高中物理 专题7.5 探究弹性势能的表达式教学设计 新人教版必修2

高中物理专题7.5探究弹性势能的表达式教学设计新人教版必修2课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、教学内容本节课的教学内容来自于新人教版高中物理必修2，专题7.5“探究弹性势能的表达式”。该章节主要内容包括：

1.弹性势能的概念：介绍物体由于发生弹性形变而具有的能量，及其与物体形变程度的关系。

2.弹性势能的表达式：引导学生通过实验观察和理论分析，探究弹性势能与形变量、弹簧常数等因素的关系，得出弹性势能的表达式。

3.弹性势能的计算与应用：教授如何利用弹性势能的表达式进行计算，并介绍弹性势能在实际问题中的应用，如弹簧振子、弹性碰撞等。

4.能量守恒定律：结合弹性势能，引导学生理解能量守恒定律在弹性系统中的表现，加深对能量守恒定律的理解。

本节课旨在通过实验和理论分析，让学生深入理解弹性势能的概念、表达式及其应用，提高学生的物理思维能力和实践能力。二、核心素养目标本节课的核心素养目标包括：

1.科学思维：通过实验观察和理论分析，培养学生的科学思维能力，使其能够运用物理学方法探究和解决问题。

2.实验与探究：引导学生参与实验过程，培养学生的实验操作能力和观察能力，使其能够通过实验数据分析和归纳得出结论。

3.物理观念：通过本节课的学习，使学生能够建立正确的物理观念，理解弹性势能的概念、表达式及其在实际问题中的应用。

4.科学态度与价值观：培养学生对科学的热爱和好奇心，使其能够积极探究科学问题，培养学生的团队合作意识和交流表达能力。三、重点难点及解决办法重点：

1.弹性势能的概念及其与形变量的关系。

2.弹性势能的表达式的推导和理解。

3.弹性势能在实际问题中的应用。

难点：

1.弹性势能的表达式的推导过程，理解弹性势能与形变量、弹簧常数的关系。

2.利用弹性势能的表达式进行计算和解决实际问题。

解决办法：

1.对于弹性势能的概念和与形变量的关系，可以通过实验观察和理论分析来加深理解。引导学生参与实验，观察形变过程中的能量变化，从而理解弹性势能的概念。

2.对于弹性势能的表达式的推导，可以通过数学方法逐步引导学生推导出表达式，并解释其物理意义。可以通过示例和练习题来帮助学生理解和应用表达式。

3.对于弹性势能在实际问题中的应用，可以提供一些实际问题案例，引导学生运用弹性势能的表达式进行计算和解决。可以通过小组讨论和交流，促进学生之间的合作和思考。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有新人教版高中物理必修2，专题7.5的相关教材或学习资料，以便学生能够跟随教学进度进行学习和复习。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，如弹性势能的示意图、弹性势能与形变量的关系图等。这些资源可以帮助学生更直观地理解弹性势能的概念和表达式。

3.实验器材：准备弹簧、尺子、计时器等实验器材，以便进行弹性势能的实验观察和分析。确保实验器材的完整性和安全性，避免学生在实验过程中受伤。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如设置分组讨论区和实验操作台，以便学生能够进行小组讨论和实验操作。同时，确保教室内的教学设备如黑板、投影仪等正常运行，以便进行多媒体演示和讲解。

5.练习题库：准备一些与本节课内容相关的练习题，包括计算题和应用题，以便学生在课堂上进行练习和巩固所学知识。这些练习题可以帮助学生更好地理解和应用弹性势能的表达式。

6.教学课件：制作教学课件，包括弹性势能的概念、表达式的推导和应用等内容，以便在课堂上进行讲解和演示。教学课件应该简洁明了，突出重点，便于学生理解和记忆。

7.教学指导手册：准备教学指导手册，包括教学目标、教学步骤、教学方法等内容，以便教师在课堂上进行教学指导和评估学生的学习情况。教学指导手册应该具有实用性，能够帮助教师有效地进行教学。五、教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：激发学生兴趣，引入新课内容。

过程：教师通过播放一段关于弹性碰撞的视频，引导学生思考弹性势能在实际中的应用，从而引出本节课的主题——探究弹性势能的表达式。

2.弹性势能的概念与表达式（10分钟）

目标：使学生理解弹性势能的概念，掌握弹性势能的表达式。

过程：教师通过讲解和示例，介绍弹性势能的概念，引导学生理解弹性势能与形变量、弹簧常数的关系。然后，教师引导学生通过数学推导得出弹性势能的表达式，并解释其物理意义。

3.弹性势能的实验与探究（20分钟）

目标：培养学生实验操作能力和观察能力，加深对弹性势能的理解。

过程：教师组织学生进行弹性势能的实验，引导学生观察实验现象，收集数据。学生根据实验数据分析和归纳，得出弹性势能与形变量、弹簧常数的关系。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的团队合作意识和交流表达能力。

过程：教师布置一道与弹性势能相关的应用题，要求学生分组讨论并给出解答。学生通过讨论、交流，共同解决问题，并分享解题思路和经验。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：提高学生的表达能力和逻辑思维能力，培养学生的批判性思维。

