系吗？重力势能弹性势能物理场景球的上升过程一端通过拉力固定。固定弹簧存在前提重力功弹簧力确实起作用。应力特征地球附近的重力加速度是恒定的，重力是恒定的力。弹簧的弹力随着形状变量的增加而增加，形状变量是一个可变的力。势能变化重力做负功，重力势能增加。弹簧的弹力负作用，弹簧形状变量增加，弹性势能增加。函数关系3.我们推测弹性势能可能与弹簧的刚度系数和伸长量有关。下面的任务是：如何确定弹性势能的表达式。问：回顾过去，我们是如何得到重力势能的表达式的？问：我们能不能借鉴同样的思路来分析弹力做功？(学生尝试后感到无助)学生做不到。有什么困难？我们能想出办法把这种可变力变成恒力吗？弹性力随着变形而均匀增加，因此可以用这种方法求得平均值。4.我们如何解决变力做功的问题？请评论。提示：在必修1中，为了找到匀速直线运动的位移，或者推导匀速直线运动的位移公式，我们使用了一种方法.这是什么方法？它是如何使用的？问：弹性和伸长率之间的关系是什么？教师随访：仔细观察两幅图像，思考如何找到弹簧力所做的工作。问：我们可以采用类似位移计算的方法吗？老师指导学生将弹簧伸长的过程细分成小段，并将力转换成恒力。问：当分割变得越来越精细时，弹性功对应于图像的哪一部分？这个三角形面积的表达式？问题：我们刚刚研究的是弹簧的张力，压缩力是多少？老师：同学们，看看我们自己的成绩！这样一个看似复杂的问题，它的物理规律是如此简单明了，这就是物理学的美！5.学生们讨论是否可以规定任何长度的弹簧势能为零。(与引力势能的相对性相比，得出弹性势能的大小具有相对性的结论。)总结：你从这一课中学到了什么？答：杆、弓和弹簧都变形了，产生弹性并储存一些能量，这些能量在恢复变形的过程中释放出来。思考一分钟，找出5个学生的答案。你需要知道：弹性势能是如何形成的？弹性势能和功之间有什么关系？弹性势能的用途是什么？弹性势能的大小与什么有关？总结学生提出的问题。答：举重杠铃的重量与其位置无关。答：弹簧对人的拉力随着拉伸位置的不同而不同。答：这可能与弹簧的伸长有关。可能与弹簧的刚度系数有关。答：首先对重力做功进行分析，然后得到重力势能的表达式。例如：回答：当寻求重力的功时，重力是恒定的。当计算弹性功时，弹性力随着弹簧伸长的变化而变化：学生可能会猜测ep=kl可以猜测，k1乘以L，也就是说，EP=KL2；学生们建议可以使用平均力k1/2乘以L。答：拉力做功不能直接用公式计算，因为拉力是可变力。根据学生的理解进行解释。学生回答。基于先前学生对重力势能概念的认识和理解，弹性势能的概念通过实际生活经验被接受。培养学生类比猜想的思维方式。通过知识转移，学生可以体验微积分和处理可变物理量的评估。加