《探究彈性勢能的表達式》

【教學目標】

一、知識與技能

1.理解拉力做功與彈簧彈性勢能變化的關系。

2.掌握利用力－位移圖像計算微元求和的方法。

二、過程與方法

1.進一步學習科學探究方法，發展自主學習能力。

2.掌握用微元法求解變力做功的思想。

三、情感、態度與價值觀

1.培養運用類比思想進行知識遷移的能力。

2.培養探究活動中的合作意識與團隊精神。

重點：1.利用微元法和圖像法計算變力做功的問題。

2.運用邏輯推理得出彈力做功與彈性勢能的關系。

難點：1.理解微元法把變力做功轉化為恒力做功。

2.理解利用力－位移的圖象計算變力做功的依據。

【課程流程】（結合課件）

一、多媒體展示圖片（三類：撐桿跳高、張弓射箭、各類彈簧），激發學生的興趣

老師：這類圖片的共同特征是什么？

學生：桿、弓和彈簧都發生形變，產生了彈力，存儲了一些能量，在恢復形變的過程中將能量釋放出來了。

老師：前面我們研究了彈簧彈力與形變的關系，請同學們回憶一下，并討論能不能用圖象來反映彈力f和形變量x的關系？（f—x圖象后面的探究過程要用到）

學生：胡克定律f=kx，能，可以作圖1。

圖 1

老師：（多媒體展示胡克定律及圖象）同學們做的很好，今天我們在此基礎上探究彈性勢能的表達式。

二、回顧

老師：在探究之前請大家回憶一下，以前我們曾經探究過什么問題？

學生回憶、討論并回答：

1.探究小車速度隨時間變化的規律；

2.探究加速度與力、質量的關系。

老師：回顧這兩個實驗的探究過程是怎樣的？

學生討論并回答：（老師在學生討論、交流后用多媒體展示探究過程）

1.探究小車速度隨時間變化的規律：①提出探究課題 ②設計實驗方案 ③進行實驗記錄數據 ④做出速度-時間圖像 ⑤得出結論。

2.探究加速度與力、質量的關系。

①提出問題：物體運動加速度與力、質量的關系是怎樣的？

②猜想與假設：物體質量一定時，受力越大，加速度越大；物體受力一定時，質量越大，加速度越小。

③制定方案設計實驗。

④進行實驗（控制變量）鉤碼一定改變小車的質量；小車質量一定改變鉤碼的數量。

⑤得出結論：物體加速度與受力成正比，與質量成反比。

老師：同學們總結的很好，我們能否通過上述兩個探究實驗，得出科學探究的一般研究方法并用這種方法來完成今天的探究課題呢？

老師指導學生討論，一起得出結論：科學探究的一般研究方法。（多媒體控制逐個顯示）

三、提出問題：彈簧的彈性勢能的表達式是怎樣的？

四、假設與猜想：彈性勢能與哪些因素有關？（演示兩個不同的彈簧）

演示實驗（學生參與、師生互動）：展示兩個長度一樣，勁度系數不一樣的彈簧，請同學到前臺演示：第一次將勁度系數小的彈簧拉伸一定長度x1，第二次拉伸更大的長度x2，第三次將兩個彈簧一起拉伸同樣的長度x2，讓同學們這三種情況下哪個彈性勢能大？

很容易得出結論：e1<e2<e3

猜想：彈性勢能可能與勁度系數、形變量有關。

五、彈性勢能與彈力做功的關系？（類比1并在學生討論中適時用多媒體展示）

老師：請同學們回憶一下我們研究過的重力勢能與重力作功的關系，能否通過類比來得出彈力做功與彈性勢能的關系呢？

學生：討論并交流得出結論：wt=ep1－ep2，若令ep1=0，則wt=－ep2

六、怎樣計算彈力（變力）的功？（類比2、3用多媒體適時控制展示）