探究弹性势能的表达式教学设计

1、探究弹性势能的表达式”教学设计#TRS_AUTADD_118826780477ARGIN-TP:0px;FNT-SIZE:12pt ;ARGIN-BTT:0px;LINE-HEIGHT:1;FNT-FAIL: 宋 体 #TRS_AUTADD_118826780477PARGIN-TP:0px;FNT-SIZE: 12pt;ARGIN-BTT:0px;LINE-HEIGHT:1;FNT-FAIL: 宋 体 #TRS_AUTADD_118826780477TDARGIN-TP:0px;FNT-SIZE :12pt;ARGIN-BTT:0px;LINE-HEIGHT:1;FNT-FAIL: 宋 体

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9、TIN:underlineDIVFav_1188267644138DIVSetin1page:Setin1教学目标】、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。、过程与方法1仿照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，

10、激发学生求知欲和学习兴趣，享受成功的 乐趣。教学重点】1再次体会功能关系2探究的实施过程。教学难点】1解决弹簧拉力做功时如何想到用过的分割、求和、 逼近的微积分方法。2如何用图像最终解决问题教学方法】师生、生生对话讨论的方式教具准备】弹簧；自制 PerPint 幻灯片时安排】1时教学过程】、复习并引入新师提问：什么叫势能？什么叫重力势能？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。师：发生弹性形变的物体（如弹簧） ，各部分间有弹力作用，因此它也具有势能，我们叫它弹性势能。教师拿出弹簧做压缩、拉伸演示。二、新教学板书:、弹性势能

11、：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师：本节我们就探究弹性势能与哪些因素有关、是什么关系。师提问：我们学过的重力势能与哪些因素有关，什么关系？学生回答后，教师强调出其中的咼度是相对于参考平面 的高度，即重力势能有相对性。师提问：我们可以肯定，弹性势能也有相对性。研究重 力势能一般选地面为参考平面，即零重力势能位置；那么你 认为研究弹性势能选哪一位置为参考位置，即零弹性势能位 置最好呢？几乎所有学生都会选原长为零位置，教师表示认可，可 是不点评。但教师应该明白，学生是因为原长时弹力为零， 才认为势能为零，即他们认为原长时势能就是零，而不是选 定为零的，若时间允许，在本节

12、最后讨论弹性势能相对性时， 可选取别的位置为参考位置，体会原长时势能可以不为零。师提问：那么猜一猜弹性势能与哪些因素有关（以弹簧为例）学生可能猜出：长度；伸长量；压缩量；弹力；劲度系 数；形变量；质量；材料；匝数；半径；钢丝粗细；匝密度 等等；教师引导学生之间讨论交流，最后形成一致意见：与 劲度系数和形变量（伸长量或压缩量） L 有关。师提问：猜一猜是什么关系？若学生猜到EP=L会有许多同学表示反对， 引导同学之 间讨论得出论断；若学生猜出L再乘以L, 即卩EP=L2,让他说出理由，并请其他同学判断有无道理，若没有人反驳，教 师可引导，根据不同层次的学生水平，可从以下三种引导方 式中选择一种：

13、（1）L再乘以L，就是力乘以位移，要注意 功计算式的使用条是力为恒力。 （ 2）直接告知弹簧从原长到 拉长 L 的过程中弹力越来越大为变力。 （ 3）不仅告知弹力越来越大为变力，还指明用末态的弹力 L 代替过程中的弹力平 均值偏大了引导得出不会是 EP=L2,应该比L2小后，若学生不再提 出新的观点，则到此为止；若学生提出可用平均力 L乘以L, 教师追问为什么除以 2 就是平均力？若学生们回答不出，可 引导：“求平均速度不一定都可以用，只有在匀变速运动中 才可以”引导学生发现弹力随形变量均匀增大，所以可以这 样来求平均师：经过我们的猜测发现 L2 是最可能的关系。说是猜 测，也不是一点没有根据

14、的瞎说，从猜测过程来看，大家已 经在使用一种思想：通过研究弹力做功来得出弹性势能的表 达式，这种通过功能关系来探究的方法我们在上一节得出重 力势能表达式过程中已经使用过。师提问：仿照重力功与重力势能改变的关系，你能得出弹力做功与弹性势能改变关系吗？教师引导学生之间讨论回答。并用弹簧演示在压缩弹簧 过程中，弹簧弹力做负功，弹性势能增加；在拉伸弹簧过程 中，弹簧弹力也做负功， 弹性势能也增加， 说明两种情况下， 弹力功的绝对值都等于弹性势能增加量。师：问题是我们不是求弹性势能变化量的表达式，而是弹性势能的表达式，这怎么办？引导学生之间讨论得出， 从原长开始让弹簧拉长 （压缩）， 由于规定原长时弹性

15、势能为零，所以弹力功的绝对值既是势 能增加量也是末态弹性势能的值。师：下面我们就通过研究从原长开始被拉长 L 的过程中， 弹力做的功，对以上猜测结果进行证明，当然求弹力的功不 能再用刚才取平均力的方法了，那用什么办法？针对不同层次的学生，教师可以从以下三种引导方式中 选择一种：（ 1）在必修 1 中，为了求匀变速直线运动的位移，或说成为了导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？ （2）直接告知在证明匀变速直线运动的 v-t 图的面积代表位移的 过程中我们用过一种办法，它的思想是分割、求和、逼近。 还记得怎样用的吗？（ 3）不仅直接告知什么时候用过，为 了解决什么问题，叫什么方法，还复述一遍怎样用的。不论什么层次的学生，也不论何种引导方法，教师最后 都要通过幻灯片打出 F-L 图像，解释分割、求和、逼近的过 程。并最后通过面积求出 EP=L2,猜想得到证实。（以下4个 图依次出现在屏幕上）建议将探究过程的流程以板书的形式给出。板书：二、探究过程1通过探究弹力的功来探究弹性势能表达式。2弹力功与弹性势能变化的关系3规定原长时势能为零，从原长开始，求弹簧伸长 L 过程中弹簧弹力做的功。4思想：分割、求和、逼近，板图如图面积代表克服弹力做的功 =弹性势能增加量 =末态弹性 势能（规定原长时弹性势能为零） 。6面积