“探究彈性勢能的表達(dá)式”教學(xué)設(shè)計
引導(dǎo)學(xué)生類比于我們是如何得到重力勢能的?──從重力做功入手。得到研究彈性勢能也從拉力對彈簧做功入手。怎么計算拉力所做的功呢?能不能直接用?(結(jié)合ppt上的圖片,如圖所示)
學(xué)生:不能直接用此公式計算,由于拉力的大小是隨彈簧的形變量的變化而變化的。
師:請同學(xué)們畫出拉力f與彈簧形變量的關(guān)系圖。
(請一同學(xué)在黑板上展示自己的成果,如圖所示)
師:不能直接用公式求拉力所做的功,因?yàn)槔κ亲兞Γ俏覀兡懿荒芟朕k法把這個變力近似的變成不變的力呢?
學(xué)生a:將拉力細(xì)分成很多段的力,然后每一小段的力可以近似看做是不變的力。
師:為什么這樣做可以?你是從哪里聯(lián)想到的?
學(xué)生a:前面學(xué)的計算做曲線運(yùn)動的物體重力所做的功時,我們是把曲線細(xì)分成很多段的直線,然后把物體在每個一小段的傾斜直線上所做的功算出來,然后把這些功全部相加就得到整個過程中重力所做的功。
師:(對學(xué)生a的回答給予評價),那同樣的方法我們怎么來計算拉力所做的功呢?
學(xué)生:把彈簧從a到b的過程分成很多小段
在各個小段上,拉力可近似認(rèn)為是不變的
在各小段上,拉力做的功分別是
拉力在全過程中所做的功是
師:(鼓勵、評價)這種代數(shù)相加方法實(shí)際上好操作嗎?在數(shù)學(xué)上有沒有更直接可以操作的方法呢?
引導(dǎo)學(xué)生回憶起我們物理問題的解決中還有一種方法──利用圖像法解決問題
比如:
類比:
類比于勻加速直線運(yùn)動的位移計算方法,在位移公式推導(dǎo)出來之前我們是通過怎樣的方法計算位移的方法?學(xué)生回答(如圖所示)
師引導(dǎo)學(xué)生巧妙運(yùn)用f-l圖像求得變力f所做的功(如圖所示)
師:梯形所圍的面積代表什么呢?
學(xué)生:拉力f所做的功
師:拉力f所做的功求出來了,那么彈性勢能的表達(dá)式呢?
引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)重力所做的功等于重力勢能的變化:
并說明功是能量變化的量度
得到拉力所做的功為:
進(jìn)一步得到彈性勢能的表達(dá)式:
其中,k是彈簧的勁度系數(shù),是彈簧的伸長量或壓縮量
小結(jié)
(一)對于上面的這些問題,通過同學(xué)們剛才的解決,其實(shí)我們可以歸納成這么幾個問題:
1.什么是彈性勢能?
2.彈簧彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)?
3.彈簧彈性勢能與拉力做功有什么關(guān)系?
4.彈簧彈性勢能的表達(dá)式是怎樣的?
進(jìn)而總結(jié)下研究事物時產(chǎn)生的問題一般分這么幾類:
①what?是什么?
②how?怎么樣的?
③why?為什么?
④有什么用?(或意義)
(二)科學(xué)探究的一般過程:
1.提出問題、建立假設(shè)、搜集證據(jù)、提出理論或模型、評價與交流
2.學(xué)會聯(lián)想和類比
3.體會微分和積分的思想
【板書設(shè)計】
彈性勢能
1.定義:發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間,由于彈力的相互作用,而具有的能叫彈性勢能