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第1页共4页探究弹性势能的表达式说课稿兴业县高级中学陈业锋一、教材分析探究弹性势能的表达式是人民教育出版社物理必修2第七章第五节内容，关于弹性势能的表达式，在课程标准中没有明确提出要求，本教科书中设置这个内容的原因是，希望通过自主的探索行为，经历未知为已知的过程。学生的科学探究并不意味着只是动手操作，进行实验活动，凡是有利于学生“构建知识”、形成“科学观念”、领悟“科学研究方法”的各种活动都属于科学探究范畴。从科学探究中培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。本节课的探究是在学生原有的认知基础上，通过猜想与假设，运用已掌握的物理规律和方法，从理论上推导出新的物理规律，它注重理论推导过程和思想认识过程，学习科学探究方法，养成良好的思维习惯。本节内容是在学习重力势能后的进一步的进一步拓展通过对两种势能的认识过程，为后面的动能定理和机械能守恒定律的学习打下基础。二、学情分析1、生源基础根据新课程教学理念，从高一第一学期开始，在课堂教学过程中教师一直重视“过程与方法”的教学，学生已经初步掌握了科学探究的一般方法，即“是什么？──怎么样？──为什么？”的思维方法。因此，本设计中就通过创设问题情景，激励学生提出自己想要研究的问题。2、已有知识通过上一节《重力势能》的学习，学生已经初步体验到“研究重力势能是从重力做功入手”以及“功是能量转化的量度”，并且学生已具有一定知识迁移能力。因此让学生通过类比，从弹簧弹力做功入手来研究弹簧弹性势能。重力做功与重力和物体的位置变化有关，弹力做功与弹簧弹力和弹簧的形变量有关，这样的猜想是很容易想到的。关键的问题是如何研究弹力（变力）做功，同样让学生回忆并类比研究匀变速直线运动位移的方法，将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段中近似认为弹力是不变的，而且在研究重力做功与路径无关时，将曲线分成很多小段，每一小段都近似认为是直线来处理的，这点学生也是容易想到的。3、心理特点高一学生的认知发展过程是由具体运算阶段向形式运算阶段过渡，也是由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段。因此在教学中，要遵循从感性到理性的认识规律；满足与引导学生的好奇心，让学生品味科学家的好奇心；让每一个学生学会科学的思维方法，像科学家那样研究、分析、处理问题，用自己的科学知识来辨别是非，不迷信权威，勇于提出质疑，有一定的批判精神，能与伪科学斗争。本节课抓住学生的心理特点进行教学设计。第2页共4页三、教学目标1、知识与技能：（1）、理解弹性势能的概念和物理意义；（2）、掌握求解变力做功的思想方法；（3）、巩固做功与能量变化的关系（弹力的功与弹性势能变化的关系）；（4）、掌握利用力－位移图像计算微元求和的方法。2过程与方法：（1）、经历类比方法、微分思想和积分思想在物理中的应用；（2）、感悟化变力为恒力的思想方法；（3）、体会科学探究的一般思路。3、情感态度与价值观：体验科学探究的乐趣，形成对科学的好奇心与求知欲，激发应用物理知识进行科学探究的兴趣。4、教学重点、难点重点：探究弹性势能公式的过程和所用方法难点：微积分思想推导拉力所做功的表达式。5、教学疑点1、理解微元法把变力做功转化为恒力做功。2、理解利用力——位移的图像计算变力做功的依据。3、利用微元法和图像法计算变力做功的问题。四、教法与学法实验观察法、分析归纳法、迁移法、类比法。教师：参与、赞赏、启发。学生：自主、合作、探究。五、教学过程设计理念：创设物理情景──提出弹性势能的概念──类比重力势能与重力做功──演示弹簧弹力做功的实验──猜测弹性势能的决定因素──研究拉力做功──迁移无限分割的思想求变力功──获得弹性势能的表达式。（一）、什么是弹性势能？1、多媒体展示图片，（创设情景，引出问题，激发学生的兴趣。）老师：从能量角度看，以上图片中有什么共同特点？