高二物理：探究弹性势能的表达式教学设计

新修订高中阶段原创精品配套教材

探究弹性势能的表达式教材定制 / 提高课堂效率 /内容可修改

Explore the expression of elastic potential energy

教师：风老师

风顺第二中学

编订：FoonShion教育

探究弹性势能的表达式

【教学目标】

1．知识与技能

（1）明确弹性势能的定义。

（2）知道重力做功和弹力做功的区别。

（3）了解弹性势能与那些量有关。

2．过程与方法

（1）通过具体的事例了解弹性势能。

（2）借助于图像得到弹性势能的表达式。

3．情感、态度与价值观

（1）刚性物体的柔性更值得注意，以柔克刚实为上策。

（2）弹簧用处多得很，作用不尽相同，须用心观察体会。

4．重点：弹性势能的含义，弹性势能与弹力做功的关系，弹性势能（）的研究方法。

难点：弹性势能（）研究方法

【教学过程】

演示弯弓射箭，玩具弹簧枪射击情景。

问题1：为什么拉满弦的弯弓可以把箭射出去？压缩的弹簧可以把小球弹出去？

（引导学生从弯弓和弹簧想恢复原状而要对与它接触的物体做功思考）

问题2：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，由于弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。

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：课本第15页4-6段文字。

问题3：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？

（引导学生从重力和弹力的大小区别思考）

问题4：弹性势能除与弹簧被拉伸长度有关外还与什么因素有关？

定量分析：

问题5：弹簧的弹性势能与弹力做功有什么关系？

（引导学生从力做功和能量变化关系思考）

问题6：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）。

阅读：课本第15页倒数第1和倒数第2段。

问题7：弹力做功能不能直接用进行计算？

（引导学生从的使用条件思考）

阅读：课本第16页．

思路点拨：利用以前匀变速直线运动图像求位移的经验图像求位移的经验。

公式：弹性势能。

问题8：弹力做正功时物体怎么移动？弹性势能如何改变？弹力作负功又会怎样？

（引导学生从弹性势能公式考虑，且引导学生寻找势能变化的共性）

拓展：当弹簧被压缩时，公式仍可使用。

说一说：阅读课本16页。

解析：如果规定弹簧的任意长度时的势能为零势能，则弹簧从某一位置拉到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时，从该位置拉到零势能时的功是不同的，所以，弹簧在某一位置时的弹性势能与零势能位置的规定有关，故弹性势能具有相对性。

思维激活……

题型一对弹性势能概念的理解

例题1 关于弹性势能，下列说法正确的事（）

a．发生弹性形变的物体都具有弹性势能

b．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能

c．弹性势能可以与其它形式的能相互转化

d．弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳

思维分析：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，具有势能，a正确；弹性势能跟重力势能一样，可以与其它形式的能相互转化，c正确；所有能的单位跟功的单位相同，在国际单位制中的单位是焦耳，d正确。

答案：

点拨：注意弹性形变与弹性的区别。有些物体形变后无法恢复原状，因此其不具有弹性势能。

变式迁移1 关于弹簧的弹性势能，下面说法正确的事（）a．当弹簧的长度为原长时，弹簧的弹性势能为零

b．弹簧被拉长时具有弹性势能，被压缩时不具有弹性势能

c．弹簧被压缩时具有的弹性势能一定小于被拉长时具有的弹性势能

d．弹簧被拉长或被压缩时，只要在弹性限度内都具有弹性势能

题型二弹性势能的综合运用

例2 如图所示质量为物体从光滑斜面上的a点由静止滑下，与固定在斜面上并且沿斜面的轻质弹簧接触，其将弹

簧压缩至最低点b，试求当物体在b点时弹簧的弹性势能。（已知，斜面倾角为，弹簧原长在a点）

思维分析：在该题中以为研究对象，物体下滑过程中始末状态的速度都为零，说明重力势能的减少量都为弹性势能，即。

答案：。

点拨：根据能量守恒定律，一种能量减少一定有另一种能量增加。

变式迁移2 “蹦极”是一富有刺激性的运动项目，某人身系弹性绳自高空点自由下落，如图所示，点是弹性绳的原长位置，点是人所到达的最低点，点是人静止地悬吊着时的平衡位置，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）a．从点到点的过程中，加速度方向与速度方向相反

b．从点到点的过程中，重力所做的功等于人克服弹力所做的功

c．从点到点的过程中，人的速度不断增大

d．从点到点的过程中，加速度方向保持不变

本节内容总结：

1．知识梳理

2．规律方法总结

（1）弹性势能和重力势能相类似，弹性势能也具有相对性，一般选弹簧处于自由长度时为弹性势能的零点。弹性势

能的变化，由弹力做功惟一决定，与其他力做功无关。

（2）弹性势能的表达式不要求用于计算，但要学会探究弹性势能公式过程中所运用的规律和方法，如研究问题先从最简单的情况入手的思想，类比联想的方法，无限分割再累加的方法等。

3．思维误区警示

由于弹簧、橡皮条的弹力是变力，当它们变形时，若发生形变和初始状态不同，即使形变量相等，弹簧弹性势能的改变量也是不同的，对此可借助于图象上“面积”的大小进行比较分析。

【教学反思】

探究是通过学生自己的探究活动，变未知为已知的学习过程。探究的目的是开发学生的创造潜能，启发学生的思维，使学生参与到教与学的活动中去。学生在自己思考的前提下，设计自己的探究方案。这个方案，也可以不包含实验。“探究弹性势能的表达式”就是一个不包含实验的探究课。

本节课使用了探究思疑式教学方式。

探究方面：给学生创造探究的平台，对一个大问题分多个小平台，设计8个问题。平台的设置不可太多，如太多就成了一问一答，成了老师对答案。同时平台也不可太少，否则，台阶太大太高，造成冷场。

思疑方面：要善于发现学生的疑点，难点。在探究弹簧