高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律探究彈性勢能的表達(dá)式 公開課

探究彈性勢能的表達(dá)式授課年級高一課題§７.５探究彈性勢能的表達(dá)式課程類型探究課課程導(dǎo)學(xué)目標(biāo)目標(biāo)解讀1.知道探究彈性勢能表達(dá)式的方法。2.理解彈性勢能的概念,會分析決定彈簧彈性勢能大小的相關(guān)因素。3.體會探究過程中的猜想、分析和轉(zhuǎn)化的方法。4.領(lǐng)悟求彈力做功時(shí),通過細(xì)分過程化變力為恒力的思想方法。學(xué)法指導(dǎo)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”，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。通過回憶并類比于研究勻變速直線運(yùn)動的位移的方法，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。對于彈性勢能的概念及其產(chǎn)生的條件，通過事例和自己的經(jīng)驗(yàn)及教師的演示，學(xué)生可以猜想的到彈性勢能會與什么因素有關(guān)，以及彈性勢能與拉力之間的關(guān)系；對于計(jì)算拉力所做的功時(shí)所用的類比方法和微積分思想則需要教師的引導(dǎo)。課程導(dǎo)學(xué)建議重點(diǎn)難點(diǎn)體驗(yàn)知識遷移、類比的推理方法,用微積分思想求解拉力所做功的表達(dá)式。教學(xué)建議教學(xué)可通過生活實(shí)例,如撐竿跳高,給學(xué)生感性認(rèn)識,引導(dǎo)學(xué)生類比重力做功與重力勢能的關(guān)系,來研究彈力做功與彈性勢能的關(guān)系。對于求變力做功可引導(dǎo)學(xué)生類比勻變速直線運(yùn)動位移的求法,進(jìn)行知識遷移,利用微元法得到彈性勢能的表達(dá)式,逐步把微積分思想滲透到學(xué)生思維中。課前準(zhǔn)備彈簧（兩根，勁度系數(shù)不同），木塊，多媒體及課件（PPT）、微課等。研讀教材，估計(jì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)的問題和疑難點(diǎn)，在導(dǎo)學(xué)案的基礎(chǔ)上根據(jù)本班學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行二次備課。導(dǎo)學(xué)過程設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)內(nèi)容教師行為學(xué)生行為媒體運(yùn)用新課導(dǎo)入創(chuàng)設(shè)情境目前男子跳高的世界紀(jì)錄是米(1993年巴西的索托馬約爾),而男子撐竿跳高的世界紀(jì)錄是米(2023年法國的李納德?拉維萊涅),為什么撐竿跳高能跳那么高?運(yùn)動員撐的竿子是一般的硬竿子嗎?(當(dāng)今使用的是玻璃纖維竿)竿子與運(yùn)動成績有什么關(guān)系?PPT課件第一層級研讀教材指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會使用雙色筆，確保每一位學(xué)生處于預(yù)習(xí)狀態(tài)。通讀教材，作必要的標(biāo)注，梳理出本節(jié)內(nèi)容的大致知識體系。PPT課件呈現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)完成學(xué)案巡視學(xué)生自主學(xué)習(xí)的進(jìn)展，學(xué)生填寫學(xué)案的情況。盡可能多得獨(dú)立完成學(xué)案內(nèi)容，至少完成第一層級的內(nèi)容。結(jié)對交流收集問題指導(dǎo)、傾聽部分學(xué)生的交流，初步得出學(xué)生預(yù)習(xí)的效果情況。