“探究弹性势能的表达式”教学设计.doc
以方法教育探究弹性势能的表达式说课教案的设计
与其他 因素 有关 呢 ?怎样 得 出弹簧 弹性势 能 的表达
式 呢 ? 由此 引 导 学 生 由 定 性 探 究 转 变 为 定 量 探 究 .
整 节课 , 笔 者想 渗 透 的物 理思 想 是类 比、 迁移 、
控 制变 量 、 微 元法 、 图像 法. 围绕 “ 观 察 ~ 猜 想 与假 设 一 设计 方 案 ~ 逻 辑推 理 ~ 得 出结 论 一 对结论 进 行修 正和推 广”的步 骤开展 教学 .
教 学过程 设计 如下.
1 弹性 势能概 念 引出 ( 观察) 观察 书本 中的撑 杆跳 图片 , 同时做 两个小 实验 ,
可 以联 想到 , 弹簧 的弹性 势 能 大 小 与劲 度 系数 和 弹簧 的形变量 A x有 关.
3 设计方 案 ( 实验探 究 ) 在 强调 安 全 的基 础 上 , 引 导学 生做 一 个 “ 打 弹
( 表 1 )Βιβλιοθήκη , 验证 猜想. 些 现象有 什 么共 同特 点? 由此 激 发 学 生 学 习 的兴
趣, 引发学 生思 考 , 从 而引入 弹性 势能 的概念. 学 生也 可 以举 些 生 活 中具有 弹 性势 能 的 实例 , 如蹦 床 、 蹦极 、 打 网球 选 用弹 性好 的球拍 …… 进一 步让 学生思 考 , 如何 探 究 弹性 势 能 的大 小 呢 ?学 生
等奖 第一 名 的成 绩. 特 别 是说 课 环 节 给评 委 老 师 留下深 刻 的印象 , 其 中笔 者 利用 批 注 进行 辅 助 说 明
给人耳 目一 新 的感 觉. 对 教材 的分析 和处理 恰 当 , 突
出 对 学 生 进 行 方 法 教 育 和 创 新 能 力 的 培 养 更 是 说 课
高中物理 探究弹性势能的表达式 教学设计
生1:发生弹性形变的物体具有的能称为弹性势能。
生2:发生弹性形变的物体各个部分之间,由于弹力的作用而具有的能称为弹性势能。
[板书]弹性势能:发生弹性形变的物体的各个部分之间,由于有弹力的相互作用而具有势能,这种势能叫做弹性势能。
师:根据重力势能Ep=mgh,我们知道重力势能跟物体的质量和相对于参考平面的高度有关。那么大家猜测一下,弹簧弹性势能跟哪些因素有关?
教学设计续页
教师活动
教学流程
学生活动
[引入概念]
[讲授新课]
§7—5探究弹性势能的表达式
1、图片展示,提出问题。
师:这些图片有什么共同的地方?
(学生观察、交流、回答)
2、老师进行演示实验,让学生观察并对实验现象进行阐述。
师:通过前面的图片和实验,我们能够得出什么样的结论?
生:发生弹性形变的物体,能够对外做功,具有一定的能量。
生:我们可以把变力做功转化为恒力做功来处理。把拉伸的过程分为很多小段,它们的长度是Δl1、Δl2、Δl3……在各个小段上,拉力可以近似认为是不变的,它们分别是F1、F2、F3……所以,在各个小段上,拉力做的功分别是F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3……拉力在整个过程中做的功可以用它在各个小段做功之和来表示F1Δl1+F2Δl2+F3Δl3……
生1:跟弹簧的形变量有关。
生2:还跟弹簧的劲度系数有关。
师:大家能举例论证你的观点吗?
生1:弓拉开的幅度越大,箭射出去的越远;弹簧压缩得越多,小车弹开的距离越大
师:根据重力势能Ep=mgh,我们知道重力势能跟物体的质量和相对于参考平面的高度有关。那么大家猜测一下,弹簧弹性势能跟哪些因素有关?
探究弹性势能的表达式教学设计
探究弹性势能的表达式教学设计弹性势能是力学中一个非常重要的概念,在物理学中也起着关键作用。
在学习和理解弹性势能这一概念时,我们通常都需要学习其相关的公式和表达式。
因此,在教学中如何更好地引导学生掌握弹性势能表达式,是一项非常重要的任务。
从学生的角度出发,我们需要通过一些实践活动和教学方法来提高他们对弹性势能表达式的理解和掌握。
在这里,我将提出一种教学设计,通过一些探究活动来实现对弹性势能表达式的理解和掌握。
一、概念阐释与引入在教学开始之前,我们需要通过一些简单易懂的例子来引入弹性势能概念。
例如,教师可以给学生展示一根橡皮筋,让学生拉伸橡皮筋并询问学生对伸长过程的感受与体验,以此引出橡皮筋发生拉伸运动时会发生势能的变化等问题。
在引入概念的基础上,教师可以对弹性势能的定义和相关公式进行阐释,包括势能的定义、势能与位移的关系、势能与弹簧常数的关系等。
二、实验探究在学生对概念和公式有一定理解的基础上,我们可以引导学生进行一些实验探究,来加深学生对弹性势能的理解和掌握。
1. 实验目的:探究弹性势能表达式中每个元素的意义和关系。
2. 实验步骤:(1)将弹簧挂在支架上,并将质量m挂在弹簧下端。
(2)记录下质量不同位置的高度差△h和弹簧伸长量△l。
(3)用计算器完成△h、△l、g等元素的计算和弹性势能表达式的求解。
3. 实验结果:通过实验探究,学生可以得到质量、位移、重力加速度和弹簧常数等元素之间的关系,并通过弹性势能表达式的求解来进一步加深对其的理解。
三、解决问题演练在掌握了相关概念和公式的基础上,学生需要通过一些具体问题的解决来运用所学知识,进一步巩固和加深知识的掌握。
例如,对于一个弹性系数为k的弹簧,质量为m的物体从其自然长度下落一个高度h后停止,如何求解释放弹簧后两个物体的速度?通过运用重力势能和弹性势能转化为动能的方法,学生可以运用所学知识和公式来解决这一问题,达到理解和掌握弹性势能表达式的目的。
四、总结和巩固在课程的最后,我们需要通过一些巩固用的任务或活动来巩固学生对弹性势能表达式的理解和掌握。
高中物理新课标人教版必修2优秀教案: 探究弹性势能的表达式
多媒体教学设计导入新课打开“7.5 探究弹性势能 的表达式.ppt”课件,屏幕切换到第二屏如图:先给出问题,让学生思考后回答,然后总结给出相应的结论.把屏幕切换到第三屏,如图:根据屏幕内容出现的顺序,引导学生分析得出结论,从而得到弹性势能的概念.演示几个发生弹性形变的物体让学生们体会发生形变的物体都具有弹性势能,并再举几个例子,如:a.卷紧的发条b.被拉伸或压缩的弹簧c.击球的网球拍问题:弹性势能的大小与哪些因素有关?弹性势能的表达式应该是怎样的?这节课我们就来探究这些问题.推进新课把屏幕切换到第五屏,如图:先给出猜测的问题让学生思考,然后进行总结得出图中的两个主要因素.问题:重力做功,重力势能发生变化,重力做功在数值上等于重力势能的变化量.那么,弹力做功与弹性势能的变化之间关系是怎样的?屏幕切换到第六屏,提出探讨问题.让学生针对上述问题展开思考,学生代表发言.教师听取学生汇报,点评,解答学生可能提出的问题,并结合下面几屏的内容引导学生分析得出弹性势能的表达式.先给出解决此问题的一个重要思想——微分思想.对于上述问题,可以利用类比的方法,如在处理匀变速直线运动的位移时,曾利用v-t图象下梯形的面积来代表位移,如图:如图,屏幕切换到第十屏,展示对弹性势能的强调说明.屏幕切换到第十二屏,给出本节的例题,如图:先让学生分析回答自己的结论,然后给出参考解答.然后给出两个练习题让学生加深对知识的理解.课堂小结让学生认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来.然后请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,最后请同学比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方,从而构建他们自己的知识框架.参考如图说明:本课所用PPT课件及相关资料全部来自“志鸿优化网”(),文件解压后就可使用,具体链接地址为:/?action=copyright!show &id=958.。
探究弹性势能的表达式教案
探究弹性势能的表达式教案探究弹性势能的表达式教案1一、预习目标预习“探究弹性势能的表达式”,初步了解弹性势能特点及其决定因素,变力功的计算方法。
二、预习内容1.弹性势能的定义:________________________2.____________________________________叫重力势能。
重力势能的表达式是________,当物体的质量一定时,重力势能与_________成正比。
重力做功的特点_______________________________________________________ ________3.在弹性限度内,弹簧所受到的弹力跟_________成正比。
用公式表示则为F=__________4.弹力与重力的变化规律不同表现在哪方面?______________________5.教材中弹性势能与弹力的功有什么关系?与拉力的功呢?三、提出疑惑同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容课内探究学案一、学习目标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二、学习重难点: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。
