“探究彈性勢能的表達(dá)式”教學(xué)設(shè)計(jì)

1、“探究彈性勢能的表達(dá)式”教學(xué)設(shè)計(jì)1 / 19#TRS_AUTADD_118826780477ARGIN-TP:0px;FNT-SIZE:12pt;ARGIN-BTT:0px;LINE-HEIGHT:1;FNT-FAIL:宋體#TRS_AUTADD_118826780477PARGIN-TP:0px;FNT-SIZE:12pt;ARGIN-BTT:0px;LINE-HEIGHT:1;FNT-FAIL:宋體#TRS_AUTADD_118826780477TDARGIN-TP:0px;FNT-SIZE:12pt;ARGIN-BTT:0px;LINE-HEIGHT:1;FNT-FAIL:宋體#TRS_

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9、v_1188267644138DIVSetin1page:Setin1【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1理解彈性勢能的概念和物理意義。2學(xué)習(xí)計(jì)算變力做功的思想方法。3理解彈力的功與彈性勢能變化的關(guān)系。4知道彈性勢能具有相對性。二、過程與方法1仿照重力勢能表達(dá)式的得出方法探究彈性勢能表達(dá)式，讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)中這種類比遷移的研究方法。2猜測彈性勢能表達(dá)式與什么有關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推斷能力。3又一次應(yīng)用分割、求和、逼近的方法求變力的功，體會(huì)這種微積分思想在物理中的應(yīng)用。4體會(huì)理論探究這種科學(xué)方法。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀通過探究過程體會(huì)物理學(xué)的邏輯之美和方法之美，體會(huì)數(shù)理的巧妙結(jié)合，激發(fā)學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣，享

10、受成功的樂趣?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1再次體會(huì)功能關(guān)系。2探究的實(shí)施過程。【教學(xué)難點(diǎn)】1解決彈簧拉力做功時(shí)如何想到用過的分割、求和、逼近的微積分方法。2如何用圖像最終解決問題?！窘虒W(xué)方法】師生、生生對話討論的方式?！窘叹邷?zhǔn)備】彈簧；自制PerPint幻燈片?！緯r(shí)安排】1時(shí)。【教學(xué)過程】一、復(fù)習(xí)并引入新師提問：什么叫勢能？什么叫重力勢能？學(xué)生回答后，教師指出勢能概念中有兩個(gè)關(guān)鍵詞，一是“相互作用”，二是“位置”，在重力勢能概念中體現(xiàn)為重力和高度。師：發(fā)生彈性形變的物體（如彈簧），各部分間有彈力作用，因此它也具有勢能，我們叫它彈性勢能。教師拿出彈簧做壓縮、拉伸演示。二、新教學(xué)板書：一、彈性勢能：發(fā)生彈性形變

11、的物體各部分之間，由于彈力的相互作用而具有的勢能。師：本節(jié)我們就探究彈性勢能與哪些因素有關(guān)、是什么關(guān)系。師提問：我們學(xué)過的重力勢能與哪些因素有關(guān)，什么關(guān)系？學(xué)生回答后，教師強(qiáng)調(diào)出其中的高度是相對于參考平面的高度，即重力勢能有相對性。師提問：我們可以肯定，彈性勢能也有相對性。研究重力勢能一般選地面為參考平面，即零重力勢能位置；那么你認(rèn)為研究彈性勢能選哪一位置為參考位置，即零彈性勢能位置最好呢？幾乎所有學(xué)生都會(huì)選原長為零位置，教師表示認(rèn)可，可是不點(diǎn)評。但教師應(yīng)該明白，學(xué)生是因?yàn)樵L時(shí)彈力為零，才認(rèn)為勢能為零，即他們認(rèn)為原長時(shí)勢能就是零，而不是選定為零的，若時(shí)間允許，在本節(jié)最后討論彈性勢能相對性時(shí)，