过程：教师邀请几位学生上台展示他们的解题过程和答案，其他学生和教师对展示进行点评和提问。通过展示和点评，学生可以互相学习和借鉴，提高自己的解题能力。

6.课堂小结（5分钟）

目标：巩固学生对弹性势能的理解和记忆。

过程：教师对本节课的主要内容进行简要回顾和总结，强调弹性势能的概念、表达式及其应用。教师鼓励学生通过课堂小结，加深对弹性势能的理解，并为课后作业的完成做好准备。六、拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《物理学进展》：弹性势能的研究进展，涉及弹性势能的理论模型和实验研究。

-《应用物理》：弹性势能在工程领域的应用案例，如弹性材料的设计、弹性波的传播等。

-《物理学教育》：弹性势能的教学方法探讨，包括实验设计、教学策略等。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以进一步学习弹性势能的其他相关领域，如弹性材料的性质、弹性波的动力学等。

-学生可以查阅弹性势能在工程应用方面的案例，了解弹性势能在实际问题中的作用和意义。

-学生可以参与实验室的弹性势能实验，深入了解弹性势能的实验方法和技巧。

-学生可以进行弹性势能的课题研究，如设计实验方案、分析实验数据等，培养学生的科学研究能力。

-学生可以与同学进行讨论和交流，分享对弹性势能的理解和探究经验，提高团队合作和交流表达能力。七、重点题型整理1.弹性势能的概念理解题

题型：解释弹性势能的概念，并给出一个实例来说明。

答案：弹性势能是指物体由于发生弹性形变而具有的能量。例如，一个弹簧在被拉伸或压缩后，释放能量使得弹簧恢复原状，这个过程中就涉及到弹性势能的转化。

2.弹性势能的表达式应用题

题型：根据弹性势能的表达式，计算给定条件下的弹性势能。

答案：假设一个弹簧的弹簧常数k为10N/m，当弹簧被拉伸或压缩x=0.1m时，弹性势能的表达式为U=1/2kx^2。代入数值计算得到弹性势能U=0.5J。

3.弹性势能与形变量的关系题

题型：根据实验数据，分析弹性势能与形变量之间的关系。

答案：通过实验测量不同形变量下的弹性势能，可以发现弹性势能与形变量成正比关系。例如，当形变量从0增加到1cm时，弹性势能从0增加到1J。

4.弹性势能的转换题

题型：一个物体具有弹性势能，经过某种过程后，弹性势能转化为其他形式的能量，求转化后的能量。

答案：假设一个弹簧振子在最高点具有弹性势能U=2J，当振子下落到地面时，弹性势能完全转化为动能。因此，振子的动能为2J。

5.弹性势能的实际应用题

题型：分析一个实际问题，涉及到弹性势能的应用，给出解答。

答案：一个弹簧振子在做简谐振动时，其弹性势能与动能相互转化。在振子通过平衡位置时，弹性势能最小，动能最大；在振子位于最大位移处时，弹性势能最大，动能最小。这种能量转化是弹簧振子能够持续振动的原因。八、内容逻辑关系①弹性势能的概念引入：首先，通过展示弹簧振子的实验现象，引导学生观察和理解弹性势能的概念。然后，给出弹性势能的定义，即物体由于发生弹性形变而具有的能量。

②弹性势能的表达式推导：首先，引导学生回顾物体势能的概念，然后引入弹性势能的表达式。通过数学推导和示例，解释弹性势能与形变量、弹簧常数的关系，并得出弹性势能的表达式。

③弹性势能的应用：首先，通过实际问题案例，引导学生理解弹性势能在实际问题中的应用。然后，进行弹性势能的转换和守恒的讲解，让学生理解弹性势能与其他形式能量的转化关系。最后，进行弹性势能的实际应用讨论，进一步加深学生对弹性势能的理解和应用能力。

板书设计：

1.弹性势能的概念引入：

-弹簧振子实验现象

-弹性势能的定义

2.弹性势能的表达式推导：

-物体势能的概念回顾

-弹性势能的表达式

-表达式与形变量、弹簧常数的关系

3.弹性势能的应用：

-实际问题案例分析

-弹性势能的转换和守恒

-弹性势能的实际应用讨论课堂-通过提问：教师可以通过提问的方式了解学生对弹性势能的概念、表达式及其应用的理解程度。例如，教师可以询问学生弹性势能的定义、表达式的推导过程以及如何在实际问题中应用弹性势能的表达式。

-观察：教师可以观察学生在课堂上的参与程度、思维过程和操作技能。例如，观察学生是否能够积极参与讨论、是否能够正确进行实验操作等。

-测试：教师可以设计一些测试题，如计算题、应用题等，来评估学生对弹性势能的理解和应用能力。通过测试，教师可以及时发现问题并进行解决。

2.作业评价：

-认真批改：教师应对学生的作业进行认真批改，找出学生作业中的错误和不足之处，并进行详细的点评。例如，指出学生作业中的计算错误、理解偏差等，并提供正确的解答和解释。

-及时反馈：教师应及时向学生反馈作业评价的结果，鼓励学生继续努力。例如，教师可以通过面批、口头表扬等方式，向学生反馈作业评价的结果，激发学生的学习积极性和自信心。

-鼓励学生继续努力：教师应鼓励学生继续努力，并提出改进的建