三、学习过程探究一:弹性势能与哪些因素有关?1.我们学过的重力势能与哪些因素有关,什么关系?2.重力势能中的高度是如何确定的?3.你能不能给弹性势能下定义?定义:发生_______形变的物体的各部分之间,由于的相互作用,也具有势能,这种势能叫做弹性势能。
4.弹簧被拉长时的弹性势能的探究:弹性势能可能与哪几个物理量有关?阅读教材、小组商量进行猜测,可能与有关。
5.重力势能物体被举起的高度,弹性势能是不是与弹簧被拉伸的长度成正比?答: ____________________探究二:推导弹性势能的表达式1.我们怎样得到了重力势能的表达式?2.我们能否借鉴同样的思路,来分析弹力做功的情况呢?3.弹簧的弹性势能与弹力做功有什么关系?被压缩的弹簧弹出物体,弹簧对物体做功,物体的能增加,弹簧的减少4.怎样计算弹力做功?思路点拨:设计一个缓慢的拉伸过程,整个过程中拉力始终等于弹力,这样,就可以用拉力的功来替代弹力的功(替代法)。
四川省射洪县射洪中学高中物理《探究弹性势能的表达式》教案(2) 新人教版必修2
5 探究弹性势能的表达式文本式教学设计整体设计学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题是课程标准总目标中对学生在科学探究方面提出的要求.本节课的教学重点应该是通过科学探究来落实过程与方法、情感态度与价值观的要求.通过探究方案的设计,让学生进行自主探索,激发学生的创造潜能,启发学生的思维,把学生真正地融入到教学中来,发挥其主体作用.本节就是按照物理课程标准要求,不要求学生用弹簧的弹性势能的表达式解决相关问题,而是让学生经历一次理论探究的过程,属于逻辑推理任务型.学生的科学探究并不意味着只是动手操作,进行实验活动.因此,本节教材在教学中重点放在物理方法的教学及加深学生对科学探究的理解上.本节课的探究是在学生原有认知基础上,通过猜想与假设,运用已掌握的物理规律,从理论上推导出新的物理规律,它注重理论推导.在实际的教学中,由于对弹性势能的理解学生存在一定的困难,教师可以引导学生采用类比方法,弹性势能类比重力势能、弹力类比重力,引导学生回忆研究重力势能时从重力做功入手,因此,研究弹性势能应该从弹力做功开始.然而弹簧的弹力是一个变力,如何研究弹力做功是本节的一个难点,要引导学生对比匀变速直线运动位移的求法,进行知识迁移,利用微元法得到弹簧的弹性势能的表达式,逐步把微分和积分的思想渗透到学生的思维中.本节课不要求用弹性势能的表达式解题,而是要着重让学生体会探究的过程和所用的方法,所以在整个教学过程中,教师作为一个引导者,要创设情境,激发学生的学习欲望,要让全体学生都主动参与探究的全过程,成为学习的主体,同时,教师作为参与者,在探究过程中,要及时进行点拨,引导学生去发现问题,并启发学生寻找解决问题的方法,让学生体验到探索自然规律的艰辛和喜悦.教学重点1.利用微元法和图象法计算变力做功的问题.2.运用逻辑推理得出弹力做功与弹性势能的关系.教学难点1.理解微元法把变力做功转化为恒力做功.2.理解利用力—位移的图象计算变力做功的依据.课时安排1课时三维目标知识与技能1.理解拉力做功与弹簧弹性势能变化的关系.2.进一步了解功和能的关系.过程与方法1.用与重力势能类比的方法,猜测决定弹性势能大小的因素.2.通过知识与技能的迁移过程,自主探究弹性势能的表达式.3.让学生经历由猜测到理论探究,再到实验证实的一般的科学发现过程.情感态度与价值观1.通过讨论与交流等活动,培养学生与他人进行交流与反思的习惯.发扬与他人合作的精神,分享探究成功后的喜悦.2.体味弹性势能在生活中的意义,提高物理在生活中的应用意识.课前准备自制课件、橡皮筋、弹簧、滑块等.教学过程导入新课实验导入装置如图所示:将一木块靠在弹簧上,压缩后松手,弹簧将木块弹出.分别用一个硬弹簧和一个软弹簧做上述实验,分别把它们压缩后松手,学生认真观察实验现象并叙述.现象一:同一根弹簧,压缩程度越大时,弹簧把木块推得越远.现象二:两根等长的软、硬弹簧,压缩相同程度时,硬弹簧把木块弹出得远.师生共同分析,得出结论:上述实验中,弹簧被压缩时,要发生形变,在恢复原状时能够对木块做功,因而具有能量,这种能量叫做弹性势能.图片导入大屏幕投影展示撑竿跳、张弓射箭、各类弹簧的图片.教师提出问题:压缩的弹簧可以把小球弹出很远、拉开的弓可以把箭射出、撑竿跳高运动员可以借助手中的弯曲的杆跳得很高……这些现象说明什么?他们存在哪些共同的地方?学生思考、讨论、回答,引出本课内容.问题导入2004年8月20日举行的奥运会女子蹦床比赛,让中国观众认识了这项既好看又惊险的运动.中国选手黄珊汕摘取铜牌后,国家蹦床队总教练卓贤麟表示,尽管中国开展蹦床运动只有6年的时间,但是中国已经确立了在2008年奥运会上冲击男女两块金牌的目标,黄姗汕的铜牌,则成为实现这一目标的第一步.蹦床的核心部件就是一张四周都固定的弹簧网.1.运动员在网上是怎样跳起来的?2.对同一运动员的同一个动作来说,弹簧网下陷的“深度”与哪些因素有关?3.运动员能被弹到较高的高度,这说明形变的肌肉和形变的弹簧床具有什么性质?推进新课大屏幕投影展示撑竿跳、张弓射箭、各类弹簧的图片.学生观察:压缩的弹簧可以把小球弹出很远、拉开的弹弓可以把弹丸射出、撑竿跳高运动员可以借助手中弯曲的杆跳得很高.师生共同分析,得出结论:上述现象中,弹簧等装置被压缩或拉伸时,发生了弹性形变,由于弹力的作用,弹簧等装置在恢复原状时能够对外做功,因而具有能量,这种能量叫做弹性势能.问题:通过重力势能一节的学习我们知道了重力势能的表达式mgh和两个影响因素:物体的质量和高度.影响弹性势能的因素有哪些?是怎样影响的?请举出生活中的一些弹性势能的例子来总结分析说明.参考:1.弓拉得越满,箭射出去得越远.2.弹弓的橡皮筋拉得越长,弹丸射出得越远.3.玩蹦床游戏时,把蹦床压得越深,人被反弹的高度越高.猜想总结:弹性势能跟形变量的大小有关,而且通过以上例子可以猜想,弹性势能随形变量的增大而增大.4.在拉弓射箭时,弓的“硬度”越大,拉相同的距离,“硬度”大的,箭射出的距离越远.5.压缩同样长度的弹簧到相同的位置,“粗”弹簧压缩得要困难些.6.同样长度的橡皮筋制作的弹弓,拉开相同的距离,“粗”橡皮筋的弹弓打出的弹丸远.猜想总结:在形变量相同的情况下,劲度系数大的,弹性势能大.猜想归纳:弹簧的弹性势能大小的影响因素是:弹簧的形变量和弹簧的劲度系数.类比思考:根据重力势能的表达式E p=mgh,我们知道重力势能跟高度h成正比,弹性势能也跟形变量成正比吗?对比说明:不一定,因为要举起同一个重物,所用的力并不随高度变化,但是对于同一个弹簧,拉得越长,所用的力越大,所以我们不能肯定弹性势能跟形变量成正比,只能说明随形变量的增大而增大.【问题探究】弹性势能与形变量和劲度系数的定量关系是怎样的?如何设计实验来探究呢?通过问题的提出,激发学生探究的热情,促使学生设计提出探究实验方案,并说明过程方法. 方法提示:根据前面的探究型课题的学习,探究过程的一般方法:1.提出探究课题;2.设计实验方案;3.进行实验,记录数据;4.作出速度—时间图象;5.得出结论.教师启发:物体具有做功的本领,我们称之为物体具有能.弹簧既然有弹性势能,肯定具有对外做功的本领,根据功能关系,弹簧对外做的功就等于它所具有的弹性势能.通过教师启发,使学生突破思维障碍,让学生继续设计实验方案,完成对弹簧弹性势能表达式的探究.并提醒学生,当弹簧处于原长时,拉长或压缩弹簧,弹簧的弹性势能都增加,我们可以设弹簧处于原长时,弹簧的弹性势能为零,从弹簧处于原长时开始研究.对此,教师直接提示,使学生少走弯路.弹簧的形变,有拉长和压缩两种情况,研究弹簧拉长或压缩情况均可,我们先选择一种情况研究.对于两种影响因素的探讨,学生已经掌握了控制变量法,在此不作提示.设计方案:利用如图所示的装置,弹簧一端固定,滑块靠在弹簧的另一端,用滑块压缩弹簧,弹簧具有了弹性势能,释放滑块,滑块在弹力的作用下向右滑动,在摩擦力的作用下最终停下,从开始运动到静止的距离为L.根据功能关系,弹簧释放的弹性势能转化为滑块的内能W ,内能可以用F f L 来计算,即内能与L 成正比,即E p =W=F f L,把不能直接测量的弹性势能转换为滑块克服摩擦力做功.只要我们探究出L 与形变量x 、劲度系数k 的关系,就知道E p 与形变量x 、劲度系数k 的关系.1.保持k 一定,研究形变量x 与滑块的位移L 的关系.2.保持x 不变,研究劲度系数k 与滑块的位移L 的关系.多次试验并记录数据,填入设计的表格:弹簧的形变量(m) 滑块的位移L(m) x x x 1234劲度系数(N/m ) 滑块的位移L(m) 1k 1 2k 2 3 k 3 指导学生将数据录入电脑利用Excel 进行处理,通过图象法找出各量之间的关系.实验结论:弹性势能与形变量的平方x 2成正比,E p ∝x 2.弹性势能与劲度系数k 成正比,E p ∝k.通过上面的实验,我们已经证实了弹性势能与形变量和劲度系数有关,但是他们之间的具体定量关系又如何呢?提出问题:如何求弹性势能?如何求弹力所做的功?如何把变力转化为不变的力?思路点拨:设计一个缓慢的拉伸过程,整个过程中拉力始终等于弹力,用拉力的功来替代弹力的功.