动画展示；（引导学生分析）2、学生实验，（让学生亲身体验弹性势能，进一步认识弹性势能）第3页共4页问题1：为什么拉满弦的弯弓可以把箭射出去？压缩的圆珠笔可以把自己弹起来？（引导学生从弯弓和弹簧想恢复原状而要对与它接触的物体做功思考）问题2：通过前面的图片和实验，我们能够得出什么样的结论？（培养学生分析概括能力和语言表达能力）探究1：弹性势能的表达式可能与哪些物理量有关？（以弹簧为例）问题3：重力势能由哪些因素决定？“弹性势能”会与什么因素有关？(通过知识的迁移，找到探究规律的思想方法，形成良好的思维习惯，引导学生从重力和弹力的大小区别思考)学生猜想:与弹力有关，与弹簧的形变有关，与劲度系数有关。（培养学生类比猜想提出的思维方式。）讨论(培养学生分析问题)硬弹簧，形变相同，需要拉力大软弹簧，形变相同，需要拉力大同一弹簧，形变越大，需要拉力越大；结论：弹性势能与形变有关，与劲度系数有关。探究2：弹性势能表达式猜一猜：弹性势能的表达式可能会是怎样的？学生猜想：问题4：重力做功，重力势能发生变化，重力做功在数值上等于重力势能的变化量。那么，弹力做功与弹性势能的变化之间关系是怎样的？类比：①重力做功，研究重力势能②弹力做功，研究弹性势能（类比：重力做功与研究重力势能的关系，来研究弹力做功与弹性势能的变化之间关系，引导学生从力做功和能量变化关系思考）问题5：弹簧的拉力在拉伸过程中是否发生变化？（变化，F=KΔL）弹力是个变力，我们如何求弹力所做的功呢？那我们能不能想办法把这个变力近似的变成不变的力呢？（通过知识迁移，使学生体验微积分思想处理变化物理量的求值问题。）引导学生讨论：把拉伸的过程分为很多小段，它们的长度是Δl1、Δl2、Δl3……在各个小段上，拉力可以近似认为是不变的，它们分别是F1、F2、F3……所以，在各个小段上，拉力做的功分别是F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3……拉力在整个过程中做的功可以用它在各个小段做功之和来表示F1Δl1+F2Δl2+F3Δl3……...,,,,,22232lklklklklklk第4页共4页问题6：那么该如何求和呢？我们曾经用图像简单明确地计算过匀变速直线运动的位移。（类比法的再次运用在处理匀变速直线运动的位移时，曾利用v-t图象下梯形的面积来代表位移；这里利用F-l图象下的面积来代表功，可以培养学生知识迁移的能力。但要搞清弹簧长度和伸长量的区别，l表示伸长量，则F-l图象下是一个三角形的面积来代表功。）引导：能不能借助图像来计算变力做的功呢?如果能,应该建立什么图像呢？以哪一个为横轴，哪一个为纵轴？（F=KΔL）（请学生讨论，并画出图像．并类比位移图像）得出结论：弹性势能的表达式：221klEp六、教学反思弹性势能是一个比较难以理解的概念，学生在一节课内不容易全面理解和掌握．因此本节在设计上，先以学生熟悉的撑竿跳高、射箭、弹簧压缩小球等例子，引发学生学习弹性势能的积极性，降低学习弹性势能的门槛．然后利用学生已知的知识作基础，利用类比的方法探究弹性势能的影响因素，从分析重力势能人手，降低了学习弹性势能的难度．在本教学设计中用熟悉的控制变量法来讨论弹性势能与形变量和劲度系数的具体定量关系。利用了微元法和图象法来处理变力做功．因为今后学习中要接触更多势能概念如分子势能、电势能等，实际教学中可以进一步总结势能特点，深人对它的理解．本节教学设计通过探究的方法解决了“弹性势能的表达式”的导出问题，使学生真正体会探究式学习的全过程，即提出问题、猜想、设计和进行实验、数据处理、分析和推理的过程。七、板书设计5、探究弹性势能的表达式1、弹性势能定义：发生弹性形变的物体的各个部分之间，由于有弹力的相互作用而具有势能，这种势能叫做弹性势能。2、弹性势能表达式：221klEp（设弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为零）3、探究弹性势能表达式的方法：⑴、影响弹性势能的因素：①形变量②劲度系数⑵、类比：①重力做功：研究重力势能②弹力做功：研究弹性势能⑶、变力做功的处理方法：①微元法②图像法OlFOlF