12、可選取別的位置為參考位置，體會(huì)原長時(shí)勢能可以不為零。師提問：那么猜一猜彈性勢能與哪些因素有關(guān)（以彈簧為例）學(xué)生可能猜出：長度；伸長量；壓縮量；彈力；勁度系數(shù)；形變量；質(zhì)量；材料；匝數(shù)；半徑；鋼絲粗細(xì)；匝密度等等；教師引導(dǎo)學(xué)生之間討論交流，最后形成一致意見：與勁度系數(shù)和形變量（伸長量或壓縮量）L有關(guān)。師提問：猜一猜是什么關(guān)系？若學(xué)生猜到EP=L，會(huì)有許多同學(xué)表示反對，引導(dǎo)同學(xué)之間討論得出論斷；若學(xué)生猜出L再乘以L，即EP=L2，讓他說出理由，并請其他同學(xué)判斷有無道理，若沒有人反駁，教師可引導(dǎo)，根據(jù)不同層次的學(xué)生水平，可從以下三種引導(dǎo)方式中選擇一種：（1）L再乘以L，就是力乘以位移，要注意功計(jì)算式

13、的使用條是力為恒力。（2）直接告知彈簧從原長到拉長L的過程中彈力越來越大為變力。（3）不僅告知彈力越來越大為變力，還指明用末態(tài)的彈力L代替過程中的彈力平均值偏大了。引導(dǎo)得出不會(huì)是EP=L2，應(yīng)該比L2小后，若學(xué)生不再提出新的觀點(diǎn)，則到此為止；若學(xué)生提出可用平均力L乘以L，教師追問為什么除以2就是平均力？若學(xué)生們回答不出，可引導(dǎo)：“求平均速度不一定都可以用，只有在勻變速運(yùn)動(dòng)中才可以”引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈力隨形變量均勻增大，所以可以這樣來求平均師：經(jīng)過我們的猜測發(fā)現(xiàn)L2是最可能的關(guān)系。說是猜測，也不是一點(diǎn)沒有根據(jù)的瞎說，從猜測過程來看，大家已經(jīng)在使用一種思想：通過研究彈力做功來得出彈性勢能的表達(dá)式，這種

14、通過功能關(guān)系來探究的方法我們在上一節(jié)得出重力勢能表達(dá)式過程中已經(jīng)使用過。師提問：仿照重力功與重力勢能改變的關(guān)系，你能得出彈力做功與彈性勢能改變關(guān)系嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生之間討論回答。并用彈簧演示在壓縮彈簧過程中，彈簧彈力做負(fù)功，彈性勢能增加；在拉伸彈簧過程中，彈簧彈力也做負(fù)功，彈性勢能也增加，說明兩種情況下，彈力功的絕對值都等于彈性勢能增加量。師：問題是我們不是求彈性勢能變化量的表達(dá)式，而是彈性勢能的表達(dá)式，這怎么辦？引導(dǎo)學(xué)生之間討論得出，從原長開始讓彈簧拉長（壓縮），由于規(guī)定原長時(shí)彈性勢能為零，所以彈力功的絕對值既是勢能增加量也是末態(tài)彈性勢能的值。師：下面我們就通過研究從原長開始被拉長L的過程中，

15、彈力做的功，對以上猜測結(jié)果進(jìn)行證明，當(dāng)然求彈力的功不能再用剛才取平均力的方法了，那用什么辦法？針對不同層次的學(xué)生，教師可以從以下三種引導(dǎo)方式中選擇一種：（1）在必修1中，為了求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移，或說成為了導(dǎo)出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式，針對變速求位移我們曾經(jīng)用過一種辦法是什么辦法？怎樣用的？（2）直接告知在證明勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖的面積代表位移的過程中我們用過一種辦法，它的思想是分割、求和、逼近。還記得怎樣用的嗎？（3）不僅直接告知什么時(shí)候用過，為了解決什么問題，叫什么方法，還復(fù)述一遍怎樣用的。不論什么層次的學(xué)生，也不論何種引導(dǎo)方法，教師最后都要通過幻燈片打出F-L圖像，解釋分割、求和、逼近的過程。并最后通過面積求出EP=L2，猜想得到證實(shí)。（以下4個(gè)圖依次出現(xiàn)在屏幕上）建議將探究過程的流程以板書的形式給出。板書：二、探究過程1通過探究彈力的功來探究彈性勢能表達(dá)式。2彈力功與彈性勢能變化的關(guān)系。3規(guī)定原長時(shí)勢能為零，從原長開始，求彈簧伸長L過程中彈簧彈力做的功。4思想：分割、求和、逼近，板圖如圖。面積代表克服彈力做的功=彈性勢能增加量=末態(tài)彈性勢能（規(guī)定原長時(shí)彈性勢能為零）。6面積=。7