高中物理 《探究弹性势能的表达式》教学设计2 新人教版必修2

1、5探索弹性势能表现法整体设计科学探索方法学习，开发自主学习能力，养成良好的思维习惯，使用物理知识和科学探索方法解决一些问题，是课程标准总目标中学生科学探索方面的要求。牙齿单元的教学重点是通过科学探索，体现过程和方法、情感态度、价值观的要求。通过探索方案设计，通过学生自主探索，刺激学生创造潜力，启发学生思维，将学生课实际整合到教育中，起到主体作用。牙齿部分根据物理课程标准的要求，不需要通过学生弹簧弹性势能表达式来解决相关问题，而是通过一次学生理论探索过程，这是逻辑推理任务型的。学生科学探索不仅仅意味着手操作，实验活动。牙齿教材的重点是深化对物理方法教学和学生科学探索的理解。牙齿课的探索以学生原有

2、的认识为基础，应用通过推测和假设已经掌握的物理规律，从理论上推导出新的物理规律，着重于理论推理。在实际教学中，由于灵活的势能理解有困难，教师可以指导学生类比方法。弹性势能类比重力势能、弹性类比重力、柔道学生回忆研究重力势能时从重力工作开始，因此弹性势能研究应该从弹性工作开始。但是弹簧的弹力是变化力。研究弹性工作的方法是牙齿节的难点。相对于学生的均匀变速直线运动变位方法，知识转移，使用微元方法的弹簧弹性势能表达式，逐渐牙齿单元不要求用弹性势能表达式来解决问题，而是要着重于学生体会的过程和使用方法，因此在整个教学过程中，教师要作为领导者创造情况，激发学生学习欲望，让所有学生都积极参与探索的全过程，

3、成为学习的主体，同时教师作为参加者，在探索过程中要及时完成教学重点1.利用微元和图象法计算变力工作问题。2.利用逻辑推理推导弹性工作和弹性势能之间的关系。教育难点1.理解美院法将变力日改为恒力。2.了解利用力-位移图像计算变力工作的依据。课程日程第一节课三维目标知识和技能1.了解拉伸工作和弹簧弹性势能变化之间的关系。详细了解功能与功能的关系。流程和方法1.用重力势能类比方法推测弹性势能大小决定因素。2.通过知识和技术的迁移过程自行探索灵活的势能表达。3.让学生经验从推测到理论探索，再到实验证明的一般科学发现过程。情感态度和价值1.通过讨论和交流等活动，培养了学生与他人交流和反思的习惯。发扬与他

4、人合作的精神，分享探索成功后的喜悦。2.体会生活中弹性势能的意义，提高生活中的物理应用意识。上课前准备自制课件、橡皮筋、弹簧、滑球等。课程体系导入新类导入实验设备包括：把木块靠在弹簧上压缩后松开手，弹簧就会把木块拿出来。分别用一个硬弹簧和一个软弹簧进行牙齿实验，各压缩后松手，学生仔细观察和叙述实验现象。现象1:同样的弹簧压缩度越高，弹簧把木块推得越远。现象2:当两个长度相同的柔软而坚硬的弹簧压缩到同一水平时，坚硬的弹簧会把木块排出体外。老师和学生们一起分析，得出了结论。在上述实验中，弹簧压缩时必须发生变形，恢复原状时可以对木块进行工作，因此具有能量。牙齿被称为弹性势能。(威廉莎士比亚，泰晤士河

5、，母语，母语，母语，母语)导入图片展示大屏幕投影撑杆跳、射箭、各种弹簧照片。教师提出了一个问题：压缩弹簧可以把球弹得很远，拉开弓可以射箭，还可以利用撑竿跳高运动员手里弯曲的杆子跳得很高.这些现象说明什么？他们有什么共同点？学生思考，讨论，回答，引出牙齿课的内容。导入问题2004年八月20日举行的奥运会女子蹦床比赛让中国观众了解了漂亮惊险的运动。中国选手黄山夺得铜牌后，国家蹦床队总教练卓贤林在中国开始蹦床运动仅6年，但中国设定了在2008年奥运会上打击男女两枚金牌的目标。黄山的铜牌成为实现牙齿目标的第一位1.在运动员网上怎么跳？2.在相同的运动员般的动作中，弹簧网下陷的“深度”与哪些因素有关？3

