高中物理人教版第七章机械能守恒定律探究弹性势能的表达式 公开课

探究弹性势能的表达式授课年级高一课题§７.５探究弹性势能的表达式课程类型探究课课程导学目标目标解读1.知道探究弹性势能表达式的方法。2.理解弹性势能的概念,会分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素。3.体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法。4.领悟求弹力做功时,通过细分过程化变力为恒力的思想方法。学法指导通过上一节《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”，可以让学生通过类比，也从拉力做功入手来研究弹簧的弹性势能。通过回忆并类比于研究匀变速直线运动的位移的方法，将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段中近似认为拉力是不变的。对于弹性势能的概念及其产生的条件，通过事例和自己的经验及教师的演示，学生可以猜想的到弹性势能会与什么因素有关，以及弹性势能与拉力之间的关系；对于计算拉力所做的功时所用的类比方法和微积分思想则需要教师的引导。课程导学建议重点难点体验知识迁移、类比的推理方法,用微积分思想求解拉力所做功的表达式。教学建议教学可通过生活实例,如撑竿跳高,给学生感性认识,引导学生类比重力做功与重力势能的关系,来研究弹力做功与弹性势能的关系。对于求变力做功可引导学生类比匀变速直线运动位移的求法,进行知识迁移,利用微元法得到弹性势能的表达式,逐步把微积分思想渗透到学生思维中。课前准备弹簧（两根，劲度系数不同），木块，多媒体及课件（PPT）、微课等。研读教材，估计学生自主学习过程中可能出现的问题和疑难点，在导学案的基础上根据本班学生学习情况进行二次备课。导学过程设计程序设计学习内容教师行为学生行为媒体运用新课导入创设情境目前男子跳高的世界纪录是米(1993年巴西的索托马约尔),而男子撑竿跳高的世界纪录是米(2023年法国的李纳德•拉维莱涅),为什么撑竿跳高能跳那么高?运动员撑的竿子是一般的硬竿子吗?(当今使用的是玻璃纤维竿)竿子与运动成绩有什么关系?PPT课件第一层级研读教材指导学生学会使用双色笔，确保每一位学生处于预习状态。通读教材，作必要的标注，梳理出本节内容的大致知识体系。PPT课件呈现学习目标完成学案巡视学生自主学习的进展，学生填写学案的情况。尽可能多得独立完成学案内容，至少完成第一层级的内容。结对交流收集问题指导、倾听部分学生的交流，初步得出学生预习的效果情况。对影响弹簧弹性势能大小的因素学生认识可能不够。就学案中基础学习交流的内容与结对学习的同学交流。对影响弹簧弹性势能大小的因素结合生活常识进行讨论。第二层级小组讨论小组展示补充质疑教师点评主题1:决定弹簧弹性势能大小的相关因素（1）投影设置的情境和问题，引导学生讨论决定弹簧弹性势能大小的相关因素（2）从动力学角度来说,释放弹簧后,弹簧对和它接触的小球产生了力的作用,因此小球被弹开。从能量的角度来说,弹簧被压缩后,就具有了弹性势能,释放后,弹力对小球做了功,弹簧把自身的能量转化为小球的动能,小球获得了能量,因此会被弹开。（1）弹性势能的产生原因:①物体发生了弹性形变;②各部分间的弹力作用。弹性势能与弹簧弹力做功有关。（2）弹簧弹性势能的大小与弹簧的形变量和弹簧的劲度系数有关,在弹性范围内,形变量越大、劲度系数越大,弹性势能越大。PPT课件主题2:计算弹力做的功（1）引导学生阅读教材，思考怎样计算弹簧弹力的功（2）弹力的功的计算方法可以有多种：一、微元分割法；二、平均思想(用平均力来求变力做功)；微元法(数形结合)，引导学生分别计算（1）弹力做的功能不能直接用公式W=FΔl计算因为弹力的大小是随弹簧的形变量的变化而变化的,是变力,而公式W=FΔl只适用于恒力做功,所以不能直接用该公式计算弹力的功。（2）=1\*GB3①微元分割法是把弹簧从A到B的过程分成很多小段，在各个小段上,拉力可近似认为是不变的。=2\*GB3②由胡克定律F=kΔl可知,弹力与形变量呈线性关系,所以计算平均弹力是方便的。弹簧弹力做的功在数值上等于平均弹力做的功弹簧被拉长Δl时其平均弹力QUOTE=QUOTE=QUOTEkΔl.=3\*GB3③微元法(数形结合)是画出弹簧弹力随形变量Δl的变化图线,类比v-t图象的“面积”表示位移,F-Δl图象中图线与横轴所围的“面积”可表示弹力做功的大小。微课、PPT课件等主题3:弹力做功与弹性势能表达式（1）功是能量转化的量度。当用力缓慢拉弹簧时拉力与弹力大小相等，拉力所做的功全部转化为弹簧弹性势能。（2）结合弹力做功的计算式可知弹性势能的表达式。（1）拉力对弹簧做正功W拉=QUOTEkΔl2,则弹力做功W弹=-QUOTEkΔl2,说明这一过程弹性势能增加了QUOTEkΔl2。（2）若我们定义弹簧处于原长时弹性势能为零,则弹簧在末状态的弹性势能为QUOTEkΔl2,即弹簧弹性势能的表达式为Ep=QUOTEkΔl2。其中Δl指弹簧的形变量,k指弹簧的劲度系数。PPT课件第三层级基本检测根据具体情况与部分同学（特别是各小组组长）交流,掌握学生的能力情况.全体学生独立思考，独立完全，小组同学都完全后可交流讨论。PPT课件技能拓展视学生基础和课堂时间、教学进度决定是否作要求教师未提出要求的情况下学有余力的学生可自主完成PPT课件记录要点教师可在学生完成后作点评学生在相应的位置做笔记。PPT课件第四层级知识总结教师可根据实际情况决定有没有必要总结或部分点评一下。学生就本节所学做一个自我总结，之后可小组交流讨论。PPT课件呈现感