由于弹力是一个变力,计算弹力的功不能用W=Fs,设弹簧的形变量为x ,则弹力F=kx.指导学生回顾研究匀加速直线运动位移的方法.学生利用微元法求解:可以把变力功问题转化为恒力功问题来解决.把拉伸的过程分为很多小段,它们的长度是Δx 1、Δx 2、Δx 3……在各个小段上,拉力可以近似认为是不变的,它们分别是F 1、F 2、F 3……所以,在各个小段上,拉力做的功分别是F 1Δx 1、F 2Δx 2、F 3Δx 3……拉力在整个过程中做的功可以用它在各个小段做功之和来表示W 总=F 1Δx 1+F 2Δx 2+F 3Δx 3……学生自己画出F-x 图象,并与vt 图象比较.由v-t 图象下的面积来代表位移,通过思考、讨论和交流,可以得出F-x 图象下的面积能表示弹力所做的功.多媒体投影学生的推导过程,回答学生可能提出的问题:弹力做功等于阴影部分面积W=2212kx kx x . 思路总结:利用“无限分割”法来计算弹簧发生微小形变时弹力做的功,再利用图象法来计算各段微小形变弹力做功之和,从而确定弹性势能.总结:表达式:E p =21kl 2 式中E p :弹性势能 k:弹簧劲度系数 l:弹簧形变量提出问题:上面我们已经推导出了弹性势能的表达式,弹性势能跟弹力做功之间有什么关系?先请学生回顾复习重力势能跟重力做功的关系:重力做正功,重力势能减少,例如做自由落体运动的小球;重力做负功,重力势能增加,例如竖直上抛的小球.设计情景引导学生推导:如图所示,滑块以初速度v 冲向固定在竖直墙壁的弹簧,并将弹簧压缩.在弹簧压缩的过程中,弹簧给滑块的力F 与速度的方向相反,滑块克服弹簧弹力做功,即弹簧弹力做负功,弹簧被压缩了,弹性势能增加了.在弹簧恢复形变,从最大压缩量向原长恢复的过程中,弹簧给滑块的力F 向右,弹簧弹力做正功,弹簧的形变减小,弹性势能减小.总结:弹力做功与弹性势能变化的关系:1.弹力做正功,弹性势能减少;2.弹力做负功,弹性势能增大.学生自主完成弹力做功与弹性势能的关系的探究过程,体会探究的乐趣和成功的喜悦. 例题如图所示,表示撑竿跳运动的几个阶段:助跑、撑杆起跳、越横杆.试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况.引导学生分析问题,多找几个学生,倾听他们的思想,让他们各抒己见,培养学生自由表达的能力.解答:运动员的助跑阶段,身体中的化学能转化为人和杆的动能;起跳时,运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和撑竿的弹性势能,随着人体的继续上升,撑竿的弹性势能转化为人的重力势能,使人体上升至横杆以上;越过横杆后,运动员的重力势能转化为动能.课堂小结本节主要学习了弹性势能的概念,势能是个比较难以理解的物理量,所以我们采用了类比重力势能的方法来学习弹性势能.这节课通过探究的方法主要讨论了三个问题:①弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关;②弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系;③怎样计算拉力所做的功.在讨论的过程中我们运用了类比法、实验观察法、分析归纳法、迁移法等方法.推导出了弹性势能的影响因素以及弹性势能表达式,并且用本节所学知识解决了一些问题.布置作业1.在本节“说一说”中提到“能不能规定弹簧的任意长度势能为零势能?”的问题,有能力的同学课后可以小组讨论一下.2.橡皮筋拉长时也有弹性势能,那么它的弹性势能表达式应该怎样进行计算?板书设计5.探究弹性势能的表达式1.弹性势能:发生弹性形变的物体的各个部分之间,由于有弹力的相互作用而具有势能,这种势能叫做弹性势能.2.弹性势能表达式:E p =21kl 2 (设弹簧处于原长时,弹簧的弹性势能为零)3.探究弹性势能表达式的方法:(1)影响弹性势能的因素:①形变量 ②劲度系数(2)类比:①重力做功:研究重力势能 ②弹力做功:研究弹性势能(3)变力做功的处理方法:①微元法 ②图象法活动与探究主题:短跑运动员为什么要用蹲踞式起跑?它比竘立式起跑有哪些好处?过程:课下在操场尝试起跑的蹲踞式和站立式,注意体会其区别,然后交流、讨论.结论:短跑运动员采用蹲踞式起跑时,腿弯曲,重心前移,起跑时腿用力蹬地,将弹性势能转化为身体的动能,使运动员获得一个较大的初速度,比站立式起跑时初速度大.设计点评弹性势能是一个比较难以理解的概念,学生在一节课内不容易全面理解和掌握.因此本节在设计上,先以学生熟悉的撑竿跳高、射箭、弹簧压缩小球等例子,引发学生学习弹性势能的积极性,降低学习弹性势能的门槛.然后利用学生已知的知识作基础,利用类比的方法探究弹性势能的影响因素,从分析重力势能入手,降低了学习弹性势能的难度.在本教学设计中引导学生利用熟悉的控制变量法来讨论弹性势能与形变量和劲度系数的具体定量关系.利用了微元法和图象法来处理变力做功.因为今后学习中要接触更多势能概念如分子势能、电势能等时,实际教学中可以进一步总结势能特点,深入对它的理解.本节教学设计,通过探究的方法解决了“弹性势能的表达式”的导出问题,使学生真正体会探究式学习的全过程,即提出问题、猜想、设计和进行实验、数据处理、分析和推理的过程.。
探究弹性势能的表达式教学设计
《探究弹性势能的表达式》教学设计【教学目标】一、知识与技能1.理解拉力做功与弹簧弹性势能变化的关系。
2.掌握利用力-位移图像计算微元求和的方法。
二、过程与方法1.进一步学习科学探究方法,发展自主学习能力。
2.掌握用微元法求解变力做功的思想。
三、情感、态度与价值观1.培养运用类比思想进行知识迁移的能力。
2.培养探究活动中的合作意识与团队精神。
重点:1.利用微元法和图像法计算变力做功的问题。
2.运用逻辑推理得出弹力做功与弹性势能的关系。
难点:1.理解微元法把变力做功转化为恒力做功。
2.理解利用力-位移的图象计算变力做功的依据。
【课程流程】(结合课件)一、多媒体展示图片(三类:撑杆跳高、张弓射箭、各类弹簧),激发学生的兴趣老师:这类图片的共同特征是什么?学生:杆、弓和弹簧都发生形变,产生了弹力,存储了一些能量,在恢复形变的过程中将能量释放出来了。
老师:前面我们研究了弹簧弹力与形变的关系,请同学们回忆一下,并讨论能不能用图象来反映弹力F和形变量X的关系?(F—X图象后面的探究过程要用到)学生:胡克定律F=KX,能,可以作图1。
图 1老师:(多媒体展示胡克定律及图象)同学们做的很好,今天我们在此基础上探究弹性势能的表达式。
二、回顾老师:在探究之前请大家回忆一下,以前我们曾经探究过什么问题?学生回忆、讨论并回答:1.探究小车速度随时间变化的规律;2.探究加速度与力、质量的关系。
老师:回顾这两个实验的探究过程是怎样的?学生讨论并回答:(老师在学生讨论、交流后用多媒体展示探究过程)1.探究小车速度随时间变化的规律:①提出探究课题②设计实验方案③进行实验记录数据④做出速度-时间图像⑤得出结论。
2.探究加速度与力、质量的关系。
①提出问题:物体运动加速度与力、质量的关系是怎样的?②猜想与假设:物体质量一定时,受力越大,加速度越大;物体受力一定时,质量越大,加速度越小。
③制定方案设计实验。
④进行实验(控制变量)钩码一定改变小车的质量;小车质量一定改变钩码的数量。
必修教材2第七章第6课时教案:探究弹性势能的表达式
F 3、弹性势能的表达式 弹簧的弹力是变力,但与伸长量成线性变化,即 F=kx 小量化处理: 将形变分成无限个小段, 在每一个小段内, 将弹力看成恒力(如图所示),每个小矩形的面积即为恒力做 功的大小(kx0·x0)。n 个小矩形面积之和就是三角形的总面 O 积,因此弹力做功的大小就等于三角形面积的数值。 F 1 1 有:W= kl l = kl 2 2 2 F0 1 故弹力的弹性势能改变了:Ep= kl 2 2 以弹簧自由长度为零势能点,由弹性势能大小为: O
都是机械能,都是以重力或弹力为前提,由相对位置决定。一定条 件下可以相互转化。 F 学生课堂完 成教材上课 后练习,然后 小组讨论。最 后上黑板展 示答案。
综合练习: 1、如右图所示,质量为 m 的物体静止在地面上,物体上面连着一 轻弹簧,用手拉弹簧上端移动 H,将物体缓慢提升 h,拉力做的功为 WF,不计弹簧质量,则重力做功_______,重力势能增加量_______,弹 力做功________,弹性势能增加量__________ (-mgh, mgh, -k(H-h)2/2,WF-mgh) 2、 某弹簧原长为 L0=15cm, 受拉力作用后弹簧逐渐伸长, F/N 当弹簧伸长到 L1=20cm,作用在弹簧上的力为 400N。则 400 (1)弹簧的劲度系数为多少? (2)在该过程中弹力做了多少功、 0 (3)弹簧的弹性势能变化了多少? 解析:(1)弹簧的劲度系数为: k
重力势能:mg(相互作用), h(相对位置) x( 相对位置) 弹力势能:k(弹力因素),
学生活动 1 、学生看 书,完成老师 提出的问题。 2 、学生分 组探究弹性 势能的有关 因素:与哪些 因素有关? 与拉力做功 的关系?怎 么计算拉力 的功? 思维方法: 对照重力势 能分析。