6、.能弹到运动员高的高度表明变形的肌肉和变形的弹簧床具有什么性质。推进新课展示大屏幕投影撑杆跳、射箭、各种弹簧照片。观察学生：压缩弹簧可以将球弹得很远，拉开弹弓可以发射子弹，撑竿跳高运动员可以利用手中弯曲的杆子跳得很高。教师和学生们一起分析，得出弹簧等装置压缩或拉伸时发生弹性变形，由于弹性的作用，弹簧等装置恢复原状时可以对外工作，具有能量的结论。这种能量称为弹性势能。问题：通过重力势能部分的学习，可以知道重力势能表达式mgh和两个茄子影响因素，即物体的质量和高度。影响弹性势能的因素是什么？如何影响呢？请以生活中灵活的势能几个茄子为例，总结一下分析说明。注意：1 .弓越满，箭射得越远。2.弹弓的橡

7、皮筋越长，子弹发射得越远。3.在玩蹦床游戏的时候，如果把蹦床的深度压得更深，人反弹的高度就会提高。猜测摘要：弹性势能与形式变量的大小相关，通过以上例子可以推测，弹性势能随着形式变量的增加而增加。4.拉弓时，弓的“硬度”越大，拉同样的距离，“硬度”越大，射箭的距离就越远。5.如果把长度相同的弹簧压缩到相同的位置，“粗”的弹簧就更难压缩了。6.用等长的皮筋制成的弹弓，等距离拉开，“粗”皮筋弹弓发出的子弹很远。猜测摘要：如果形状变量相同，则刚度系数大，弹性势能大小大。归纳猜测：弹簧的弹性势能大小影响因素是弹簧的形状变量和弹簧的刚度系数。类比思维：根据重力势能表达式Ep=mgh，我们知道重力势能高度H

8、成比例，你知道弹性势能也成比例吗？比较说明：必须抬起相同的重物，所以使用的力不会随着高度而变化，但对于相同的弹簧，拉得越长，使用的力就越大，所以我们不能确定弹性势能牙齿形状变量的比例。只能说明随着形状变量的增加而增大。弹性势能和形状变量与刚度系数的定量关系是什么？如何设计和探索实验？通过问题的提出，激发对学生探索的热情，引导学生设计提出探索实验方案，说明过程方法。方法提示：根据前面探究式作业的学习，探究过程的一般方法：1.提出探究课题。设计实验程序。进行实验并记录数据。创建速度-时间图像。5.下结论。教师启蒙：物体具有做事的能力。我们称它为物体有能量。弹簧有弹性势能，必须具有对外工作的能力。根

9、据功能关系，弹簧对外做的事情就像它拥有的有弹性的势能。通过教师启发，完成了对学生、学生继续设计实验方案、弹簧弹性势能表达式的探索。然后，当弹簧在原长度时，学生拉伸或压缩弹簧会增加弹簧的弹性势能数，我们可以设置弹簧在原长度时的弹性势能0。从弹簧原来的长度开始研究对于弹簧的变形、拉伸和压缩这两种茄子，都可以研究弹簧长度或压缩情况。我们先选择情况研究。对两个茄子影响因素的讨论，学生已经掌握了控制变量法。这里不给提示。设计方案：如图所示，弹簧一端固定，滑块靠在弹簧的另一端，使用滑块压缩弹簧，弹簧在弹性势能、释放滑球、滑块在弹力的作用下向右滑动，在摩擦力的作用下最终停止，从启动运动到停止的距离为L。根据

10、功能关系，弹簧发出的弹性势能(slider)转换为滑块的内部能量W。也就是说，将Ep=W=FfL、不可直接测量的弹性势能滑块转换为滑块，以克服摩擦力。探讨l和形状变量X，刚度系数K的关系，就知道Ep和形状变量X，刚度系数K的关系。1.保持k不变，研究形状变量x和滑块的变位l之间的关系。2.保持x不变，研究刚度系数k和滑块的变位l之间的关系。多次实验，记录数据，填写设计表格。(1)保持k不变，研究形状变量x和滑块的变位l之间的关系弹簧的形状变量(m)滑块的变位L(m)x射线x射线x射线1234(2)保持x不变，研究刚度系数k和滑块的变位l之间的关系刚度系数(N/m)滑块的变位L(m)1K12K2

11、3K3学生指南使用数据输入电脑Excel进行处理，并通过成像法找出数量之间的关系。实验结论：弹性势能与形式变量的平方x2成正比，Epx2。与弹性势能和刚度系数k、Epk成正比。通过以上实验，我们确认了弹性势能形状变量和刚度系数是相关的，但是它们之间的具体数量关系呢？问题：如何找到灵活的势能？如何求得弹力？如何将应变能力转化为不变的力？想法拨号：设计缓慢的伸展过程。在整个过程中，拉力总是等于弹力，是用弹力的拉力代替的工作。因为弹性是应变力，所以不能使用W=Fs来计算弹性，如果将弹簧的形状变量设置为X，则弹性F=kx。指导学生研究均匀加速直线运动位移的方法。可以学生使用微元法解决：通过将变力问题转

