高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式 精品獲獎(jiǎng)

第5節(jié)探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式設(shè)計(jì)思想本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)是理論探究。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)重力勢(shì)能后的進(jìn)一步拓展，讓學(xué)生在變力作用的情景下進(jìn)行功和能關(guān)系的研究，再一次感受功和能的緊密聯(lián)系，同時(shí)通過(guò)對(duì)兩種勢(shì)能的認(rèn)識(shí)過(guò)程，為后面的動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是如何求彈簧拉力這個(gè)變力所做的功，采用與勻變速直線運(yùn)動(dòng)求位移類比的方法來(lái)處理。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：⑴知道探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的思路；⑵理解彈性勢(shì)能的概念，會(huì)分析決定彈簧彈性勢(shì)能大小的相關(guān)因素；⑶體會(huì)探究過(guò)程中的猜想、分析和轉(zhuǎn)化的方法；⑷領(lǐng)悟求彈力做功時(shí)通過(guò)細(xì)分過(guò)程化變力為恒力的思想方法。過(guò)程與方法：體會(huì)理論探究的猜想、分析和轉(zhuǎn)化的過(guò)程；體驗(yàn)化變力為恒力的處理問(wèn)題的方法；理解通過(guò)細(xì)化到求和的微積分思想。情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)一個(gè)預(yù)設(shè)問(wèn)題的解決，讓學(xué)生體驗(yàn)用科學(xué)的思想和方法解決問(wèn)題的收獲與快樂(lè)；通過(guò)理論探究，鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，形成科學(xué)的思想方法；通過(guò)一般規(guī)律性的掌握，使學(xué)生明白生活現(xiàn)象背后的物理原理并能主動(dòng)地聯(lián)系生活實(shí)際、應(yīng)用于生活實(shí)際，豎立應(yīng)用所學(xué)知識(shí)為人類社會(huì)服務(wù)的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)分析決定彈性勢(shì)能大小的因素；彈性變形過(guò)程中化變力為恒力的方法；利用功能關(guān)系推導(dǎo)彈性勢(shì)能的表達(dá)式。教學(xué)難點(diǎn)彈性勢(shì)能概念及其相對(duì)性的理解。教學(xué)資源圖片（手握彈力計(jì)，撐桿跳的運(yùn)動(dòng)員，拉開(kāi)的弓，正在擊球的網(wǎng)球拍）；視頻（被壓縮的彈簧彈射金屬球、推動(dòng)小車）；演示實(shí)驗(yàn)（借助前一節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果：彈簧彈射小車，準(zhǔn)備兩個(gè)粗細(xì)不同的彈簧，小車運(yùn)動(dòng)后過(guò)一光電門，可算出速度大?。┙谭ㄔO(shè)計(jì)由老師啟發(fā)、引導(dǎo)，由學(xué)生完成彈性勢(shì)能表達(dá)式的推導(dǎo)。教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一：導(dǎo)入新課展示圖片，說(shuō)明發(fā)生彈性形變的物體各部分之間都有彈力的相互作用。彈力作用會(huì)產(chǎn)生什么樣的結(jié)果呢？播放視頻、演示實(shí)驗(yàn)。老師問(wèn)：是誰(shuí)使得小車運(yùn)動(dòng)？老師問(wèn)：小車運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能從何而來(lái)？老師總結(jié)：也就是說(shuō)，變形的彈簧中儲(chǔ)存一定的能量，這種能量就叫做彈性勢(shì)能。