彈性勢能的表達

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1、§5探究彈性勢能的表達式教材分析本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)重力勢能后的進一步拓展，讓學(xué)生在變力作用的情況下進行功能關(guān)系的探究，再一次感受功和能的緊密關(guān)系。同時通過對兩種勢能的認(rèn)識過程，為后面的功能定理和機械能守恒定律的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。探究是通過學(xué)生自己的探索活動，變未知為已知的學(xué)習(xí)過程。探究的目的是開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，啟發(fā)學(xué)生的思維，使學(xué)生參與問題解決活動中。探究可以是實驗探究，也可以是理論探究，本節(jié)屬于理論探究。三維目標(biāo)知識與技法1．理解拉力做功與彈簧彈性勢能變化的關(guān)系2．進一步理解功和能的關(guān)系過程與方法1．通過知識與技能遷移過程，自主探究彈性勢能的表達式。2．讓學(xué)生經(jīng)歷由猜測到理

2、論探究，再到實驗驗證的一般科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程。情感態(tài)度與價值觀1．通過討論與交流等活動，培養(yǎng)學(xué)生與他人交流與反思的習(xí)慣，發(fā)揚與他人合作的精神，分享探究成功后的喜悅。2．體味彈性勢能在生活中的意義，提交物理在生活中的應(yīng)用意識。教學(xué)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(guān)系。教學(xué)重點：1．理解微元法變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功?！　　　　。玻斫饫昧σ晃灰频膱D像計算變力做功的依據(jù)。課時安排：１課時課前準(zhǔn)備：自制課件，橡皮筋，彈簧，滑塊?！径嗝襟w展示】：撐桿跳，張弓射箭，彈簧彈射物塊學(xué)生觀察：壓縮的彈簧可以把滑塊彈很遠，拉開的弓可以把箭射

3、的很遠，撐桿跳可以把運動員彈很高。師生共同分析：形變的彈簧，拉緊的弓，彎曲的桿在恢復(fù)原狀時能對外做功，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢能。　問題：通過重力勢能一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道重力勢能的影響因素。那么，影響彈性勢能的因素有哪些？是怎樣影響的？請舉出生活的一些彈性勢能的例子來總結(jié)分析說明。參考：１．弓拉的越緊，箭射的越遠?！　　。玻畯椆南鹌だK拉得越長，彈丸射得越遠。３．玩蹦床游戲時，把蹦床壓得越緊，人反彈得越遠。猜想總結(jié)：彈性勢能跟形變量的大小有關(guān)，而且通過以上例子可以猜想，彈性勢能隨形變量的增大而增大。４．在拉弓射箭時，弓的＂硬度＂越大，拉相同的距離，＂硬度＂大的箭射

4、出的距離越遠。５．壓縮同樣長度的彈簧到相同的位置，＂粗＂彈簧壓縮難些。猜想總結(jié)：在形變量相同的情況下，勁度系數(shù)大的彈性勢能大。猜想歸納：彈簧的彈性勢能大小的影響的因素是：彈簧的形變量和彈簧的勁度系數(shù)?！締栴}探究】:彈性勢能與形變量和勁度系數(shù)的定量關(guān)系是怎樣的？如何設(shè)計實驗來探究呢？方法提示：根據(jù)前面的探究型課題的學(xué)習(xí)，探究過程一般方法：①提出探究課題②設(shè)計實驗方案③進行實驗，記錄數(shù)據(jù)④得出結(jié)論教師啟發(fā)：物體具有做功的本領(lǐng)，我們稱之為物體具有能。彈簧既然有彈性勢能，肯定具有對外做功的本領(lǐng)，根據(jù)功能關(guān)系，彈簧對外做的功就等于它具有的彈性勢能。彈簧的形變，有拉長和壓縮兩種情況，

5、研究彈簧拉長或壓縮情況均可，我們選擇一種情況研究，對于兩種影響因素的探討，學(xué)生已經(jīng)掌握了控制變量法，在此不作提示。提出問題：如何求彈性勢能？如何求彈力的功？如何把變力轉(zhuǎn)化為不變的力？思路點撥：設(shè)計一個緩慢的拉伸過程，整個過程中拉力始終等于彈力，用拉力的功來替代彈力的功。由于彈力是一個變力，計算彈力的功不能用W=F*L，設(shè)彈簧的變形量為x，則彈力F=k*x，指導(dǎo)學(xué)生回顧研究勻變速直線運動位移的方法。利用微元法求解：可以把變力功問題轉(zhuǎn)化為恒力功問題來解決。把拉伸的過程分為許多小段，它們的長度是△x1，△x2，△x3……，在各個小段上，拉力可以近似認(rèn)為是不變的，它們分別是F1，

6、F2，F(xiàn)3……，所以在各個小段上，拉力做功分別為：F1△x1，F(xiàn)2△x2，F(xiàn)3△x3……，拉力在整個過程中做的功可以用它在各個小段做功之和來表示：W總=F1△x1+F2△x2+F3△x3……。學(xué)生自己畫出F-x圖像，通過思考、討論、交流，可以得出F-x圖像下面積能表示彈力所做的功。x0kx0xF多媒體投影學(xué)生的推導(dǎo)過程，回答學(xué)生可能提出的問題。彈力做功等于陰影部分的面積思路總結(jié)：利用“無限分割”法來計算彈簧發(fā)生微小形變時彈力做的功，再利用圖像法來計算各段微小形變彈力做功之和，從而確定彈性勢能?？偨Y(jié)：彈簧彈性勢能表達式式中：k彈簧的強度系數(shù)，x指彈簧的形變量提出問題：彈簧的

7、彈性勢能與彈力做功之間有什么關(guān)系？﹋﹋﹋﹋←v設(shè)計情景引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)：由如圖可知：1.彈力做正功，彈性勢能減少2.彈力做負功，彈性勢能增加與重力做功和重力勢能變化規(guī)律相似。例題：試定性說明撐桿跳在助跑，撐桿起跳，越橫桿這幾個階段中能量轉(zhuǎn)化情況解答：運動員在助跑階段，身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人和桿的功能；起跳時，運動員的動能和身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的重力勢能和撐桿的彈性勢能，隨著人體的繼續(xù)上升，撐桿的彈性勢能轉(zhuǎn)化為人的重力勢能，使人體上升至橫桿以上；越過橫桿后，運動員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。課堂小結(jié):本節(jié)主要學(xué)習(xí)了彈性勢能的概念，勢能是