12、换为恒力工作问题来解决。将拉伸过程分成几个小段。长度为 x1、 x2、x3.在每个小分段中，张力可以认为几乎不变。分别为F1、F2、F3.所以绘制学生自行F-x图像并将其与vt图像进行比较。通过v-t图像下的面积表示位移，思考，讨论，交流，可以看出F-x图像下的面积表示弹性的工作。多媒体投影学生柔道课程，回答学生可能的问题：弹力操作是阴影部分面积W=。想法摘要：使用“无限分割”方法计算弹簧发生小变形时弹簧执行的操作，使用成像方法计算各段小变形弹簧操作的总和，从而确定弹性势能。摘要：表示式：Ep=kl2中间Ep:弹性势能k:弹簧刚度系数l:弹簧形状变量问题：上面我们已经推导出了弹性势能表达式，弹

13、性势能和弹性工作之间的关系是什么？首先，重力势能和重力工作的关系是：重力牙齿正球，减少重力势能，例如自由落体运动的小球。重力做负作用，重力像垂直扔的小球一样势能增加。设计方案指导学生柔道：滑块以初始速度V冲向固定在垂直壁上的弹簧，压缩弹簧，如图所示。在弹簧压缩过程中，弹簧给滑块的力F与速度的方向相反，滑块克服弹簧弹力并工作。也就是说，弹簧做负工作，弹簧压缩，弹力势能增加。在弹簧恢复变形，从最大压缩量恢复到原始长度的过程中，弹簧给滑块的力F向右，弹簧静工，弹簧变形减少，弹性势能减少。摘要：弹性工作与弹性势能变化的关系：1.弹力正孔，弹力势能减少。2.弹力做负的事，弹力势能增加。完成学生自主弹性工

14、作和弹性势能之间关系的探索过程，体会探索的乐趣和成功的喜悦。例句如图所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：跑步、撑杆跳、横杆。在牙齿的几个阶段精心说明能量的转换。引导学生分析问题，多找几个学生，倾听他们的想法，各自表达自己的意见，培养学生自由表达能力。答：运动员潮州阶段，身体的化学能变成人和杆的动能，跳跃时运动员动能及身体的化学能随着人的重力势能及支柱的弹性势能，人体继续上升，支柱的弹性势能变成人的重力位置能量，人体上升到横杆以上。越过横木，运动员重力势能变成动能。教室摘要牙齿部分主要学了弹性势能概念，势能是比较难理解的物理量，所以我们用非重力势能方法学了弹性势能。牙齿课通过探索性的方法，主要讨论了

15、三个茄子问题。弹性势能表达式可以与任何物理量相关。弹簧的弹性势能和张力所执行的工作有什么关系？如何计算拉力赛做的事情。在讨论过程中，我们利用了类推法、实验观察法、分析归纳法、移动法等。推导了弹性势能影响因素和弹性势能表示，用在牙齿部分学到的知识解决了几个茄子问题。布置作业1.在牙齿部分的“说”中，可以规定“弹簧的所有长度势能0势能”吗？“问题，能干的同学课后，可以分组讨论。2.橡皮筋拉长时也有弹性的势能，那么有弹性的势能表达式该怎么计算呢？板书设计5.探索弹性势能表现法1.弹性势能：由于发生弹性变形的物体各部分之间有弹性的相互作用，势能，这种势能称为弹性势能。2.弹性势能表示式：Ep=kl2(

16、弹簧在其原始长度时弹簧的弹性势能0)探讨弹性势能表达方法。(1)弹性势能影响因素：形状变量刚度系数(2)类比：重力工作：重力势能研究弹性工作：弹性势能研究(3)变力工作处理方法：微元法图像法活动和探索主题：短跑运动员为什么要以蹲坐的姿势出发？它比发动机入食出发有什么好处？课程：和尝试从操场出发的蹲坐姿势和站立姿势，体会其差异，然后沟通和讨论。结论：短跑运动员蹲起的出发时腿弯曲，重心向前移动，出发时腿用力用脚车库，弹性势能转换为身体动能，比运动员为了获得更大的初始速度而站的出发的初始速度更快。设计评论弹性势能是一个比较难理解的概念。学生不能在一节课内轻易理解和掌握。所以牙齿节在设计上首先会引发学生熟悉的撑竿跳高、射箭、弹簧压缩球等例子，从而降低学生学习弹性势能的积极性，降低学习弹性势能的门槛。然后，