物理人教版 (新课标)5.探究弹性势能的表达式教学设计

§7.5探究弹性势能的表达式

教学目标

知识与技能

    理解弹性势能的概念及意义，知道计算变力做功的常用方法。

过程与方法

    1、猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关，培养学生的预测能力；

    2、学会计算变力做功的方法，体会微分、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、探究弹性势能表达式；

    2、理论探究的一般方法。

教学难点

    1、推导拉伸弹簧时，求解拉力做功的表达式；

   2、图象方法解决物理问题。

教具准备

弹簧(两根，劲度系数不同)，小物块，多媒体

教学过程

 一、课前导学

1、演示：

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，观察实验现象。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．

2、观察课件演示，体会发生形变的物体，具有弹性势能；思考并举例：

A、卷紧的发条  B、被拉伸或压缩的弹簧  C、击球的网球拍  D、拉开的弓

二、质疑讨论

1、研究弹性势能为什么从研究弹力做功入手?

(重力势能的研究是从重力做功人手的，重力做多少功重力势能就变化了多少,所以研究弹簧弹性势能应该从弹力做功人手进行研究；类比法)

2、分析演示实验,猜想弹性势能表达式可能与哪几个物理量有关?

3、分析演示实验, 弹簧的弹性势能与弹簧弹力做功有什么关系?

4、弹力做功应该是一个变力做功的问题,怎样计算弹簧的弹力做功?

5、弹性势能的表达式是什么?

6、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。

(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。)

三、反馈矫正

例1：一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，则（     ）

A、h愈大，弹簧在A点的压缩量愈大

B、弹簧在A点的压缩量与h无关

C、h愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大

D、小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大

解析：最终小球静止在A点时，通过受力分析，小球受自身重力与弹簧的弹力作用，由弹力公式F=kl，即可得出弹簧在A点的压缩量与h无关，弹簧的弹性势能与h无关。答案B

例2、如图所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：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。

分析：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杆中的弹性势能，随着人体的继续上升，撑杆中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。

四、巩固迁移

1、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，都一定是发生了弹性形变
C、物体只要发生形变就一定有弹性势能
D、弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关

2、如图，在一次“蹦极”运动中，人由高空跃下到最低点的整个过程中，下列说法正确的是：(   )

A、重力对人做正功       B、人的重力势能减小了

C、“蹦极”绳对人做负功   D、“蹦极”绳的弹性势能增加了

课课练课时6

第1题、第2题、第12题、第15题

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。