探究彈性勢能的表達(dá)式教學(xué)設(shè)計(jì)

課題探究彈性勢能的表達(dá)式課時(shí)1課時(shí)教材分析中學(xué)課程中的科學(xué)探究，是通過學(xué)生自己的探索性活動(dòng)，變未知為已知的一類學(xué)習(xí)過程，其中是否包含實(shí)驗(yàn)，并不是它的本質(zhì)特征。這節(jié)的探究就是一個(gè)不包含實(shí)驗(yàn)的探究。本節(jié)是先引出什么是彈性勢能，然后以彈簧為例探究彈性勢能與什么因素有關(guān)，彈性勢能與拉力所做的功之間的關(guān)系以及如何計(jì)算拉力所做的功進(jìn)而得到彈性勢能的表達(dá)式。既然功是能量變化的量度，既然重力勢能的表達(dá)式是通過重力做功的分析得來的，很自然地會(huì)想到通過彈力做功可以得到彈性勢能的表達(dá)式。研究一件事物總是先從表面的、定性的考察開始。因此，我們先考慮彈性勢能的表達(dá)式可能與哪幾個(gè)物理量有關(guān)。從整體上看，內(nèi)容的安排完全符合人們認(rèn)識(shí)事物的思維過程。學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)初步有了探究事物的一般方法，即“是什么？──怎么樣？──為什么？”的思維方法。因此，本設(shè)計(jì)中就通過創(chuàng)設(shè)問題情景，激勵(lì)學(xué)生自己提出想要研究的問題。通過上一節(jié)《重力勢能》的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步體驗(yàn)到“研究重力勢能是從重力做功入手”以及“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”，并且學(xué)生已具有一定的知識(shí)遷移能力了。因此可以讓學(xué)生通過類比，也從拉力做功入手來研究彈簧的彈性勢能。關(guān)鍵的問題是如何研究拉力的功，同樣讓學(xué)生回憶并類比于研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移的方法，將彈簧的形變過程分成很多小段，每一小段中近似認(rèn)為拉力是不變的，這里用到了微分的思想方法。教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與技能1．理解彈性勢能的概念和物理意義。

2．學(xué)習(xí)計(jì)算變力做功的思想方法。

3．理解彈力的功與彈性勢能變化的關(guān)系。二、過程與方法1．類比重力勢能表達(dá)式的得出方法探究彈性勢能表達(dá)式，讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)中這種類比遷移的研究方法。

2．猜測彈性勢能表達(dá)式與什么有關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推斷能力。

3．又一次應(yīng)用分割、求和、逼近的方法求變力的功，體會(huì)這種微積分思想在物理中的應(yīng)用。

4．體會(huì)理論探究這種科學(xué)方法。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀通過探究過程體會(huì)物理學(xué)的邏輯之美和方法之美，體會(huì)數(shù)理的巧妙結(jié)合，激發(fā)學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣，享受成功的樂趣。教學(xué)重點(diǎn)1．探究彈性勢能公式的過程和所用方法。

2．理論探究的方法。教學(xué)難點(diǎn)1．推導(dǎo)拉伸彈簧時(shí)，用微分思想求解拉力所做功的表達(dá)式。

2．圖象方法解決問題。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)觀察法、分析歸納法、遷移法、類比法。教具準(zhǔn)備彈簧，臂力器，多媒體等。教學(xué)設(shè)計(jì)理念思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。教學(xué)建議這節(jié)課的難點(diǎn)是彈力做功公式的推導(dǎo)方法，所以知識(shí)的遷移就顯得非常重要，知識(shí)遷移的好壞直接影響到這節(jié)課是否能夠成功，所以可以建議學(xué)生在學(xué)這節(jié)課之前先復(fù)習(xí)第一冊(cè)中有關(guān)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移的推導(dǎo)公式，以便為這節(jié)課作好方法方面的準(zhǔn)備，在講解過程中學(xué)生可能一時(shí)不能把知識(shí)遷移到這上面去，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生向這個(gè)方向考慮。教與學(xué)的互動(dòng)設(shè)計(jì)引入新課教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)實(shí)驗(yàn)：將彈簧筆倒置，壓縮彈簧。提問：為什么會(huì)有這種現(xiàn)象？引入：這種能量我們就稱為彈性勢能。在我們的生活中還有很多這樣的例子觀察現(xiàn)象思考原因進(jìn)入新課一、彈性勢能概念的建立

