主体间性智慧生成课堂-探究弹性势能的表达式教学案.docx

武汉市第四十九中学2016-2017学年度下学期

高一物理 主体间性智慧生成课堂 课前学习（学案）设计
班级： 小组： 姓名： 日期： 编号：
学科
物理
学时
2
设计者
蔡红斌
学习内容
人教版必修二第七章第五节《探究弹性势能的表达式》
审核者
孙元平
一、 目标导学——开启智慧
1、通过自学教材，理解弹性势能的概念及意义
2、猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关，培养学生科学预测的能力。
3、学习计算变力做功的思想方法，体会微分思想和积分思想在物理学上的应用。
二、 个性自学——能力进阶
【任务1】 阅读教材，自学内容从第67页“卷紧的发条”开始到第68页“在探究的过程中，依次解决下面几个问题。”为止，并观看视频材料“01卷紧的发条小玩具-射箭-撑杆跳.mp4”，回答下列问题：
问题导引1、请举例说明发生弹性形变的物体为什么具有弹性势能？

问题导引2、弹性势能是怎么产生的？弹性势能储存在哪里？

问题导引3、是不是所有发生了形变的物体都具有弹性势能呢？举例说明？

问题导引4、教材先回顾了上一节运用重力做功推导重力势能的方法，在探究弹性势能时准备参考对重力势能的讨论，先分析弹力做功的情况，请问这样做采用了什么样的物理方法？

问题导引5、为什么选弹簧原长时的弹性势能为0较好？不选弹簧原长时的弹性势能为0可不可以？为什么？

【任务2】 阅读教材，自学内容从第68页“在探究的过程中，要依次解决下面几个问题。”一直到第68页“需要慎重地“评估”探究的各个环节？”为止，并观看视频材料“02弹力随形变的增大而增大.mp4”，回答下列问题。
问题导引6、为什么说重力势能与高度成正比，但是却不一定能讲弹簧的弹性势能也一定与形变成正比呢？请比较重力做功与弹簧的弹力做功的不同和相同之处？

问题导引7、轻弹簧与轻橡皮筋具有相似的性质，请做一做以下两个小实验，体会一下弹性势能的大小与哪几个物理量有关，
分别将同一根橡皮筋拉长3cm、6 cm、9 cm,体会一下橡皮筋的形变越大，弹性势能也越大。并猜测弹簧的弹性势能可能与形变量成何种关系？
分别将两根、三根、四根相同的橡皮筋都拉长5cm，体会一下弹性势能与“软硬”即弹簧的劲度系数有关，并猜测弹簧的弹性势能可能与劲度系数成何种关系？

问题导引8、教材中说“如果探究的结果与这些猜测相矛盾，意味着很可能出现了错误，需要慎重地“评估”探究的各个环节“是什么意思？

【任务3】阅读教材，自学内容从第68页“（2）弹簧的弹性势能与拉力做的功有什么关系？”一直到第68页“在这个过程中则是考虑，怎样由拉力做的功得出弹性势能的表达式？”为止，思考、讨论并回答下述问题，
问题导引9、“拉力对弹簧做的功与弹簧的弹性势能之间的关系”跟“重力做功与重力势能之间的关系”是一样的吗？为什么可以用拉力做的功的大小来表示弹簧弹性势能变化的大小呢？

【任务4】阅读教材，自学内容从第68页“（3）怎样计算拉力做的功？”一直到第69页“（4）怎样计算这个求和式？”为止，并观看视频材料“03拉力做的功如何计算.mp4”，思考、讨论并回答下述问题，
问题导引10、这部分材料教材（下图左侧）先后运用了哪些物理思想方法？为什么要这么做？

【任务5】阅读教材，自学内容从第69页“（4）怎样计算这个求和式？”一直到第69页“沿着这样的思路，你可以通过自己的探究得到弹性势能的表达式”为止，思考、讨论并回答下述问题，

这不禁令我们想起在处理匀变速直线运动的位移时，我们曾经利用v-t图象下一个梯形的面积来代表位移？……”观看“04如何计算求和式-图像法.mp4”，回忆一下，是不是下面的图和思维推理过程。

请同学们先想一想、做一做、推一推，再画一画拉力F与弹簧的伸长量的关系图，图线下围成的面积能否表示弹性势能的表达式。请你推导一下其表达式。

质疑点记载
三、自学检测——即时反馈
1、下列因素与弹性势能有关的是（ ）
A、弹簧的长度
B、弹簧的劲度系数
C、弹簧的形变量
D、弹簧的原长

2、关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是(　 　)．
A、弹簧的弹性势能跟拉伸(或压缩)的长度有关
B、弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关
C、同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能越大
D、弹簧的弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关

