高中物理5.探究弹性势能的表达式教案设计

物理必修2      5.4 探究弹性势能的表达式

一、教学目标

(一)知识与技能

理解弹性势能的概念及意义，学习计算变力做功的思想方法。

(二)过程与方法

1、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。

2、体会计算拉力做功的方法，体会微分思想和积分思想在物理学上的应用。

 (三)情感、态度与价值观

通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法，培养学生探究知识的欲望和学习兴趣，体味弹性势能在生活中的意义、提高物理在生活中的应用意识。

二、教学重点、难点

教学重点探究弹性势能公式的过程和所用方法。

教学难点推导拉伸弹簧时，用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式

三、主要讨论的问题：

1. 弹性势能是                                                           .
2. 研究弹性势能的出发点                                     

弹性势能的表达式可能与哪些物理量有关                                  

3. 弹性势能与拉力做功的关系                                               
4. 如何计算拉力所做的功                                                    

如何计算求和式                                                        

弹力做功与弹性势能变化的关系                                          

弹性势能也具有相对性

5．例题:

例1  关于弹性势能，下列说法中正确的是（   ）

A. 任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能

B. 任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变

C. 物体只要发生形变，就一定具有弹性势能

D. 弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关

例2  在本节课的探究活动中，我们多次采用了类比的研究方法，试举例说明。

例3  教材中说：“在探究弹性势能的表达式时，可以参考对重力势能的讨论。”当物体处于参考平面时，重力势能为0；在参考平面上方，重力势能为正；在参考平面下方，重力势能为负。当弹簧的长度为原长时，弹簧的弹性势能为0；弹簧拉伸时，弹性势能为正；那么，弹簧压缩时弹性势能也为负值吗？为什么？

例4  弹簧原长为l0，劲度系数为k。用力把它拉到伸长量为l，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W2。试求W1与W2的比值。

例5  如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块拴接，物块放在光滑水平面上。现用外力缓慢拉动物块，若外力所做的功为W，则物块移动了多大的距离？

四、实例探究：

1. 关于弹性势能，以下说法中正确的是（   ）

A. 发生弹性形变的物体一定具有弹性势能

B. 发生弹性形变的物体不一定具有弹性势能

C. 发生形变的物体一定具有弹性势能

D. 发生形变的物体不一定具有弹性势能

2. 讨论弹性势能，要从下述问题的分析入手的是（   ）

A. 重力做功       B. 弹力做功       C. 弹簧的劲度系数    D. 弹簧的形变量

3. 弹簧的一端固定，原处于自然长度。现对弹簧的另一端施加一个拉力，关于拉力做功（或弹簧克服拉力做功）与弹性势能变化的关系，以下说法中正确的是（   ）

1. 拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加
2. 拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能减少
3. 弹簧克服拉力做功。弹簧的弹性势能增加
4. 弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能减少

4. 如图5—36所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块拴接，物块放在光滑水平面上。现用外力缓慢推动物块，将弹簧压缩了长度l，试用图象法求在此过程中外力所做的功。

5. 两弹簧的劲度系数之比为1︰2，在弹性限度内的形变量之比为2︰1，则它们的弹性势能之比为（   ）

A. 1︰2            B. 2︰1            C. 1︰4            D. 4︰1

6. 如图所示，轻质弹簧直立在水平地面上，将质量为m的物块轻轻地放在弹簧上，达到稳定状态时弹簧被压缩了l，则此时弹簧具有的弹性势能为多大？

7 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块拴接，物块放在光滑水平面上。现用外力缓慢拉动物块，使物块移动了距离l，在此过程中外力所做的功为W，则弹簧的劲度系数为多大？