1、看圖片：撐桿跳、射箭

2讓學(xué)生舉出類似實(shí)例，分析出它們的共同特征。（板書：彈性勢能的概念：發(fā)生彈性形變的物體各部分之間，由于彈力的相互作用而具有的勢能。）

3.如何定量計(jì)算彈性勢能？觀看圖片分析

體會(huì)發(fā)生形變的物體，具有彈性勢能。二、探究彈性勢能的思路

1.引導(dǎo)學(xué)生思考：我們?cè)趯W(xué)習(xí)重力勢能時(shí)，是怎樣進(jìn)行分析的？這對(duì)我們討論彈性勢能有何啟示？

2.類比重力勢能表達(dá)式的探究過程推導(dǎo)彈性勢能的表達(dá)式的探究過程3.傾聽學(xué)生回答，進(jìn)一步引導(dǎo)。三、探究過程1、彈性勢能和什么因素有關(guān)回憶引課時(shí)的幾個(gè)例子分析演示彈簧拉伸的過程，得出與形變量有關(guān)提問：彈性勢能與形變量成正比嗎？（求出表達(dá)式后得結(jié)論）提問：還與什么因素有關(guān)？學(xué)生彎曲不同公斤級(jí)的臂力器談感受結(jié)論：和勁度系數(shù)有關(guān)2．提出問題：重力做功，重力勢能發(fā)生變化，重力做功在數(shù)值上等于重力勢能的變化量。那么，彈力做功與彈性勢能的變化之間關(guān)系是怎樣的？聽取學(xué)生匯報(bào)，點(diǎn)評(píng)，解答學(xué)生可能提出的問題。3．提出問題：重力是恒力，重力做功等于重力與物體在豎直方向移動(dòng)距離的乘積。那么，拉伸彈簧時(shí)，拉力做功該怎樣計(jì)算？師：變力做功應(yīng)該怎樣解決？下面大家通過討論，得出彈力做功的表達(dá)式。師：如何求解這個(gè)求和式先用恒力做功類比勻速直線運(yùn)動(dòng)圖像，然后再上升高度，變力做功類比勻變速直線運(yùn)動(dòng)圖像師(再次鼓勵(lì))：很好，我們?cè)倩貞浺幌拢谶M(jìn)行勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移的具體計(jì)算時(shí)，我們采用了什么方法？師：那么應(yīng)該作一個(gè)什么樣的圖象來求拉力做功問題？師：通過作圖怎樣求解拉力F做的功呢？4．得出彈性勢能的表達(dá)式根據(jù)我們剛才的推論，當(dāng)彈簧處于原長、彈性勢能值為零時(shí)，這個(gè)彈簧被拉長L時(shí)彈力做的功就等于彈簧被拉長L時(shí)彈簧彈性勢能的值，所以有Ep＝1/2kL2，這就是我們這節(jié)課要得到的結(jié)論。四、練習(xí)例：一根彈簧的彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系如圖所示，那么彈簧的伸長量由4㎝到8㎝的過程中，彈簧的彈性勢能變化量是多少？（圖略）五、小結(jié)1、科學(xué)探究的一般過程2、結(jié)合課堂內(nèi)容總結(jié)：觀察現(xiàn)象生疑問理論探究得結(jié)論科學(xué)方法在其中猜想分析與類比微元思想莫忘記請(qǐng)同學(xué)們細(xì)體會(huì)1思考后回答：學(xué)習(xí)重力勢能時(shí)，是從重力做功開始入手分析的。那么，討論彈性勢能應(yīng)該從彈力做功的分析入手。

找出探究過程中要依次解決的問題，從總體上把握探究的思路。

思考問題，學(xué)生代表發(fā)言。起身體會(huì)得結(jié)論從功能角度分析生：我們可以把變力做功問題轉(zhuǎn)化為恒力做功問題，具體的做法是這樣的：我們把拉伸的過程分為很多小段，它們的長度是△L1，△L2，△L3……在各個(gè)小段上，拉力可以近似是不變的，它們分別是Fl，F(xiàn)2，F(xiàn)3……所以在各個(gè)小段上，拉力做的功分別是F1△L1，F(xiàn)2△L2，F(xiàn)3△L3，……拉力在整個(gè)過程中做的功可以用它在各個(gè)小段做功之和來代表，F(xiàn)1△L1+F2△L2+F3△L3，……討論思考并分析回答我們?cè)谟?jì)算勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移時(shí)曾經(jīng)用過這種方法，想用速度和時(shí)間的乘積得到位移，但是速度是在不斷變化的，于是采用的方法是把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程分成很多小段，每個(gè)小段中物體的速度的變化比較小，可以近似地用小段中任意一時(shí)刻的速度和這一小段時(shí)間間隔相乘得到這一小段位移的近似值，然后把各小段位移的近似值相加。當(dāng)各小段分得非常小的時(shí)候，