《探究弹性势能的表达式》的教学设计.doc

《探究弹性势能的表达式》的教学设计【教材分析】在新课程标准的总目标中对中学生在科学探究方面提出了具体的要求：学习科学探究方法发展自主学习能力养成良好的思维习惯能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。在高中物理课程标准中对弹簧弹性势能的表达式未做要求。“探究弹性势能的表达式”这一探究过程是新教材中少见的理论探究过程这节内容安排在“重力势能”之后从研究重力做功所用的“微分”思想和重力势能的得出让学生先获得由功来讨论能的一般方法然后通过类比重力势能的研究方法得到弹力做功与弹性势能的关系;加上多次适当的转化方法的应用把弹力做功转化为拉力做功。又类比研究重力做功和研究匀变速直线运动的位移时所用的“微分”思想把拉力这一变力做功转化为力-位移图像上的“面积”最后得出弹性势能与形变量x的平方成正比的关系：。学生的科学探究并不意味着只是动手操作凡是有利于学生“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。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借助科学合理的推理演绎、推导归纳等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突出科学探究对学生的影响。因此本节教材的教学中重点放在类比、转化、微分等物理方法的教学及加深学生对科学探究的理解上。“做功的过程就是能量转化过程”这是本章教学中的一条主线。对于一种势能就一定对应于相应的力做功。类比研究重力势能是从分析重力做功入手的研究弹簧的弹性势能则应从弹簧的弹力做功入手。然而弹簧的弹力是一个变力如何研究变力做功是本节的一个难点也是重点。首先要引导学生通过类比重力做功和重力势能的关系得出弹簧的弹力做功和弹簧的弹性势能的关系。其次通过合理的猜想与假设得出弹簧的弹力做功与哪些物理量有关。最后类比匀变速直线运动求位移的方法进行知识迁移利用微元法的思想得到弹簧弹力做功的表达式逐步把微分和积分的思想渗透到学生的思维中。本节课通过游戏引入课题通过生活中拉弓射箭、撑杆跳高和弹跳蛙等玩具以及各种弹簧等实例来创设情景提出问题。给学生感性认识引起学生的好奇心;让学生对弹簧弹力做功的影响因素进行猜想和假设提出合理的推测激发学生的探索心理构思实验为定性探究打下基础。然后引导学生通过类比重力做功与重力势能的关系得出弹簧弹性势能与弹簧弹力做功的关系。但弹力做功是变力做功它不同于重力做功鼓励学生大胆的思考使学生参与到教与学的活动中去。再通过类比匀变速直线运动求位移的方法运用微分的思想得出弹簧弹性势能的表达式最后通过实验验证。学生从探究中体验探究的过程体会微分和积分思想在物理学中的应用经历山重水复疑无路的困惑体会柳暗花明又一村的喜悦。【教学目标】(1)知识与技能：①理解弹性势能的概念会分析决定弹性势能的相关因素;②理解弹力做功与弹簧弹性势能变化的关系;③知道探究弹性势能表达式的方法了解计算变力做功的基本方法和思想;④进一步掌握功和能的关系：即功是能转化的量度。(2)过程与方法：①利用控制变量法定性确定弹簧弹性势能的相关的因素;②采用逻辑推理和类比的方法探究弹簧弹性势能表达式;③通过探究弹性势能表达式的过程让学生体会微分思想和积分思想在物理学中的应用;④通过实验验证表达式的正确性体会理论证研究与实验证明的完美结合;(3)情感态度与价值观：①培养学生对科学的好奇心与求知欲;②通过讨论与交流等活动培养学生有将自己的见解与他人交流的愿望敢于坚持正确观点勇于修正错误发扬与他人合作的精神分享探究成功后的喜悦;③体会弹性势能在生活中的意义提高物理知识在生活中的应用意识做到理论联系实际。【教学重点】①探究弹性势能表达式的过程与方法。②体会微分思想和积分思想在物理学中的应用。【教学难点】①如何合理的推理与类比。②结合图像体会如何用微分和积分思想研究变力做功。【教学准备】学生实验仪器准备：两根相同长度不同劲度系数的弹簧。玩具弹跳蛙自制小弓等。【教学流程】(结合课件)一、游戏引入多媒体图片展示(三类：撑杆跳高、张弓射箭、各类弹簧)。老师：这类图片的共同特征是什么?学生：杆、弓和弹簧都发生形变产生了弹力存储了一些能量在恢复形变的过程中将能量释放出来了。即：发生弹性形变的物体的各部分之间由于有弹力的相互作用也具有势能这种势能叫做弹性势能。(多媒体展示弹性势能的概念)老师：前面我们研究了弹簧弹力与形变的关系请用图象来反映弹力F和形变量x的关系?学生：根据胡克定律F=kx可得图1。导入：(用多媒体展示胡克定律及图象)同学们回答的很好今天我们在此基础上探究弹性势能的表达式。二、新课讲解1.研究方法──类比教师：我们在学习重力