（板書(shū)本節(jié)標(biāo)題）二：新課教學(xué)老師：本節(jié)課我們來(lái)探究彈性勢(shì)能的定量表達(dá)式。以彈簧拉伸為例進(jìn)行研究。1、同學(xué)們先來(lái)猜想一下：彈性勢(shì)能的表達(dá)式可能與哪些量有關(guān)呢？（類比重力勢(shì)能）PPT顯示圖片并問(wèn)：在物體升降的過(guò)程中，重力是否發(fā)生變化？PPT顯示圖片并問(wèn)：而彈簧的拉力在拉伸過(guò)程中是否發(fā)生變化？老師跟進(jìn)：說(shuō)明彈力在彈簧變形過(guò)程中是變力！與重力是不同的！問(wèn)：同學(xué)們?cè)傧胂耄惐戎亓?shì)能，彈性勢(shì)能還可能與哪個(gè)量有關(guān)？2、我們猜到了彈性勢(shì)能可能與彈力和彈簧的伸長(zhǎng)量有關(guān)，下面的任務(wù)是：如何確定彈性勢(shì)能的表達(dá)式。問(wèn)：回顧一下，我們?cè)鯓拥玫搅酥亓?shì)能的表達(dá)式？問(wèn)：我們能否借鑒同樣的思路，來(lái)分析彈力做功的情況呢？（同學(xué)們經(jīng)嘗試覺(jué)得無(wú)從下手）問(wèn)：同學(xué)們做不下去，困難在何處？3、我們?nèi)绾谓鉀Q一個(gè)變力做功的問(wèn)題呢？請(qǐng)同學(xué)們發(fā)表看法。提示：同學(xué)們還記得我們是如何得到勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式的嗎？問(wèn)：彈力和伸長(zhǎng)量的關(guān)系圖象如何？老師跟進(jìn)：仔細(xì)觀察兩個(gè)圖象，想一想該如何求彈簧彈力所做的功？問(wèn)：我們能不能采用與求位移類似的方法處理呢？老師引導(dǎo)學(xué)生將彈簧伸長(zhǎng)過(guò)程細(xì)分為小段，化變力做功為恒力做功。…問(wèn)：當(dāng)劃分越來(lái)越細(xì)時(shí)，彈力功對(duì)應(yīng)圖象中的哪一部分？老師跟進(jìn)：這個(gè)三角形的面積的表達(dá)式？4、彈性勢(shì)能與彈力做功的關(guān)系？老師：那么彈性勢(shì)能的表達(dá)式？老師：同學(xué)們看看我們自己的成果吧！那樣一個(gè)看似紛繁復(fù)雜的問(wèn)題，其物理規(guī)律如此簡(jiǎn)單明了，這就是物理學(xué)中的美！5、同學(xué)們討論一下，能否規(guī)定彈簧某一任意長(zhǎng)度時(shí)的勢(shì)能為零？（類比重力勢(shì)能的相對(duì)性，引出彈性勢(shì)能的大小具有相對(duì)性的結(jié)論）小結(jié)：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你收獲了什么？學(xué)生答：是彈力。引導(dǎo)學(xué)生思考并作答：被壓縮的彈簧中儲(chǔ)存了能量，通過(guò)彈力做功，轉(zhuǎn)化為小車運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。答：與彈簧的彈力有關(guān)。答：舉重杠鈴所受重力與位置無(wú)關(guān)。答：彈簧的拉力隨著拉伸位置的不同而變化。答：可能與彈簧的伸長(zhǎng)量有關(guān)。答：先分析重力做功，之后得出了重力勢(shì)能的表達(dá)式。如：…答：求重力功時(shí)，重力是不變的；而求彈力功時(shí)，彈力是隨著彈簧伸長(zhǎng)量的變化而變化的：看學(xué)生能否想起微元法學(xué)生回憶過(guò)程答：類似于速度和時(shí)間的關(guān)系圖象。答：由F和l圍成的三角形的面積。引導(dǎo)學(xué)生回答：外力克服彈力做了多少功，彈簧中就會(huì)儲(chǔ)存多少?gòu)椥詣?shì)能。因而彈性勢(shì)能就等于彈力做的總功。視學(xué)生理解能力適可而止。分別叫幾個(gè)學(xué)生回答?；诔踔幸呀⑵饋?lái)的知識(shí)及前幾節(jié)功能關(guān)系的鋪墊，通過(guò)引導(dǎo)使學(xué)生自然接受彈性勢(shì)能的概念。利用已有知識(shí)，通過(guò)類比提出猜想。先讓學(xué)生自己嘗試，暴露出本節(jié)的難點(diǎn)。通過(guò)聯(lián)想和知識(shí)遷移，使學(xué)生再一次體驗(yàn)微積分思想處理物理量的值發(fā)生連續(xù)變化的問(wèn)題。通過(guò)提問(wèn)促使學(xué)生思考，