高中物理人教版第七章機械能守恒定律探究彈性勢能的表達式 精品獲獎

第5節(jié)探究彈性勢能的表達式設(shè)計思想本節(jié)教學內(nèi)容的特點是理論探究。本節(jié)內(nèi)容是在學習重力勢能后的進一步拓展，讓學生在變力作用的情景下進行功和能關(guān)系的研究，再一次感受功和能的緊密聯(lián)系，同時通過對兩種勢能的認識過程，為后面的動能定理和機械能守恒定律的學習打下基礎(chǔ)。教學過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是如何求彈簧拉力這個變力所做的功，采用與勻變速直線運動求位移類比的方法來處理。教學目標知識與技能：⑴知道探究彈性勢能表達式的思路；⑵理解彈性勢能的概念，會分析決定彈簧彈性勢能大小的相關(guān)因素；⑶體會探究過程中的猜想、分析和轉(zhuǎn)化的方法；⑷領(lǐng)悟求彈力做功時通過細分過程化變力為恒力的思想方法。過程與方法：體會理論探究的猜想、分析和轉(zhuǎn)化的過程；體驗化變力為恒力的處理問題的方法；理解通過細化到求和的微積分思想。情感態(tài)度與價值觀：通過一個預設(shè)問題的解決，讓學生體驗用科學的思想和方法解決問題的收獲與快樂；通過理論探究，鍛煉學生的邏輯思維能力，形成科學的思想方法；通過一般規(guī)律性的掌握，使學生明白生活現(xiàn)象背后的物理原理并能主動地聯(lián)系生活實際、應用于生活實際，豎立應用所學知識為人類社會服務的意識。教學重點分析決定彈性勢能大小的因素；彈性變形過程中化變力為恒力的方法；利用功能關(guān)系推導彈性勢能的表達式。教學難點彈性勢能概念及其相對性的理解。教學資源圖片（手握彈力計，撐桿跳的運動員，拉開的弓，正在擊球的網(wǎng)球拍）；視頻（被壓縮的彈簧彈射金屬球、推動小車）；演示實驗（借助前一節(jié)的實驗探究的結(jié)果：彈簧彈射小車，準備兩個粗細不同的彈簧，小車運動后過一光電門，可算出速度大?。┙谭ㄔO(shè)計由老師啟發(fā)、引導，由學生完成彈性勢能表達式的推導。教學過程教師活動學生活動設(shè)計意圖一：導入新課展示圖片，說明發(fā)生彈性形變的物體各部分之間都有彈力的相互作用。彈力作用會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果呢？播放視頻、演示實驗。老師問：是誰使得小車運動？老師問：小車運動的動能從何而來？老師總結(jié)：也就是說，變形的彈簧中儲存一定的能量，這種能量就叫做彈性勢能。（板書本節(jié)標題）二：新課教學老師：本節(jié)課我們來探究彈性勢能的定量表達式。以彈簧拉伸為例進行研究。1、同學們先來猜想一下：彈性勢能的表達式可能與哪些量有關(guān)呢？（類比重力勢能）PPT顯示圖片并問：在物體升降的過程中，重力是否發(fā)生變化？PPT顯示圖片并問：而彈簧的拉力在拉伸過程中是否發(fā)生變化？老師跟進：說明彈力在彈簧變形過程中是變力！與重力是不同的！問：同學們再想想，類比重力勢能，彈性勢能還可能與哪個量有關(guān)？2、我們猜到了彈性勢能可能與彈力和彈簧的伸長量有關(guān)，下面的任務是：如何確定彈性勢能的表達式。問：回顧一下，我們怎樣得到了重力勢能的表達式？問：我們能否借鑒同樣的思路，來分析彈力做功的情況呢？（同學們經(jīng)嘗試覺得無從下手）問：同學們做不下去，困難在何處？3、我們?nèi)绾谓鉀Q一個變力做功的問題呢？請同學們發(fā)表看法。提示：同學們還記得我們是如何得到勻變速直線運動的位移公式的嗎？問：彈力和伸長量的關(guān)系圖象如何？老師跟進：仔細觀察兩個圖象，想一想該如何求彈簧彈力所做的功？問：我們能不能采用與求位移類似的方法處理呢？老師引導學生將彈簧伸長過程細分為小段，化變力做功為恒力做功。…問：當劃分越來越細時，彈力功對應圖象中的哪一部分？老師跟進：這個三角形的面積的表達式？4、彈性勢能與彈力做功的關(guān)系？老師：那么彈性勢能的表達式？老師：同學們看看我們自己的成果吧！那樣一個看似紛繁復雜的問題，其物理規(guī)律如此簡單明了，這就是物理學中的美！5、同學們討論一下，能否規(guī)定彈簧某一任意長度時的勢能為零？（類比重力勢能的相對性，引出彈性勢能的大小具有相對性的結(jié)論）小結(jié)：通過本節(jié)課的學習，你收獲了什么？學生答：是彈力。引導學生思考并作答：被壓縮的彈簧中儲存了能量，通過彈力做功，轉(zhuǎn)化為小車運動的動能。答：與彈簧的彈力有關(guān)。答：舉重杠鈴所受重力與位置無關(guān)。答：彈簧的拉力隨著拉伸位置的不同而變化。答：可能與彈簧的伸長量有關(guān)。答：先分析重力做功，之后得出了重力勢能的表達式。如：…答：求重力功時，重力是不變的；而求彈力功時，彈力是隨著彈簧伸長量的變化而變化的：看學生能否想起微元法學生回憶過程答：類似于速度和時間的關(guān)系圖象。答：由F和l圍成的三角形的面積。引導學生回答：外力克服彈力做了多少功，彈簧中就會儲存多少彈性勢能。因而彈性勢能就等于彈力做的總功。視學生理解能力適可而止。分別叫幾個學生回答。基于初中已建立起來的知識及前幾節(jié)功能關(guān)系的鋪墊，通過引導使學生自然接受彈性勢能的概念。利用已有知識，通過類比提出猜想。先讓學生自己嘗試，暴露出本節(jié)的難點。通過聯(lián)想和知識遷移，使學生再一次體驗微積分思想處理物理量的值發(fā)生連續(xù)變化的問題。通過提問促使學生思考，