“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、过程与方法

　　1.仿照重力势能表达式的得出方法探究弹性势能表达式，让学生体会物理学中这种类比迁移的研究方法。

　　2.猜测弹性势能表达式与什么有关，培养学生科学推断能力。

　　3.又一次应用分割、求和、逼近的方法求变力的功，体会这种微积分思想在物理中的应用。

　　4.体会理论探究这种科学方法。

　　三、情感态度与价值观

　　通过探究过程体会物理学的逻辑之美和方法之美，体会数理的巧妙结合，激发学生求知欲和学习兴趣，享受成功的乐趣。

　　【教学重点】

　　1.再次体会功能关系。

　　2.探究的实施过程。

　　【教学难点】

　　1.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。

　　2.如何用图像最终解决问题。

　　【教学方法】

　　师生、生生对话讨论的方式。

　　【教具准备】

　　弹簧；自制powerpoint幻灯片。

　　【课时安排】

　　1课时。

　　【教学过程】

　　一、复习并引入新课

　　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。

　　二、新课教学

　　板书：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。

　　师：本节课我们就探究弹性势能与哪些因素有关、是什么关系。

　　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。

　　师提问：猜一猜是什么关系？

　　若学生猜到ep=kl，会有许多同学表示反对，引导同学之间讨论得出论断；若学生猜出kl再乘以l，即ep=kl2，让他说出理由，并请其他同学判断有无道理，若没有人反驳，教师可引导，根据不同层次的学生水平，可从以下三种引导方式中选择一种：（1）kl再乘以l，就是力乘以位移，要注意功计算式的使用条件是力为恒力。（2）直接告知弹簧从原长到拉长l的过程中弹力越来越大为变力。（3）不仅告知弹力越来越大为变力，还指明用末态的弹力kl代替过程中的弹力平均值偏大了。