7.5 探究弹性势能的表达式
7.5 探究弹性势能的表达式理解领悟探究是通过自己的探索活动,变未知为已知的学习过程。
探究的目的是开发创造潜能,启发思维,使自己参与到教与学的活动中去。
在自己思考的前提下,设计自己的探究方案,这个方案可以包含实验,也可以不包含实验。
本节“探究弹性势能的表达式”就是一个不包含实验的探究。
教学目标:1.知道什么叫弹性势能.2.知道探究弹簧弹性势能表达式的思路. 体会求弹簧弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法.3.会定性分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素.4.体会探究过程的猜想、分析和转化的方法. .知道可以用F-l图象中梯形的“面积”代表弹力的功.引言:一个弹簧自然伸长,一个小车在光滑的水平面上从弹簧的左侧向弹簧运动,当它遇到弹簧后减速,因为它遇到了弹簧,弹簧对它的作用力的方向与物体运动方向相反,从能量的角度来讲,物体运动的速度减小,也就是物体的动能减小,物体动能的减少应该对应一种能量的增加.这种能量与弹簧弹力做功有关,上一节课我们知道,物体重力做功对应着重力势能的变化,,可以把这种能量叫做弹簧的弹性势能.今天这节课就来研究一下与弹簧弹性势能有关的因素。
一、弹性势能:1、定义:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用,也具有势能,叫做弹性势能。
说明:1、弹性形变弹力的相互作用2、由于整个物体都发生了形变,各部分之间都有弹力3、这种能量归结为势能对比:重力势能是由于有重力的相互作用,具有对外做功本领而具有的一种能量引导:弹性势能和重力势能一样大小都和相对位置有关。
下面我们就来研究弹性势能的大小,我们研究最简单的,弹簧的弹性势能大小。
2、研究弹性势能的出发点弹性势能与重力势能都是物体凭借其位置而具有的能。
在讨论重力势能的时候,我们从重力做功的分析入手。
同样,在讨论弹性势能的时候,则要从弹力做功的分析入手。
弹力做功应是我们研究弹性势能的出发点。
二、探究弹簧弹性势能的大小1、猜想,并进行定性研究弹性势能表达式中相关物理量的猜测弹性势能的表达式可能与哪些物理量有关呢?①可能与弹簧被拉伸(或压缩)的长度有关。
7.5 探究弹性势能的表达式
7.5 探究弹性势能的表达式制作:刘永城 审核:张迷晴学习目标理解弹性势能的概念及意义,学习计算变力做功的思想方法。
体会计算拉力做功的方法,体会微分思想和积分思想在物理学上的应用。
重点和难点重点:探究弹性势能公式的过程和所用方法难点:推导拉伸弹簧时,用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。
学习过程一、弹性势能定义:发生弹性形变的物体各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能。
二、探究弹性势能的表达式我们在学习重力势能时,是从重力做功开始入手分析的。
用类比的方法,所以探究弹性势能的表达式应该从弹力做功的分析入手。
当弹簧的长度为原长时,它的弹性势能为零,弹簧被拉长或被压缩后,就具有了弹性势能,我们只研究弹簧拉长的情况在探究的过程中,我们要依次解决哪几个问题?请认真阅读课本回答下列问题。
1、重力势能的大小与物体被举高的高度有关,弹性势能会与什么有关?弹簧的拉伸长度越大,弹性势能也越大,弹性势能的大小与伸长量△L 有关。
2、重力势能的大小与高度成正比,对弹性势能也会与拉伸量成正比吗?不一定。
因为对同一弹簧,拉伸越长所用的力就越大,而要举起同一个物体,所用的力并不随高度而变化而变化。
3、弹性势能除了与拉伸量有关外,还可能与那些量有关?还可能与弹簧的“软硬”有关,即与弹簧的劲度系数有关。
拉伸量的长度相同,不同的弹簧的弹性势能也不一样。
4、弹簧的弹性势能与拉力做功又什么关系?拉力做功越多,弹簧存储的弹性势能也越大。
5、计算弹力做功,能否直接用W=F L cos θ?若不能,则可根据什么方法来计算?这个表达式是恒力做功的表达式,而弹簧拉力随弹簧的形变量的变化而变化,拉力还因弹簧的不同而不同。
即弹簧的拉力是一变力,不能据此公式计算做功。
要计算弹力(变力)做功,可类比与计算匀变速直线运动位移的方法(v -t 图像极限方法求面积)。
把拉伸弹簧的过程分为很多的小段,拉力在每一小段上可认为是恒力,它在各段做功之和可以代表拉力在整个过程所做的功。
探究弹性势能的表达式
探究弹性势能的表达式知识与技能理解弹性势能的概念及意义,学习计算变力做功的思想方法.过程与方法1.猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关,培养学生科学预测的能力.2.体会计算拉力做功的方法,体会微分思想和积分思想在物理学上的应用.情感、态度与价值观通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法,培养学生探究知识的欲望和学习兴趣,体味弹性势能在生活中的意义,提高物理在生活中的应用意识.教学重点1.探究弹性势能公式的过程和所用方法.2.理论探究的方法.教学难点1.推导拉伸弹簧时,用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式.2.图象方法解决问题.教具准备弹簧(两根,劲度系数不同),小物块[新课导入][实验演示]一个弹簧自然伸长,一个小车在光滑的水平面上从弹簧的左侧向弹簧运动,当它遇到弹簧后减速,让学生注意观察实验现象。
1.刚才大家观察到什么样的实验现象呢?2.小车速度为什么减小了?3.这种能量与什么因素有关?4.通过上一节课的学习我们知道,物体重力做功对应着重力势能的变化,那么弹簧弹力做功也应该对应着一种能量的变化,我们把这种能量叫做什么能呢?(总结)发生弹性形变的物体各部分之间,由于弹力的相互作用,也具有势能,这种势能叫做弹性势能.我们今天这节课就来研究一下与弹簧弹性势能有关的因素[新课教学]1.大家猜想一下弹簧的弹性势能与什么因素有关。
2.要想验证刚才雨个同学的想法,我们应该怎样做?3.通过实验验证同学的结沦.注意条件是相同的弹簧在不同的压缩量的情况下推质量相同的小车,并且小车在粗糙程度相同的木板上运动.4.要研究弹性势能的大小与什么因素有关,我们应该从什么地方人手呢?大家和重力势能的研究对照一下。
5.当弹力做正功时,弹簧弹性势能应该怎样变化,那么弹力做负功呢?(总结):我们就把求解某一位置处的弹性势能问题转化成求从原长到这个位置弹力做功的问题了.6.对于弹簧弹力做功问题,你知道弹簧弹力做功应该与什么因素有关呢?7.力的大小与什么因素有关呢?弹簧的弹性势能应该与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关,这和我们刚才的猜师:我们下面进行推导弹簧被拉长J时弹簧弹力做功的表达式.弹簧的弹力做功和物体受到的重力做功有什么区别?在地面附近,重力的大小和方向都不发生变化,所以不管物体移动的距离大小,重力的功可以简单地用重力与物体在竖直方向移动距离的乘积来表示;对于弹力,情况要比重力做功复杂,这是因为当弹簧被拉伸时,弹簧的拉力的大小会随着拉伸距离的增大而增大.也就是说弹力做功应该是一个变力做功的问题.拉力做功的问题比较复杂,大家通过讨论,得出弹力做功的表达式.8.变力做功应该怎样解决?[说一说]在以上探究中我们规定,弹簧处于自然状态下,也就是既不伸长也不缩短时的势能为零势能.能不能规定弹簧任意某一长度时的势能为零?说说你的想法.参考答案:此问题可以类比重力势能的参考平面的规定.如果我们规定了弹簧任意长度时的势能为零势能,在弹簧从某一位置拉至零势能位置的过程中,拉力所做的功就等于弹簧的弹性势能.显然,这与规定自然长度为零势能时,从该位置拉到零势能的位置的功是不同的,所以,弹簧在某一位置时的弹性势能是与零势能位置的规定有关的.[小结]这节课的难点是弹力做功公式的推导方法.所以知识的迁移就显得非常重要,知识迁移的好坏直接影响到这节课是否能够成功,所以可以建议学生在学这节课之前先复习第一册中有关匀变速直线运动位移的推导公式,以便为这节课作好方法方面的准备,在讲解过程中学生可能一时不能把知识迁移到这上面去,教师要注意引导学生向这个方向考虑.对于弹簧压缩状态时弹性势能的表达式.可以放在课下作为作业,如果有时间的话,可以让学生推导出来.对于同一个弹簧,如果弹簧的压缩量和伸长量相等的话,弹簧的弹性势能应该相等,这一个可以作为一个结论性的知识点直接应用.[布置作业]1.橡皮筋在拉长时也应该具有弹性势能,那么它的弹性势能的表达式应该怎样进行计算?2.我们在课堂上计算的是弹簧被拉伸时弹簧弹性势能的表达式,请你推导出弹簧被压缩时弹簧弹性势能的表达式,并与拉伸时进行比较,看它们之间有什么关系.探究功与物体速度变化的关系(一)知识与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
探究弹性势能的表达式
第七章第五节探究弹性势能的表达式河北行唐一中物理组王海霞教材分析:本节课是一节不包含实验的探究课,是重力势能后的进一步拓展。