3、关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是(　 　)．
A、当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B、当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小
C、在拉伸长度相同时，k 越大的弹簧，它的弹性势能越大
D、弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能

4．关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是 (　 　)
A、重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能属于发生弹性形变的物体
B、重力势能是相对的，弹性势能是绝对的
C、重力势能和弹性势能都是相对的
D、重力势能和弹性势能都是状态量

5、在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面的猜想有一定道理的是 (　 　)
A、重力势能与物体离地面的高度有关，弹性势能与弹簧的伸长量有关，重力势能与重力的大小有关，弹性势能可能与弹力的大小有关，而弹力的大小又与弹簧的劲度系数k有关，因此弹性势能可能与弹簧的劲度系数k和弹簧的伸长量的二次方x2有关
B、A选项中的猜想有一定道理，但不应该与x2有关，而应该是与x3有关

C、A选项中的猜想有一定道理，但应该是与弹簧伸长量的一次方，即x有关
D、上面三个猜想都没有可能性

6、在一次“蹦极”运动中，人由高空落下到降至最低点的整个过程中，下列说法中正确的是 (　　)
A、重力对人做正功 B、人的重力势能减少了
C、橡皮绳对人做负功 D、橡皮绳的弹性势能减少了

7、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、弹簧的弹性势能的变化是(　　 )
A、重力势能减少，弹性势能增大
B、重力势能增大，弹性势能减少
C、重力势能减少，弹性势能减少
D、重力势能不变，弹性势能增大
8、某同学在桌面上用一个小钢球和一个弹簧来探究弹簧的弹性势能．弹簧一端固定(如图所示)，另一端用钢球压缩弹簧后释放，钢球被弹出后落地．当他发现弹簧压缩得越多，钢球被弹出得越远，由此能得出的结论应是(　　)
A、弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大
B、弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越小
C、弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越大
D、弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越小

9、如果取弹簧伸长△x时的弹性势能为0，则下列说法中正确的是（ ）
A、弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为正值
B、弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为负值

C、当弹簧的压缩量为△x时，弹性势能的值为0，
D、只要弹簧被压缩，弹性势能的值都为负值

10、关于弹性势能，以下说法正确的是（ ）
A、任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
B、物体只要发生形变，就一定具有弹性势能
C、外力对弹性物体做功，物体的弹性势能就一定发生变化
D、弹簧的弹性势能只由弹簧的形变量决定

1、BC 2、 ABC 3、C 4、ACD 5、A 6、ABC 7、A 8、A 9、BC 10、A
四、合作互助——生成智慧
请同学们归纳整理一下本节教材和本节课所使用到的物理思想方法有哪些？

未解决质疑点（组长记载）

武汉市第四十九中学2016-2017学年度上学期

高一物理 主体间性智慧生成课堂 课堂活动（教案）设计
班级： 小组： 姓名： 日期： 编号：
学科
物理
学时
2
设计者
蔡红斌
学习内容
人教版必修二第七章第五节《探究弹性势能的表达式》
审核者
孙元平
一、 自学反馈——精准定位
1、通过自学教材，理解弹性势能的概念及意义
2、猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关，培养学生科学预测的能力。
3、学习计算变力做功的思想方法，体会微分思想和积分思想在物理学上的应用。
二、 展示质疑——能力进阶
任务1 对于本节课的学习，对你印象最深的是哪些知识的学习或物理思想方法的学习？是怎么做到的？你能介绍或讲解一下你的学习心得和体会吗？

任务2 除了类比v-t图像求解“面积”的方法来求取F-△l图像中的“面积”的方法来求取弹性势能的表达式外，能否从数学推导的角度来求取呢?试一试如何？

任务3为什么要分析讨论探究“拉力对弹簧做的功与弹簧的弹性势能之间的关系”呢？拉力做的功、弹簧的弹力做的功和弹簧弹性势能之间有什么样的关系呢？请分析、讨论、探究一下。

任务4请同学们归纳整理一下本节教材和本节课所使用到的物理思想方法主要有哪些？

…

三、点拨提升——思维碰撞

微积分法，取无限多个微小形变，每个微小形变内的拉力当成一个个恒力F1,F2,F3…,将变力功转化为无穷多个恒力功的和，并取极限。
转化法，将弹簧的弹力做的功转化为拉力对弹簧做的功来推导弹簧的弹性势能的表达式。将一个求负功的问题转化为正功的问题，将一个求变力功的问题转化为求恒力功的问题。

四、总结反思——生成智慧

本节课用到的物理思想方法主要有类比法、控制变量法、转化法、微元法、极限法、图像法、推理法等物理思想方法。分别是在哪些地方用到的，并予以说明。