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§7.5《探究弹性势能的表达式》教学设计
浙江省江山中学王军
【核心素养】
通过《探究弹性势能的表达式》的学习过程,培养学生提出问题,善于质疑,善于猜想的学习习惯,体会探究过程中的猜想、分析、类比和转化。让学生体会到生活中的现象蕴含着丰富的物理知识,从而认识到观察、思考生活中的现象是学好物理的基本素养。让学生体会物理在生活中的意义,培养“从生活中来,到生活中去”的意识。
【教学目标】
1.理解弹性势能的概念。
2.知道探究弹性势能表达式的思路。
3.会分析决定弹簧弹性势能大小的因素有关。
【重点难点】
1.重点:
①探究弹性势能表达式的过程与方法。
②体会利用微元法和图像法计算变力做功的思想方法。
2.难点:
①如何合理的推理与类比。
②结合图像体会微分和积分的思想,培养学生的科学思维能力。
【教学过程】
课前:登陆优教平台,发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况,发现薄弱点,针对性教学。
(优教提示:请登陆优教平台,发送本节预习任务)
☆新课导入:
1.趣味实验:会跳的卡片
2.思考讨论:卡片为什么会跳?
☆新课讲授:
一、创设情境,建立概念
1.创设情境:有魔力的橡皮筋
2.提出问题:橡皮筋具有魔力的秘密是什么?
3.归纳总结:弹性势能的概念
二、提出问题,进行探究
(一)提出问题:
1.图片展示:弹性势能在生产和生活中的广泛应用
2.引导学生提出问题:关于弹性势能,大家最想了解哪些知识呢?请提出你的问题?
3.教师板书学生可能提出的问题,着重抓住以下三个方面的问题:
①弹性势能的大小与哪些因素有关?
②弹簧的弹性势能与弹力做功有什么关系?
③弹性势能的表达式是怎样的?
(二)假设与猜想:
1.定性:
①猜一猜:弹性势能与哪些因素有关?
②说一说:能否利用生活经验或现象来证明你的观点?
③做一做:教师设计实验进行验证
(优教提示:请打开素材“动画演示:弹性势能”)
2.定量:
①猜一猜:弹性势能与劲度系数k和形变量l之间到底是什么关系?
②议一议:由学生讨论、交流、猜测,并说说自己的看法?
③引一引:光有猜测还不够,要想得到定量的关系,还需进行严格的分析和计算。能量是一个很抽象的物理量,如何衡量能量的大小呢?
(三)制定方案、收集证据、分析论证
1.议一议:如何量度弹性势能的大小?找到探究弹性势能表达式的思路。
2.说一说:弹力做功和弹性势能的变化的关系怎样?
3.想一想:该怎样选取弹性势能的零参考点?
4.探一探:怎样计算弹力的功?
①创设情境:缓慢拉弹簧,将弹簧弹力做功转化为拉力做功
②思考讨论:拉力F是恒力吗?能用公式W=Flcosα计算吗?怎样解决这个难题?
③类比联想I:利用无限分割法,把变力做功转化为恒力做功问题。
④类比联想II:匀变速直线运动的位移与速度的关系。
⑤类比迁移:拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积
(四)得出结论、交流评估
1.推一推:沿着这样的思路,推导出弹性势能的表达式
2.想一想:通过探究得出的弹簧拉伸时弹性势能的表达式,压缩时适用
吗?有无条件限制?
3.说一说:能否规定弹簧某一任意长度时的势能为零势能?说说你的想法。
三、应用深化,巩固提高
1.玩一玩:教师出示“蹦蹦杆”玩具,可让学生试试玩玩
说一说:如图所示,小明玩蹦蹦杆。在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,小明的重力势能、弹簧的弹性势能的是如何变化的?
2.看一看:教师播放歌星孙悦“蹦极”的视频
说一说:如图甲所示,“蹦极”是一项富有刺激性的运动项目。某人身系弹性绳自高空P点自由下落,如图乙所示,a点是弹性绳的原长位置,c点是人所到达的最低点,b点是人静止地悬吊着时的平衡位置。试定性地说明蹦极运动过程中能量的转化情况。
变一变:如图丙,说说蹦床运动中能量的转化情况。
☆课堂小结:
1.知识层面——本节课的主要内容
2.方法层面——科学探究的方法与物理思想方法
☆课堂训练:
(优教提示:打开优教配套习题,使用互动答题卡,更快更便捷地掌握学生的学习情况)
☆课后作业:
完成活页作业《探究弹性势能的表达式》
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