让学生在变力作用下进行功能关系的探究,功是能量变化的量度,既然重力势能的表达式是通过重力做功分析得来的,很自然的想到弹性势能的表达式可以通过弹力做功分析得到。
通过对两种势能的认识过程,为后面的动能定理和机械能守恒定律的学习打下基础。
学生分析:学生已经有了探究的一般思维方法,并且通过上一节《重力势能》的学习已经初步体验到功是能量变化的量度,知道重力势能的表达式是通过重力做功分析得来的,并且学生已具有一定的知识迁移能力,因此可以通过类比的方法也从拉力做功入手研究弹性势能的表达式。
这种思维方法不难想到,但是在具体操作中会遇到困难:如何研究拉力做功,类比曲线中的重力做功用到微分和积分的思想。
设计思路:本节课主要目的并不是要求学生掌握探究的结论,更不要求利用弹性势能的表达式解题,而是要着重让学生体会探究的过程和所用的方法,所以在整个过程中教师要作为引导者,创设情境,激发学生兴趣,要让每个学生主动参与进来,成为学习的主体,完成探究过程。
同时教师要及时进行点拨,引导学生发现问题,启发学生找到解决问题的方法,让学生感受成功的喜悦。
教学目标:知识与技能1、理解弹性势能的概念,会分析影响弹性势能大小的因素。
2、知道探究弹性势能表达式的思路。
3、理解弹力做功与弹性势能变化的关系。
过程与方法1、通过类比重力势能的表达式得出弹性势能的表达式,让学生体会物理学中类比迁移的研究方法。
2、再一次使用微积分解决问题,体会这种思想在物理中的应用。
情感态度与价值观:通过探究弹性势能表达式的设计过程,感受成功的喜悦,体会数学与物理的巧妙结合,激发学生的求知欲,培养学生对科学研究的兴趣。
教学重点:1、探究弹性势能表达式的设计过程和所用方法。
2、理论推导的方法。
教学难点:1、探究弹性势能表达式的实验的设计过程。
2、推导拉伸弹簧时,用微积分思想和图像法求拉力所做功的表达式。
重力势能-探究弹性势能表达式
温馨提示: 严格地说,重力势能是地球与物体所
组成的“系统”所共有的,平常所说的“物 体”的重力势能,只是一种简化的说法。
一、弹性势能
发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力 的相互作用,而具有势能,这种势能叫做弹性势能。
弹簧的弹性势能可能与哪些物理量有关?
二、弹性势能与什么有关
1.猜想与假设 与弹簧的形变量有关 ? 与弹簧的劲度系数有关 ?
F 是恒力吗?怎样计算 F 做的功?
F=F弹= k l W1 = F1 Δl1 W2 = F2 Δl2 W3 = F3 Δl3
……
Δl1 Δl2 … Δln
l
F
W = W1 + W2 + W3 + ……
这个式子怎 样求和?
联想:匀变速直线运动的位移与速度的关系
v
v
在v t 图象中,物体的位移
v0
O 点为弹簧的原长
A
O
B
B O 弹簧弹力做正功,弹性势能减少
A O 弹簧弹力做正功,弹性势能减少
O B 弹簧弹力做负功,弹性势能增加
O A 弹簧弹力做负功,弹性势能增加
弹簧弹力做正功,弹性势能减少
弹簧弹力做负功,弹性势能增加 EP EP2 EP1 W弹
一、弹性势能 发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而
三、弹簧弹性势能的表达式
l
F拉
W拉
=
1 kl 2 2
W弹
1 kl2 2
EP
=
1 kl 2 2
(1) l 为弹簧的伸长量或压缩量, k 为弹簧的劲度系数; (2) 一般规定弹簧在原长时,弹簧的弹性势能为零; (3) 弹形势能具有相对性,一般相对弹簧原长时的弹性势能; (4) 弹形势能具有系统性。
探究弹性热能的表达式教案
F1l1 F2l2 F3l3
还有其他方法吗? 鼓励学生提出: 问:为什么可以用平均力来求做功? 同学们的回答太精彩了,我也谈谈我的另一个求变 力做功的方法, (根据课堂实际情况,学生基础好 的也会自己提出来,但对数学基础要求高,老师可 另外补充讲解)在刚才那位同学的基础上。 老师一起参与的讨 论活动, 让课堂真正 实现了师生平等, 师 生互动 又碰到问题 3:如何求和? 类比 3:匀变速直线运动,v-t 图 像面积表示位移,用 F-L 图像面 积表示均匀变化的变力做功。
其他学生提问:……
其他学生可能提问:形变量好控 制,那怎么知道弹簧的劲度系数 在回答过程中老师可进行适当的引导,说明劲度系 之间的关系呢? 数的关系 实验同学可能回答:我们可以选 很好,课后我们可以进行真正的实验操作,看是否 择一些已知劲度系数的弹簧 …… 能得到我们预期的实验结果。 或利用弹簧称和刻度尺弹簧一端 固定,另一端用弹簧称拉动,利 很好。推理后同学的汇报。 用 F=kx 几根相同的弹簧,两端用轻板固 定发生相同形变时外力是 nF, 那 么劲度系数就相当于 nk
学生先后汇报探究结果
小结并提出课 后巩固题
升华本节课内容, 将课 上的探究进行下去
课堂结束
教 学 教师活动 过 程 一、弹性势能概念引出 课堂小实验: 在我们每个人面前的桌上都有几根橡 皮筋,让我们一起来重温小时候经常玩的打弹弓的 游戏:拉开绷在手上的橡皮筋后松手,橡皮筋把小 纸团弹开。 师:为什么纸团会被弹开呢? 师:这是从从力的角度说明的,我们能从能量的角 度加以解释吗?
过 接进行测量的物理量,就请大家以我们桌上的弹簧 过程推导弹性势能的表达式…… 程 和小车为例,想想怎样把弹簧的弹性势能大小表示 出来呢? 生:…… 学生回答,老师引导:弹力是变力,做功不好直接求 利用功能关系转化为摩擦力做功的绝对值。 生: (弹簧与小车的功能转换) 利 学生的分组探究还 用功能关系,弹簧对小车做功, 是有点难度的。 老师 而对利用弹力做功来推导探究来说,刚才这位同学 把自身的弹性势能转换为小车动 应及时给予指导和 给我们提供了一个方法:类比法。那是我们学习新 答疑。 能…… 知识过程中常用的一种方法。我们可以类比于重力 做功推导重力势能表达式,利用弹力做功的过程推 导弹性势能的表达式,但这两者之间有相同点又有 差别。重力是恒力,但弹簧的弹力是变力, 我们 如何来求这个变力做功呢?对不能直接用 W=Flcosθ 来求做功的情况我们以前碰到过吗?我 们怎么处理的?(提示学生用以前知识类比处理) 很好,我们再看看这个力的变化有何特点?你以前 学过的知识里有类似这样变化的例子吗? 生:物体沿曲面下滑,重力对物 体做功,把全过程分成若干段, 下面就请大家选择其中的一种方法,与你所在小组 每一段看作恒力作用下的直线运 的其他同学一起讨论设计你的实验或推导过程。如 动,再求出全过程做功…… 果你选择实验探究,由于时间和仪器的限制,我们 就主要做好实验设计,请同时对实验原理,具体的 实验步骤进行认真的讨论,并谈谈你的感想。如果 你选择了逻辑推理,请对推导过程进行详细说明。 生:F 与 x 成正比 如果在设计实验或推导过程中出现分歧或疑惑,可 生:类比匀变速直线运动。 学生的汇报中其他 向老师求助,我们一起来讨论。十分钟后我们来交 同学的提问能加深 流我们的探讨过程。 所有同学对其探究 过程的理解, 在讨论 老师走进学生当中,一起参与,解答疑问。 过程中学生对两种 学生分组进行讨论设计活动。 探究方法都能有较 十分钟后, 深刻的理解。 我们分别请同学来汇报你们的探讨结果。在其他组 同学汇报过程中,我们还可以对他们的探究过程进 行提问和给以一些建议。 学生通过实物投影和讲台前的仪 器展示其探究过程: 学生汇报实验设计: 实验仪器: 几个不同弹簧、 小车、 木板、刻度尺…… 说明原理: 利用能量守恒, 通过转换的思想, 把对不能直接测出的弹性势能的
学案5:7.5探究弹性势能的表达式
7.5探究弹性势能的表达式【学习目标】1.弹力对物体做正功,弹簧的弹性势能减少,弹力对物体做负功,弹簧的弹性势能增加。
弹力做了多少功,弹性势能就变化多少。
2.弹簧的弹性势能的大小跟劲度系数和形变量有关,其表达式为E p =12kl 2,其中l 表示弹簧的形变量而不是长度。
3.弹簧的弹性势能也具有相对性,一般取弹簧处于原长时弹性势能为零。
【基础知识梳理】 一、 弹性势能 1.弹性势能的概念发生 的物体的各部分之间,由于 的相互作用而具有的势能。
2.决定弹性势能大小相关因素的猜想 (1)猜想依据弹性势能和重力势能同属 ,重力势能大小与物体的 和 有关,弹簧弹力与其 和 有关。
(2)猜想结论弹性势能与弹簧的 和 有关,在弹簧的形变量l 相同时,弹簧的劲度系数k 越大,弹簧的弹性势能 。
在弹簧劲度系数k 相同时,弹簧形变量越大,弹簧弹性势能 。
二、 探究弹性势能的表达式1.探究思想:研究 做功与弹性势能变化的关系。
2.“化变为恒”求拉力做功:W 总=F 1Δl 1+F 2Δl 2+…+ 。
3.“F -l ”图像面积的意义:表示 的值。
【基础题组自测】 1.判一判(1)弹性势能与弹簧的弹性形变量和劲度系数有关。
( ) (2)除了弹力做功之外,其他力做功不影响弹性势能。
( ) (3)不同弹簧发生相同的形变量时弹力做功相同。
( )(4)弹簧被压缩时,弹性势能为负;弹簧被拉伸时,弹性势能为正。
( ) (5)弹力做正功,弹性势能就增大;弹力做负功,弹性势能就减小。