對影響彈簧彈性勢能大小的因素學(xué)生認(rèn)識可能不夠。就學(xué)案中基礎(chǔ)學(xué)習(xí)交流的內(nèi)容與結(jié)對學(xué)習(xí)的同學(xué)交流。對影響彈簧彈性勢能大小的因素結(jié)合生活常識進(jìn)行討論。第二層級小組討論小組展示補(bǔ)充質(zhì)疑教師點(diǎn)評主題1:決定彈簧彈性勢能大小的相關(guān)因素（1）投影設(shè)置的情境和問題，引導(dǎo)學(xué)生討論決定彈簧彈性勢能大小的相關(guān)因素（2）從動力學(xué)角度來說,釋放彈簧后,彈簧對和它接觸的小球產(chǎn)生了力的作用,因此小球被彈開。從能量的角度來說,彈簧被壓縮后,就具有了彈性勢能,釋放后,彈力對小球做了功,彈簧把自身的能量轉(zhuǎn)化為小球的動能,小球獲得了能量,因此會被彈開。（1）彈性勢能的產(chǎn)生原因:①物體發(fā)生了彈性形變;②各部分間的彈力作用。彈性勢能與彈簧彈力做功有關(guān)。（2）彈簧彈性勢能的大小與彈簧的形變量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān),在彈性范圍內(nèi),形變量越大、勁度系數(shù)越大,彈性勢能越大。PPT課件主題2:計(jì)算彈力做的功（1）引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，思考怎樣計(jì)算彈簧彈力的功（2）彈力的功的計(jì)算方法可以有多種：一、微元分割法；二、平均思想(用平均力來求變力做功)；微元法(數(shù)形結(jié)合)，引導(dǎo)學(xué)生分別計(jì)算（1）彈力做的功能不能直接用公式W=FΔl計(jì)算因?yàn)閺椓Φ拇笮∈请S彈簧的形變量的變化而變化的,是變力,而公式W=FΔl只適用于恒力做功,所以不能直接用該公式計(jì)算彈力的功。（2）=1\*GB3①微元分割法是把彈簧從A到B的過程分成很多小段，在各個(gè)小段上,拉力可近似認(rèn)為是不變的。=2\*GB3②由胡克定律F=kΔl可知,彈力與形變量呈線性關(guān)系,所以計(jì)算平均彈力是方便的。彈簧彈力做的功在數(shù)值上等于平均彈力做的功彈簧被拉長Δl時(shí)其平均彈力QUOTE=QUOTE=QUOTEkΔl.=3\*GB3③微元法(數(shù)形結(jié)合)是畫出彈簧彈力隨形變量Δl的變化圖線,類比v-t圖象的“面積”表示位移,F-Δl圖象中圖線與橫軸所圍的“面積”可表示彈力做功的大小。微課、PPT課件等主題3:彈力做功與彈性勢能表達(dá)式（1）功是能量轉(zhuǎn)化的量度。當(dāng)用力緩慢拉彈簧時(shí)拉力與彈力大小相等，拉力所做的功全部轉(zhuǎn)化為彈簧彈性勢能。（2）結(jié)合彈力做功的計(jì)算式可知彈性勢能的表達(dá)式。（1）拉力對彈簧做正功W拉=QUOTEkΔl2,則彈力做功W彈=-QUOTEkΔl2,說明這一過程彈性勢能增加了QUOTEkΔl2。（2）若我們定義彈簧處于原長時(shí)彈性勢能為零,則彈簧在末狀態(tài)的彈性勢能為QUOTEkΔl2,即彈簧彈性勢能的表達(dá)式為Ep=QUOTEkΔl2。其中Δl指彈簧的形變量,k指彈簧的勁度系數(shù)。PPT課件第三層級基本檢測根據(jù)具體情況與部分同學(xué)（特別是各小組組長）交流,掌握學(xué)生的能力情況.全體學(xué)生獨(dú)立思考，獨(dú)立完全，小組同學(xué)都完全后可交流討論。PPT課件技能拓展視學(xué)生基礎(chǔ)和課堂時(shí)間、教學(xué)進(jìn)度決定是否作要求教師未提出要求的情況下學(xué)有余力的學(xué)生可自主完成PPT課件記錄要點(diǎn)教師可在學(xué)生完成后作點(diǎn)評學(xué)生在相應(yīng)的位置做筆記。PPT課件第四層級知識總結(jié)教師可根據(jù)實(shí)際情況決定有沒有必要總結(jié)或部分點(diǎn)評一下。學(xué)生就本節(jié)所學(xué)做一個(gè)自我總結(jié)，之后可小組交流討論。PPT課件呈現(xiàn)感