7.5《探究弹性势能的表达式》教案

学校：临清二中学科：物理编写人：胡晓忠审稿人：马洪学必修二第七章《探究弹性势能的表达式》教案一、教材分析这是节不包含实验探究的探究课，属于理论探究。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。二、教学目标1.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2.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3．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、增进同学友谊、懂得尊重别人。三、教学重点难点重点：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。四、学情分析通过上一节《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。五、教学方法实验观察法、分析归纳法、迁移法、类比法。六、课前准备1．学生的学习准备：预习实探究弹性势能的表达式。2．教师的教学准备：多媒体课件制作，导学案制作。3．教具准备：弹簧(两根，劲度系数不同)，小物块，多媒体等。七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑检查落实学生的预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有了针对性。（二）情景导入、展示目标。师提问：什么叫势能？什么叫重力势能？学生回答后，教师指出势能概念中有两个关键词，一是“相互作用”，二是“位置”，在重力势能概念中体现为重力和高度。师：发生弹性形变的物体（如弹簧），各部分间有弹力作用，因此它也具有势能，我们叫它弹性势能。教师拿出弹簧做压缩、拉伸演示。教师：这节课我们就来对弹性势能的表达式进行探究。我们来看本节课的学习目标。多媒体展示学习目标，强调重难点。然后展示探究的第一个问题，弹性势能与哪些因素有关、是什么关系？设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。（三）合作探究、精讲点拨。探究一：弹性势能与哪些因素有关？师提问：我们学过的重力势能与哪些因素有关，什么关系？学生回答后，教师强调出其中的高度是相对于参考平面的高度，即重力势能有相对性。师提问：我们可以肯定，弹性势能也有相对性。研究重力势能一般选地面为参考平面，即零重力势能位置；那么你认为研究弹性势能选哪一位置为参考位置，即零弹性势能位置最好呢？几乎所有学生都会选原长为零位置，教师表示认可，可是不点评。但教师应该明白，学生是因为原长时弹力为零，才认为势能为零，即他们认为原长时势能就是零，而不是选定为零的，若时间允许，在本节课最后讨论弹性势能相对性时，可选取别的位置为参考位置，体会原长时势能可以不为零。师提问：那么猜一猜弹性势能与哪些因素有关（以弹簧为例）？学生可能猜出：长度；伸长量；压缩量；弹力；劲度系数；形变量；质量；材料；匝数；半径；钢丝粗细；匝密度等等；教师引导学生之间讨论交流，最后形成一致意见：与劲度系数K和形变量（伸长量或压缩量）L有关。师：我们猜到了弹性势能可能与劲度系数和弹簧的伸长量有关，下面的任务是：如何确定弹性势能的表达式。设计意图：培养学生类比猜想提出的思维方式。探究二：推导弹性势能的表达式多媒体展示探究思考题：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．同学们做不下去，困难在何处？我们能不能想办法把这个变力近似的变成不变的力呢？4．我们如何解决一个变力做功的问题呢？请同学们发表看法。提示：在必修1中，为了求匀变速直线运动的位移，或说成为了导出匀变速直线运动的位移公式，针对变速求位移我们曾经用过一种办法……是什么办法？怎样用的？师问：我们能不能采用与求位移类似的方法处理呢？设计意图：通过知识迁移，使学生体验微积分思想处理变化物理量的求值问题。老师引导学生将弹簧伸长过程细分为小段，化变力做功为恒力做功。…otvvootvvootvvo师问：当划分越来越细时，弹力功对应图象中的哪一部分？这个三角形的面积的表达式？提问：刚才我们研究的是弹簧拉伸的情形，压缩的情形会是怎样的？老师：同学们看看我们自己的成果吧！那样一个看似纷繁复杂的问题，其物理规律如此简单明了，这就是物理学中的美！设计意图：通过表达式的推出，形成学生的成就感。5、同学们讨论一下，能否规定弹簧某一任意长度时的势能为零？（类比重力势能的相对性，引出弹性势能的大小具有相对性的结论）（四）反思总结，当堂检测对于上面的这些问题，通过同学们刚才的解决，其实我们可以归纳成这么几个问题：1．什么是弹性势能？2．弹簧弹性势能的大小与什么因素有关？3．弹簧弹性势能与拉力做功有什么关系？4．弹簧弹性势能的表达式是怎样的？（五）发导学案、布置预习我们前面两节学习了重力势能和弹性势能，接下来将要进行动能的学习，这节课后请大家预习《实验：探究功与速度变化的关系》这节课，注重研究下探究思路的设计，及数据的处理技巧。九、板书设计一、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具有的势能。二、探究过程1．弹性势能的大小与什么有关？2．弹力功与弹性势能变化的关系。olFolFolFlkl3．重力势能与重力做功的关系4．探究弹性势能表达式。十、教学反思因为整堂都是以学生为主的探究性学习，创设情景让学生提出自己关心、想要知道的问题，解决问题的时候又主要是以学生自评和互评以及合作学习而得出结论的，所以在结论的得出或是结论的表述可能会不严密，难免缺少知识的系统性，因此如何处理和保持好探究性学习中知识的系统性是探究性学习中的值得我们去研究的问题。十一、学案设计