( )2.想一想(1)运动员将箭射出,弓恢复原状,此过程中弓的弹性势能怎么变化?(2)弹弓是一种儿童玩具,由两根橡皮条和木叉制成。
为使石子以较大的速度飞出,就应该把橡皮条拉长些,从能量角度分析这是为什么呢?【考点突破探究】考点一、对弹性势能的理解1.弹性势能的产生及影响因素2.弹性势能与弹力做功的关系如图所示,O为弹簧的原长处。
(1)弹力做负功:如物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时,弹性势能增大,其他形式的能转化为弹性势能。
探究弹性势能的表达式
探究弹性势能的表达式北京市第一六一中学余卫平一、教学设计思想中学课程中的科学探究,是通过学生自己的探索性活动,变未知为已知的一类学习过程,其中是否包含实验,并不是它的本质特征。
这节的探究就是一个不包含实验的理论探究。
在高中物理中不要求学生掌握弹性势能的表达式,也并不要求用弹性势能的表达式解题,而是要着重让学生体会探究的过程和所用的方法,所以在整个教学过程中,教师作为一个引导者,要创设情境,激发学生的学习欲望,要让全体学生都主动参与探究的全过程,成为学习的主体,同时,教师作为参与者,在探究过程中,要及时进行点拨,引导学生去发现问题,并启发学生寻找解决问题的方法,让学生体验到探索自然规律的艰辛和喜悦。
二、教材分析本设计所使用的教材是人民教育出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书》物理必修2 。
在物理课程标准中,弹性势能的表达式未作要求,即不要求学生用弹簧的弹性势能的表达式解决相关问题,而是让学生经历一次理论探究的过程。
所以这节课的重点是探究的过程。
三、学生分析我校是市属重点高中,学生学习能力比较强,具有一定逻辑推理能力和抽象思维能力,但仍有部分学生不注重对物理本质的研究,通常是记住一些相关的公式和规律,以为在考试中会用来解题就行了。
在课堂上,学生的思维相对比较活跃。
学生对功能关系有一定的了解,但是理解得并不好。
弹性势能,学生在初中已经接触过,但也仅知道概念,没有深层的理解。
因此学生关于该单元内容的有一定的经验。
四、课时安排1课时五、教学目标1、知识与技能(1)理解弹性势能的概念,会分析决定弹性势能的相关因数(2)理解弹力做功与弹簧弹性势能变化的关系。
(3)会用“无限分割”法和图象法探究得到弹性势能的表达式(4)在对弹性势能公式的探究过程中,培养学生知识迁移能力。
2、过程与方法(1)通过确定猜测弹簧弹性势能的相关的因素,使学生体会控制变量法和类比法在物理学中的应用。
(2)通过计算弹力做功,使学生体会微分思想和积分思想在物理学上的应用。
弹性势能高中物理教案
弹性势能高中物理教案教学目标:1. 理解弹性势能的概念和计算方法。
2. 掌握弹簧弹性势能和弹射物弹性势能的计算公式。
3. 能够应用弹性势能的概念解决相关物理问题。
教学重点与难点:重点:弹性势能的概念和计算方法。
难点:弹性势能的应用解决问题。
教学准备:1. 粉笔、黑板、投影仪等教学工具。
2. 相关实验装置和材料。
3. 教学视频或动画资源。
教学过程:一、导入(5分钟)教师引导学生回顾上节课学习内容,了解动能和势能的关系,并提出今天将要学习的内容——弹性势能。
二、讲解(15分钟)1. 弹性势能的概念:解释弹性势能的概念及其作用。
2. 弹簧弹性势能的计算公式:讲解弹簧的伸缩变形和恢复力的关系,引入弹簧弹性势能的计算公式。
3. 弹射物的弹性势能:介绍弹射物在运动过程中的弹性势能计算方法。
三、实验演示(20分钟)教师安排学生进行实验,观察弹簧伸缩变形的规律,并通过实验数据计算弹簧的弹性势能。
四、练习与讨论(15分钟)教师设计相关问题,让学生应用所学知识计算弹性势能,并进行讨论交流,加深对弹性势能的理解。
五、拓展延伸(10分钟)教师展示相关视频或动画资源,让学生了解更多弹性势能的应用场景和实际意义。
六、总结与反思(5分钟)教师带领学生总结本节课的重点内容,引导学生反思自己的学习过程及存在的问题。
七、课后作业1. 完成课堂练习题。
2. 思考并记录生活中的弹性势能应用场景。
教学反馈:教师进行课后作业的批改和学生的学习情况反馈,及时纠正错误,补充拓展知识。
注:实验中需要注意安全,避免使用过大的弹簧或弹射物,以免造成伤害。
学案9:7.5探究弹性势能的表达式
7.5 探究弹性势能的表达式【学习目标】1. 理解弹性势能的概念及其物理意义。
2. 理解弹力的功与弹性势能变化的关系。
3. 进一步了解功和能的关系,树立能量观点。
【课前预习】1.________________的物体的各部分之间,由于____________________,也具有势能,这种势能叫做弹性势能.研究弹性势能要从分析____________入手,对弹簧来说,规定____________________,它的弹性势能为零,当弹簧____________________,就具有了弹性势能.2.(1)弹簧的弹性势能与弹簧被拉伸的长度l有关,并且,拉伸的长度l越大,弹性势能______,但不一定是________关系;(2)即使拉伸的长度l相同,劲度系数k不同的弹簧的弹性势能也不一样,并且拉伸的长度l相同时,k越大,弹性势能________.3.根据功是____________________可知,弹性势能的变化量与拉力对弹簧做功的关系为____________.4.设弹簧的劲度系数为k,当弹簧被拉伸l时,把这一拉伸过程分为很多小段,它们的长度分别是Δl1、Δl2、Δl3……各个小段上拉力可以近似认为是不变的,分别为F1、F2、F3……,所做的功分别为________________.5.v-t图线下的面积代表________,F-l图线下的面积代表______;当所分成的小段非常短时,F-l图线与l轴所围成的区域形状是__________,该区域的面积为________,所以弹性势能的表达式是________________.【课堂探究】一、探究弹性势能的表达式探究1.如图所示,在光滑水平面上用物块向左压缩弹簧一定距离后,把物块静止释放,我们多做几次实验发现,同一根弹簧,压缩的长度越大,物体被弹开的速度越大.不同弹簧,在压缩量相同时,劲度系数越大,物体被弹开的速度越大.(1)由此我们猜测,弹簧的弹性势能可能与哪些因素有关?(2)我们在研究重力势能的时候,是从分析重力做功入手的,由此你得到什么启发?探究2.如图所示,弹簧处于原长时,其右端位于A点.现将弹簧由A点缓慢拉到B点,使其伸长Δl(仍处于弹性限度内):(1)在从A拉到B的过程中弹簧的弹性势能如何变化?弹性势能与拉力做的功有什么关系?(2)拉力F是恒力吗?怎样计算拉力的功?(3)作出F-Δl图象并类比v-t图象中面积的含义,思考F-Δl图象中“面积”有何物理意义?当Δl=x时,其表达式是怎样的?【知识深化】1.探究思路及方法(1)猜想:弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量有关.(2)探究思路:弹性势能的变化量与弹力做功相等.2.弹性势能的推导根据胡克定律F=kx,作出弹力F与弹簧伸长量x关系的F-x图线,根据W=Fx知,图线与横轴所围的面积应等于F所做的功,即W=kx·x2=12kx2,所以E p=12kx2.3.对弹性势能的理解(1)产生原因:物体发生了形变,而且物体各部分间有弹力的作用.(2)大小的影响因素:弹簧的劲度系数和形变量.例1. 关于弹性势能,下列说法中正确的是()A.只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能,其他物体发生弹性形变时是不会有弹性势能的B.弹簧伸长时有弹性势能,压缩时没有弹性势能C.在弹性限度范围内,同一个弹簧形变量越大,弹性势能就越大D.火车车厢底下的弹簧比自行车车座底下的弹簧硬,则将它们压缩相同的长度时,火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能小【归纳总结】1.弹性势能的系统性:弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量,因此弹性势能具有系统性.2.弹性势能的相对性:弹性势能的大小与选定的零势能位置有关,对于弹簧,一般规定弹簧处于原长时的弹性势能为零.注意:对于同一个弹簧,伸长和压缩相同的长度时,弹簧的弹性势能是相同的.跟踪练习1关于弹簧的弹性势能,下列说法中正确的是()A.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大B.当弹簧变短时,它的弹性势能一定减小C.若选弹簧自然长度时的弹性势能为0,则其他长度的弹性势能均为正值D.若选弹簧自然长度时的弹性势能为0,则伸长时弹性势能为正值,压缩时弹性势能为负值二、弹力做功与弹性势能变化的关系探究3.如图所示,物体与弹簧相连,物体在O点时弹簧处于原长,把物体向右拉到A处静止释放,物体会由A向A′运动,则:(1)物体由A向O运动的过程中,弹力做什么功?弹性势能如何变化?(2)物体由O向A′运动的过程中,弹力做什么功?弹性势能如何变化?