人教版高中物理必修2《5.探究弹性势能的表达式》教学设计2

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，学习计算变力做功的思想方法。

过程与方法

1、猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关，培养学生科学预测的能力。

2、体会计算拉力做功的方法，体会微分思想和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，体会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】[来源:学科网]

探究弹性势能公式的过程和所用方法。

【教学难点】

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。

【教学课时】

1课时

【探究学习】

复习  重力做功的特点？   重力势能的定义？  重力势能的表达式？

引入新课

教师活动：多媒体演示（《拉弯的弓》、 《撑杆中的弹性势能》、 《握力器》）发生形变的物体，具有弹性势能．

请同学们再举几个物体具有弹性势能的例子：

学生活动：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

［导入］我们就来探究这些问题。

新课讲解

教师活动：我们在学习重力势能时，是从哪里开始入手进行分析的？这对我们讨论弹性势能有何启示？

学生活动：思考后回答

学习重力势能时，是从重力做功开始入手分析的。讨论弹性势能应该从弹力做功的分析入手。

点评：通过知识的迁移，找到探究规律的思想方法，形成良好的思维习惯。

教师活动：当弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为零，弹簧被拉长或被压缩后，就具有了弹性势能，我们只研究弹簧拉长的情况。

在探究的过程中，我们要依次解决那几个问题呢？请同学们快速阅读课本，把这几个问题找出来。

学生活动：阅读教材，找出探究过程中要依次解决的问题，从总体上把握探究的思路。[来源:学科网]

教师活动：倾听学生回答，进一步引导。

（1）重力势能与高度h成正比，弹性势能是否也与弹簧的伸长量（或缩短量）成正比？说出你的理由。

（2）在高度h相同的情况下，物体的质量越大，重力势能越大，对于不同的弹簧，其弹性势能是否也有类似的情形？[来源:Z#xx#k.Com][来源:Zxxk.Com]

（3）对弹性势能的猜测，并不能告诉我们弹性势能的表达式，这样的猜测有没有实际意义？

学生活动：思考问题，学生代表发言。

教师活动：听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。

          提出问题：重力做功，重力势能发生变化，重力做功在数值上等于重力势能的变化量。那么，弹力做功与弹性势能的变化之间关系是怎样的？

学生活动：思考问题，学生代表发言。

教师活动：听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。[来源:学§科§网Z§X§X§K]

提出问题：重力是恒力，重力做功等于重力与物体在竖直方向移动距离的乘积。那么，拉伸弹簧时，拉力做功该怎样计算？阅读课本，并在练习本上自己画图，写出拉力在整个过程中做功的表达式。

学生活动：阅读教材，思考拉力做功的计算方法。选出代表发表自己的见解。

点评：通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力；通过学生探求变力做功的方法，初步形成微分求解变量的物理思想方法。

教师活动：听取学生汇报，投影学生的求解过程，解答学生可能提出的问题。

提出问题：怎样计算拉力做功的求和式？是否可以用F-l图象下一个梯形的面积来代表功？在练习本上写出拉力做功的表达式。

学生活动：在练习本上作F-l图象，推导拉力做功的表达式。

教师活动：听取学生汇报，投影学生的推导过程，解答学生可能提出的问题。

点评：在处理匀变速直线运动的位移时，曾利用v-t图象下梯形的面积来代表位移；这里利用F-l图象下的面积来代表功，可以培养学生知识迁移的能力。但要搞清弹簧长度和伸长量的区别，l表示伸长量，则F-l图象下是一个三角形的面积来代表功。

【课堂训练】

1.关于弹性势能，下列说法中正确的是：（   ）

A、物体只要发生形变就一定有弹性势能

B、任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能

C、弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关

D、任何具有弹性势能的物体，都一定是发生了弹性形变

【答案】BD

2.如图所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态。当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动过程中下列说法正确的是(      )

A、弹簧的弹性势能逐渐减小                B、弹簧的弹性势能逐渐增大

C、弹簧的弹性势能先增大再减小           D、弹簧的弹性势能先减小再增大

【答案】A

3.在光滑的水平面上，物体A以较大的速度vA向右运动，与较小速度vB向同一方向运动的、连有轻质弹簧的物体B发生相互作用，如图所示。在相互作用的过程中，弹簧的弹性势能最大时：(    )

       A、vA >vB                 B、vA<vB            C、vA =vB                  D、无法确定

【答案】C

【课堂小结】

探究弹性势能的表达式

一、弹性势能 

定义：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、弹性势能的表达式Ep=1/2kl2，和重力势能进行比较．

【作业布置】