高中物理新课标人教版必修2优秀教案:文本式教学设计探究弹性势能表达式.doc
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1、5 探究弹性势能的表达式文本式教学设计整体设计 学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题是课程标准总目标中对学生在科学探究方面提出的要求.本节课的教学重点应该是通过科学探究来落实过程与方法、情感态度与价值观的要求.通过探究方案的设计,让学生进行自主探索,激发学生的创造潜能,启发学生的思维,把学生真正地融入到教学中来,发挥其主体作用.本节就是按照物理课程标准要求,不要求学生用弹簧的弹性势能的表达式解决相关问题,而是让学生经历一次理论探究的过程,属于逻辑推理任务型.学生的科学探究并不意味着只是动手操作,进行实验活动.因此,本节教材在教学中重点
2、放在物理方法的教学及加深学生对科学探究的理解上.本节课的探究是在学生原有认知基础上,通过猜想与假设,运用已掌握的物理规律,从理论上推导出新的物理规律,它注重理论推导.在实际的教学中,由于对弹性势能的理解学生存在一定的困难,教师可以引导学生采用类比方法,弹性势能类比重力势能、弹力类比重力,引导学生回忆研究重力势能时从重力做功入手,因此,研究弹性势能应该从弹力做功开始.然而弹簧的弹力是一个变力,如何研究弹力做功是本节的一个难点,要引导学生对比匀变速直线运动位移的求法,进行知识迁移,利用微元法得到弹簧的弹性势能的表达式,逐步把微分和积分的思想渗透到学生的思维中. 本节课不要求用弹性势能的表达式解题,
3、而是要着重让学生体会探究的过程和所用的方法,所以在整个教学过程中,教师作为一个引导者,要创设情境,激发学生的学习欲望,要让全体学生都主动参与探究的全过程,成为学习的主体,同时,教师作为参与者,在探究过程中,要及时进行点拨,引导学生去发现问题,并启发学生寻找解决问题的方法,让学生体验到探索自然规律的艰辛和喜悦.教学重点1.利用微元法和图象法计算变力做功的问题.2.运用逻辑推理得出弹力做功与弹性势能的关系.教学难点1.理解微元法把变力做功转化为恒力做功.2.理解利用力位移的图象计算变力做功的依据.课时安排 1课时三维目标知识与技能1.理解拉力做功与弹簧弹性势能变化的关系.2.进一步了解功和能的关系
4、.过程与方法1.用与重力势能类比的方法,猜测决定弹性势能大小的因素.2.通过知识与技能的迁移过程,自主探究弹性势能的表达式.3.让学生经历由猜测到理论探究,再到实验证实的一般的科学发现过程.情感态度与价值观1.通过讨论与交流等活动,培养学生与他人进行交流与反思的习惯.发扬与他人合作的精神,分享探究成功后的喜悦.2.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.课前准备 自制课件、橡皮筋、弹簧、滑块等.- 2 - / 9教学过程导入新课实验导入 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,分别把它们压缩后松手,学生认真观察实
5、验现象并叙述.现象一:同一根弹簧,压缩程度越大时,弹簧把木块推得越远.现象二:两根等长的软、硬弹簧,压缩相同程度时,硬弹簧把木块弹出得远. 师生共同分析,得出结论: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.图片导入 大屏幕投影展示撑竿跳、张弓射箭、各类弹簧的图片.教师提出问题:压缩的弹簧可以把小球弹出很远、拉开的弓可以把箭射出、撑竿跳高运动员可以借助手中的弯曲的杆跳得很高这些现象说明什么?他们存在哪些共同的地方?学生思考、讨论、回答,引出本课内容.问题导入 2004年8月20日举行的奥运会女子蹦床比赛,让中国观众认识了这项既好看又惊险
6、的运动.中国选手黄珊汕摘取铜牌后,国家蹦床队总教练卓贤麟表示,尽管中国开展蹦床运动只有6年的时间,但是中国已经确立了在2008年奥运会上冲击男女两块金牌的目标,黄姗汕的铜牌,则成为实现这一目标的第一步.蹦床的核心部件就是一张四周都固定的弹簧网.1.运动员在网上是怎样跳起来的?2.对同一运动员的同一个动作来说,弹簧网下陷的“深度”与哪些因素有关?3.运动员能被弹到较高的高度,这说明形变的肌肉和形变的弹簧床具有什么性质?推进新课 大屏幕投影展示撑竿跳、张弓射箭、各类弹簧的图片. 学生观察:压缩的弹簧可以把小球弹出很远、拉开的弹弓可以把弹丸射出、撑竿跳高运动员可以借助手中弯曲的杆跳得很高. 师生共同
7、分析,得出结论:上述现象中,弹簧等装置被压缩或拉伸时,发生了弹性形变,由于弹力的作用,弹簧等装置在恢复原状时能够对外做功,因而具有能量,这种能量叫做弹性势能.问题:通过重力势能一节的学习我们知道了重力势能的表达式mgh和两个影响因素:物体的质量和高度.影响弹性势能的因素有哪些?是怎样影响的?请举出生活中的一些弹性势能的例子来总结分析说明.参考:1.弓拉得越满,箭射出去得越远.2.弹弓的橡皮筋拉得越长,弹丸射出得越远.3.玩蹦床游戏时,把蹦床压得越深,人被反弹的高度越高.猜想总结:弹性势能跟形变量的大小有关,而且通过以上例子可以猜想,弹性势能随形变量的增大而增大.4.在拉弓射箭时,弓的“硬度”越
8、大,拉相同的距离,“硬度”大的,箭射出的距离越远.5.压缩同样长度的弹簧到相同的位置,“粗”弹簧压缩得要困难些.6.同样长度的橡皮筋制作的弹弓,拉开相同的距离,“粗”橡皮筋的弹弓打出的弹丸远.猜想总结:在形变量相同的情况下,劲度系数大的,弹性势能大.猜想归纳:弹簧的弹性势能大小的影响因素是:弹簧的形变量和弹簧的劲度系数.类比思考:根据重力势能的表达式Ep=mgh,我们知道重力势能跟高度h成正比,弹性势能也跟形变量成正比吗?对比说明:不一定,因为要举起同一个重物,所用的力并不随高度变化,但是对于同一个弹簧,拉得越长,所用的力越大,所以我们不能肯定弹性势能跟形变量成正比,只能说明随形变量的增大而增
9、大.【问题探究】弹性势能与形变量和劲度系数的定量关系是怎样的?如何设计实验来探究呢?通过问题的提出,激发学生探究的热情,促使学生设计提出探究实验方案,并说明过程方法.方法提示:根据前面的探究型课题的学习,探究过程的一般方法:1.提出探究课题;2.设计实验方案;3.进行实验,记录数据;4.作出速度时间图象;5.得出结论.教师启发:物体具有做功的本领,我们称之为物体具有能.弹簧既然有弹性势能,肯定具有对外做功的本领,根据功能关系,弹簧对外做的功就等于它所具有的弹性势能. 通过教师启发,使学生突破思维障碍,让学生继续设计实验方案,完成对弹簧弹性势能表达式的探究.并提醒学生,当弹簧处于原长时,拉长或压
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