【知识深化】1.弹力做功与弹性势能变化的关系(1)关系:弹力做正功时,弹性势能减少,弹力做负功时,弹性势能增加,并且弹力做多少功,弹性势能就变化多少.(2)表达式:W弹=-ΔE p=E p1-E p2.2.使用范围:在弹簧的弹性限度内.注意:弹力做功和重力做功一样,也和路径无关,弹性势能的变化只与弹力做功有关.例2. 如图所示,处于自然长度的轻质弹簧一端与墙接触,另一端与置于光滑地面上的物体接触,现在物体上施加一水平推力F,使物体缓慢压缩弹簧,当推力F做功100 J时,弹簧的弹力做功________J,以弹簧处于自然长度时的弹性势能为零,则弹簧的弹性势能为________J.跟踪练习2如图所示,轻弹簧下端系一重物,O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置),今用手向下拉重物,第一次把它直接拉到A点,弹力做功为W1,第二次把它拉到B点后再让其回到A点,弹力做功为W2,则这两次弹力做功的关系为()A.W1<W2B.W1=2W2C.W2=2W1D.W1=W2三、利用F-x图象求解变力做功的问题例3. 弹簧原长l0=15 cm,受拉力作用后弹簧逐渐伸长(仍在弹性限度内),当弹簧伸长到长度为l1=20 cm时,作用在弹簧上的力为400 N,问:(1)弹簧的劲度系数k为多少?(2)在该过程中弹力做了多少功?【名师点拨】当力F与位移x成线性关系时,求该力做功的方法1.图象法:F-x图象与x坐标轴围成的面积,即为F在这段位移x上所做的功.2.平均值法:求出某段位移x上力的平均值F,利用W=F x得出力F在这段位移x上所做的功.【课堂达标】1.(多选)关于弹性势能,下列说法中正确的是()A.任何发生弹性形变的物体,都具有弹性势能B.任何具有弹性势能的物体,一定发生了弹性形变C.物体只要发生形变,就一定具有弹性势能D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关2.(多选)如图所示,一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧,墙壁和物体间的弹簧被物体压缩,在此过程中,以下说法正确的是()A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B.物体向墙壁运动相同的位移,弹力做的功不相等C.弹簧的弹力做正功,弹性势能增加D.弹簧的弹力做负功,弹性势能增加3.如图所示,轻弹簧一端与竖直墙壁相连,另一端与一质量为m的木块相连,木块放在光滑的水平面上,弹簧的劲度系数为k,弹簧处于自然状态,用水平力F缓慢拉木块,使木块前进l,求这一过程中拉力对木块做了多少功.【参考答案】【课前预习】1.发生弹性形变 有弹力的相互作用 弹力做功 弹簧长度为原长时 被拉长或被压缩后2.(1)越大 正比 (2)越大3.能量变化的量度 大小相等4.F 1Δl 1、F 2Δl 2、F 3Δl 3……5.位移 功 三角形 12kl 2 E p =12kl 2 【课堂探究】探究1.【答案】 (1)与劲度系数和形变量有关(2)可以通过探究弹力做功来研究弹性势能.探究2.【答案】 (1)弹簧的弹性势能变大.拉力做的功越多,弹簧储存的弹性势能越大且拉力做的功等于弹簧的弹性势能.(2)拉力F 不是恒力,故不能用W =F Δl 计算拉力的功.若将从A 到B 的过程分成很多小段Δl 1、Δl 2、Δl 3…,在各个小段上拉力可近似认为是不变的.各小段上拉力做的功分别是F 1Δl 1、F 2Δl 2、F 3Δl 3…,拉力在整个过程中做的功W =F 1Δl 1+F 2Δl 2+F 3Δl 3+….(3)根据胡克定律,F -Δl 图象是一条过原点的倾斜直线,如图.阴影部分面积代表拉力做的功即弹性势能,当Δl =x 时,E p =12kx 2,k 为弹簧的劲度系数,x 为弹簧的伸长量.例1.【答案】 C【解析】 所有发生弹性形变的物体都具有弹性势能,A 错;弹簧伸长和压缩时都具有弹性势能,B 错;根据弹性势能的表达式E p =12kx 2知C 对;火车车厢底下的弹簧比自行车车座底下的弹簧劲度系数大,所以压缩相同长度时火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能大,D 错. 跟踪练习1 【答案】 C【解析】 如果弹簧原来处在压缩状态,当它变长时,它的弹性势能应该减小,当它变短时,它的弹性势能应该增大,在原长处它的弹性势能最小,A 、B 错;由于弹簧处于自然长度时的弹性势能最小,若选弹簧自然长度时的弹性势能为0,则其他长度时的弹性势能均为正值,C 对,D 错.探究3.【答案】 (1)正功 减少 (2)负功 增加例2. 【答案】 -100 100【解析】 在物体缓慢压缩弹簧的过程中,推力F 始终与弹簧弹力等大反向,所以推力F 做的功等于克服弹簧弹力所做的功,即W 弹=-W F =-100 J.由弹力做功与弹性势能的变化关系知,弹性势能增加了100 J.跟踪练习2 【答案】 D【解析】 弹力做功与路径无关,只与初、末位置有关,两次初、末位置相同,故W 1=W 2,D 正确.例3.【答案】 (1)8 000 N/m (2)-10 J【解析】 (1)根据胡克定律F =kx 得k =F x =F l 1-l 0=4000.20-0.15N/m =8 000 N/m. (2)由于F =kx ,作出F -x 图象如图所示,求出图中阴影部分的面积,即为弹力做功的绝对值,由于在伸长过程中弹力F 的方向与位移x 的方向相反,故弹力F 在此过程中做负功,W =-12×0.05×400 J =-10 J.【课堂达标】1.【答案】 AB 【解析】 发生弹性形变的物体的各部分之间,由于弹力作用而具有的势能,叫做弹性势能,所以,任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能,任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变.物体发生了形变,若是非弹性形变,无弹力作用,则物体就不具有弹性势能.弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外,还跟弹簧的劲度系数有关.故选A 、B.2.【答案】 BD【解析】 由W =12kx 2知,选项A 错误;弹簧开始被压缩时弹力小,弹力做的功也少,弹簧的压缩量变大时,物体移动相同的距离做的功多,故选项B 正确;物体压缩弹簧的过程,弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反,所以弹力做负功,弹性势能增加,故选项C 错误,选项D 正确.3.【答案】 12kl 2 【解析】 解法一 缓慢拉动木块,可认为木块处于平衡状态,故拉力大小等于弹力大小,即F =kx .因该力与位移成正比,故可用平均力F =kx 2求功. 当x =l 时,W =F ·l =12kl 2解法二画出力F随位移x的变化图象.当位移为l时,F=kl,由于力F做功的大小与图象中阴影部分的面积相等,则W=12(kl)·l=12kl2.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
“探究弹性势能的表达式”教学设计【设计思想】教育以人为本,学生是学习的主体,在课堂教学中让学生带着自己的问题去学习体现学生的主体性。
【教材分析】这是节不包含实验探究的探究课,本节是先引出什么是弹性势能,然后以弹簧为例探究弹性势能与什么因素有关,弹性势能与拉力所做的功之间的关系以及如何计算拉力所做的功进而得到弹性势能的表达式。
从整体上看,内容的安排完全符合人们认识事物的思维过程。
【学情分析】(1)思维基础根据新课程教学理念,从高一第一学期开始,在课堂教学过程中教师一直重视“过程与方法”的教学,学生已经初步有了探究事物的一般方法,即“是什么?──怎么样?──为什么?”的思维方法。
因此,本设计中就通过创设问题情景,激励学生自己提出想要研究的问题。
(2)心理特点依据20世纪最著名的发展心理学家皮亚杰的理论可知高一学生的认知发展过程是由具体运算阶段向形式运算阶段过渡,也是由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段,因此在教学中,要遵循从感性到理性的认识规律,本节课抓住学生的心理特点进行--。
(3)已有知识通过上一节《重力势能》的学习,学生已经初步体验到“研究重力势能是从重力做功入手”以及“功是能量转化的量度”,并且学生已具有一定的知识迁移能力了。
因此可以让学生通过类比,也从拉力做功入手来研究弹簧的弹性势能。
因为重力的功与重力和物体的位置变化有关,弹力做的功与弹力和弹簧的形变量有关,这样的猜想是很容易想到的。
关键的问题是如何研究拉力的功,同样让学生回忆并类比于研究匀变速直线运动的位移的方法,将弹簧的形变过程分成很多小段,每一小段中近似认为拉力是不变的,而且上一节课中研究当路径是曲线的时候,研究重力所做的功也是将曲线分成很多近似认为是直线来处理的,这点学生也是容易想到的。
