2019-2020年高中物理 7.5探究彈性勢能的表達(dá)式教案 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 7.5探究彈性勢能的表達(dá)式教案 新人教版必修2 一、教學(xué)目標(biāo) 1、知識與技能 理解彈性勢能的概念及意義，學(xué)習(xí)計算變力做功的思想方法 2、過程與方法 1． 猜測彈性勢能的表達(dá)式與哪些因素有關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)預(yù)測的能力 2． 體會計算拉力做功的方法，體會微分思想和積分思想在物理學(xué)上的應(yīng)用 3、情感、態(tài)度與價值觀 通過對彈性勢能公式公式的探究過程和所用方法，培養(yǎng)學(xué)生探究知識的欲望和學(xué)習(xí)的興趣，體味彈性勢能在生活中的意義，提高物理在生活中的應(yīng)用知識 二、教學(xué)重點 1．探究彈性勢能公式的過程和所用方法 2．理論探究的方法 三、教學(xué)難點 1．推導(dǎo)拉伸彈簧時，用微分思想和積分思想求解拉力所做功的表達(dá)式 2．圖像方法解決問題 四、課時安排 1課時 五、教學(xué)過程 新課導(dǎo)入： 通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道，物體重力做功對應(yīng)著重力勢能的變化，那么彈簧彈力做功也應(yīng)該對應(yīng)著一種能量的變化，我們把這種能量叫做彈簧的彈性勢能。這是 由于發(fā)生彈性形變的物體個部分之間，由于彈力的相互作用所具有的能量。我們今天就一起來探究彈簧彈性勢能的有關(guān)因素。 猜想：彈簧的彈性勢能與什么因素有關(guān)？ 猜想1：彈簧的彈性勢能可能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，勁度系數(shù)越大，彈簧的彈性勢能就越大。（根據(jù)：一個小車在光滑的水平面上分別以相同的速度從彈簧左側(cè)向勁度系數(shù)不同的兩根彈簧運動，沖向勁度系數(shù)大的彈簧時，彈簧被壓縮的長度較短） 猜想2：彈簧的彈性勢能可能與彈簧的形變量有關(guān)，形變量越大，彈力越大，彈性勢能越大。（根據(jù)：讓同一根彈簧在壓縮量不同的情況下把質(zhì)量相同的靜止的小車推出，小車運動的距離越大說明彈簧對它做的功越多，彈簧原來具有的彈性勢能就越大） 理論探究（根據(jù)：功是能量變化的量度，一個力做了多少功就對應(yīng)著某種能量發(fā)生了多少變化）： 類比： 重力勢能 彈性勢能 從重力做功入手，重力做了多少功重力勢能就變化了多少。 類比：從彈力做功入手，彈力做了多少功彈性勢能就變化了多少。 重力勢能具有相對性，一般選地面為重力勢能為零的位置。 類比：彈性勢能也具有相對性，一般選彈簧長度為原長時為彈性勢能為零的位置。 把求重力勢能的問題轉(zhuǎn)化為求重力做功的問題。WG＝Gh，在地面附近，重力大小和方向都不發(fā)生變化，是恒力做功的問題，功可以簡單地用重力與物體在豎直方向上移動的距離的乘積來表示。 把求彈性勢能的問題轉(zhuǎn)化為求彈力做功的問題。WN＝Fl，對于彈力，當(dāng)彈簧被拉伸或被壓縮時，彈力的大小會隨著拉伸或壓縮距離的變化而變化，也就是說彈力做功是一個變力做功的問題。變力做功應(yīng)該怎樣解決？ 變力做功的解決思路：把變力做功問題轉(zhuǎn)化為恒力做功問題。 類比遷移： 速度－時間圖象 力－位移圖像 計算勻加速直線運動位移時，用速度和時間的乘積得到位移，但速度是不斷變化的，采用的方法是把整個運動過程分成許多小段，每個小段中物體的速度的變化比較小，可以近似地用小段中任意一時刻的速度和這一小段時間間隔相乘得到這一小段位移的近似值，然后把各個小段位移的近似值相加。當(dāng)各個小段分得非常小的時候，得到的就是勻變速直線運動的位移表達(dá)式。 變力做功的解決辦法：把拉伸過程分為許多小段，長度分別是Δl1，Δl2，Δl3，……在各個小段上，拉力可以近似看成是不變的，它們分別是F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3……所以在各個小段上，拉力做的功分別是F1Δl1，F(xiàn)2Δl2，F(xiàn)3Δl3，……拉力在整個過程中做的功可以用它在各個小段做功的代數(shù)和來表示，F(xiàn)1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3，…… 位移求解方法：利用圖象與t軸所圍成的圖形的面積來代表位移的大小。 功的求解方法：利用圖象與l軸所圍成的圖形的面積來代表位移的大小。如圖1所示，所以拉力做的功為 圖1 探究結(jié)論：根據(jù)我們的推論，當(dāng)彈簧處于原長、彈性勢能為零時，這個彈簧被拉長l時彈力做的功就等于彈簧被拉長l時彈性勢能的值，所以彈性勢能的表達(dá)式為 課堂討論：見課本第16頁“說一說” 回答：此問題可以類比重力勢能的參考平面的規(guī)定。如果我們規(guī)定了彈簧任意長度時的勢能為零勢能，在彈簧從某一位置拉至零勢能位置的過程中，拉力所做的功就等于彈簧的彈性勢能。顯然，這與規(guī)定自然長度為零勢能時，從該位置拉到零勢能的位置的功時不同的，所以，彈簧在某一位置時的彈性勢能是與零勢能位置的規(guī)定有關(guān)的。 板書設(shè)計 五.探究彈性勢能的表達(dá)式 1． 彈性勢能的定義：發(fā)生彈性形變的物體個部分之間，由于彈力的相互作用所具有的勢能 2． 彈性勢能的表達(dá)式，和重力勢能進(jìn)行比較