对于弹性势能的概念及其产生的条件,通过事例和自己的经验及教师的演示,学生可以比较容易理解,并猜想的到弹性势能会与什么因素有关,以及弹性势能与拉力之间的关系;但对于计算拉力所做的功时所用的类比方法和微积分思想则需要教师的引导。
【教学目标】(一)知识目标1.知道弹性势能的概念及弹性势能与哪些物理量有关2.知道探究弹性势能表达式的思路(二)过程与方法1.学会能提出问题,善于质疑,善于猜想2.设计方案,检验推理猜想的正确性3.经历提出问题、猜想、逻辑推理和类比的方法探究弹性势能(三)情感态度与价值观1.通过自己提出问题,自己解决问题,提高对物理的学习兴趣和信心,增进学习的乐趣2.通过自评和互评调动学习的积极性和、增进同学友谊、懂得尊重【重点难点】重点:让学生体验探究的过程,体验知识迁移、类比的推理方法。
难点:推导拉伸弹簧时,用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。
【教学策略与手段】因为是探究型课,所以就安排让学生自己提出想要知道的问题,然后大家一起解决问题,通过自评和互评的形式不断完善结论。
在探究过程中教师不断鼓励和给予肯定,增强学生的自信心。
整堂课的思路是通过播放一短片,让学生知道研究的内容是弹性势能,然后鼓励学生提出问题,大家一起解决问题,重点通过类比的方法探究弹性势能的表达式。
342017-05-05【设计思想】教育以人为本,学生是学习的主体,在课堂教学中让学生带着自己的问题去学习体现学生的主体性。
【教材分析】这是节不包含实验探究的探究课,本节是先引出什么是弹性势能,然后以弹簧为例探究弹性势能与什么因素有关,弹性势能与拉力所做的功之间的关系以及如何计算拉力所做的功进而得到弹性势能的表达式。
从整体上看,内容的安排完全符合人们认识事物的思维过程。
【学情分析】(1)思维基础根据新课程教学理念,从高一第一学期开始,在课堂教学过程中教师一直重视“过程与方法”的教学,学生已经初步有了探究事物的一般方法,即“是什么?──怎么样?──为什么?”的思维方法。
因此,本设计中就通过创设问题情景,激励学生自己提出想要研究的问题。
(2)心理特点依据20世纪最著名的发展心理学家皮亚杰的理论可知高一学生的认知发展过程是由具体运算阶段向形式运算阶段过渡,也是由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段,因此在教学中,要遵循从感性到理性的认识规律,本节课抓住学生的心理特点进行--。
(3)已有知识通过上一节《重力势能》的学习,学生已经初步体验到“研究重力势能是从重力做功入手”以及“功是能量转化的量度”,并且学生已具有一定的知识迁移能力了。
因此可以让学生通过类比,也从拉力做功入手来研究弹簧的弹性势能。
因为重力的功与重力和物体的位置变化有关,弹力做的功与弹力和弹簧的形变量有关,这样的猜想是很容易想到的。
关键的问题是如何研究拉力的功,同样让学生回忆并类比于研究匀变速直线运动的位移的方法,将弹簧的形变过程分成很多小段,每一小段中近似认为拉力是不变的,而且上一节课中研究当路径是曲线的时候,研究重力所做的功也是将曲线分成很多近似认为是直线来处理的,这点学生也是容易想到的。
对于弹性势能的概念及其产生的条件,通过事例和自己的经验及教师的演示,学生可以比较容易理解,并猜想的到弹性势能会与什么因素有关,以及弹性势能与拉力之间的关系;但对于计算拉力所做的功时所用的类比方法和微积分思想则需要教师的引导。
【教学目标】(一)知识目标1.知道弹性势能的概念及弹性势能与哪些物理量有关2.知道探究弹性势能表达式的思路(二)过程与方法1.学会能提出问题,善于质疑,善于猜想2.设计方案,检验推理猜想的正确性3.经历提出问题、猜想、逻辑推理和类比的方法探究弹性势能(三)情感态度与价值观1.通过自己提出问题,自己解决问题,提高对物理的学习兴趣和信心,增进学习的乐趣2.通过自评和互评调动学习的积极性和、增进同学友谊、懂得尊重【重点难点】重点:让学生体验探究的过程,体验知识迁移、类比的推理方法。
难点:推导拉伸弹簧时,用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。
【教学策略与手段】因为是探究型课,所以就安排让学生自己提出想要知道的问题,然后大家一起解决问题,通过自评和互评的形式不断完善结论。
在探究过程中教师不断鼓励和给予肯定,增强学生的自信心。
整堂课的思路是通过播放一短片,让学生知道研究的内容是弹性势能,然后鼓励学生提出问题,大家一起解决问题,重点通过类比的方法探究弹性势能的表达式。
342017-05-05【设计思想】教育以人为本,学生是学习的主体,在课堂教学中让学生带着自己的问题去学习体现学生的主体性。
【教材分析】这是节不包含实验探究的探究课,本节是先引出什么是弹性势能,然后以弹簧为例探究弹性势能与什么因素有关,弹性势能与拉力所做的功之间的关系以及如何计算拉力所做的功进而得到弹性势能的表达式。
从整体上看,内容的安排完全符合人们认识事物的思维过程。
【学情分析】(1)思维基础根据新课程教学理念,从高一第一学期开始,在课堂教学过程中教师一直重视“过程与方法”的教学,学生已经初步有了探究事物的一般方法,即“是什么?──怎么样?──为什么?”的思维方法。
因此,本设计中就通过创设问题情景,激励学生自己提出想要研究的问题。
(2)心理特点依据20世纪最著名的发展心理学家皮亚杰的理论可知高一学生的认知发展过程是由具体运算阶段向形式运算阶段过渡,也是由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段,因此在教学中,要遵循从感性到理性的认识规律,本节课抓住学生的心理特点进行--。
(3)已有知识通过上一节《重力势能》的学习,学生已经初步体验到“研究重力势能是从重力做功入手”以及“功是能量转化的量度”,并且学生已具有一定的知识迁移能力了。
因此可以让学生通过类比,也从拉力做功入手来研究弹簧的弹性势能。
因为重力的功与重力和物体的位置变化有关,弹力做的功与弹力和弹簧的形变量有关,这样的猜想是很容易想到的。
关键的问题是如何研究拉力的功,同样让学生回忆并类比于研究匀变速直线运动的位移的方法,将弹簧的形变过程分成很多小段,每一小段中近似认为拉力是不变的,而且上一节课中研究当路径是曲线的时候,研究重力所做的功也是将曲线分成很多近似认为是直线来处理的,这点学生也是容易想到的。
对于弹性势能的概念及其产生的条件,通过事例和自己的经验及教师的演示,学生可以比较容易理解,并猜想的到弹性势能会与什么因素有关,以及弹性势能与拉力之间的关系;但对于计算拉力所做的功时所用的类比方法和微积分思想则需要教师的引导。
【教学目标】(一)知识目标1.知道弹性势能的概念及弹性势能与哪些物理量有关2.知道探究弹性势能表达式的思路(二)过程与方法1.学会能提出问题,善于质疑,善于猜想2.设计方案,检验推理猜想的正确性3.经历提出问题、猜想、逻辑推理和类比的方法探究弹性势能(三)情感态度与价值观1.通过自己提出问题,自己解决问题,提高对物理的学习兴趣和信心,增进学习的乐趣2.通过自评和互评调动学习的积极性和、增进同学友谊、懂得尊重【重点难点】重点:让学生体验探究的过程,体验知识迁移、类比的推理方法。
难点:推导拉伸弹簧时,用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。
【教学策略与手段】因为是探究型课,所以就安排让学生自己提出想要知道的问题,然后大家一起解决问题,通过自评和互评的形式不断完善结论。
在探究过程中教师不断鼓励和给予肯定,增强学生的自信心。
整堂课的思路是通过播放一短片,让学生知道研究的内容是弹性势能,然后鼓励学生提出问题,大家一起解决问题,重点通过类比的方法探究弹性势能的表达式。
342017-05-05【设计思想】教育以人为本,学生是学习的主体,在课堂教学中让学生带着自己的问题去学习体现学生的主体性。
【教材分析】这是节不包含实验探究的探究课,本节是先引出什么是弹性势能,然后以弹簧为例探究弹性势能与什么因素有关,弹性势能与拉力所做的功之间的关系以及如何计算拉力所做的功进而得到弹性势能的表达式。
从整体上看,内容的安排完全符合人们认识事物的思维过程。
【学情分析】(1)思维基础根据新课程教学理念,从高一第一学期开始,在课堂教学过程中教师一直重视“过程与方法”的教学,学生已经初步有了探究事物的一般方法,即“是什么?──怎么样?──为什么?”的思维方法。
因此,本设计中就通过创设问题情景,激励学生自己提出想要研究的问题。
(2)心理特点依据20世纪最著名的发展心理学家皮亚杰的理论可知高一学生的认知发展过程是由具体运算阶段向形式运算阶段过渡,也是由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段,因此在教学中,要遵循从感性到理性的认识规律,本节课抓住学生的心理特点进行--。
(3)已有知识通过上一节《重力势能》的学习,学生已经初步体验到“研究重力势能是从重力做功入手”以及“功是能量转化的量度”,并且学生已具有一定的知识迁移能力了。
因此可以让学生通过类比,也从拉力做功入手来研究弹簧的弹性势能。