高中物理-探究彈性勢能的表達(dá)式教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容及教師組織活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情景創(chuàng)設(shè)引入概念創(chuàng)設(shè)情景引出彈性勢能概念做一做讓學(xué)生用橡皮條將一個(gè)紙彈“發(fā)射”出去，觀察現(xiàn)象想一想紙彈的動(dòng)能量從何而來？（橡皮條的勢能）說一說還有哪些發(fā)生彈性形變的物體具有能量？（卷緊的發(fā)條、拉開的弓，撐桿跳運(yùn)動(dòng)員手中彎曲的桿等）（PPT展示）學(xué)生歸納彈性勢能的概念：發(fā)生彈性形變的物體各部分之間，由于彈力的相互作用而具有的勢能。本環(huán)節(jié)3-5分鐘完成教學(xué)目標(biāo)的情感態(tài)度與價(jià)值觀①.讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、增加參與意識(shí)，激起對(duì)科學(xué)的好奇心和求知欲。完成教學(xué)目標(biāo)的情感態(tài)度與價(jià)值觀③.讓學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際體會(huì)彈性勢能在生活中的意義，提高物理在生活中的應(yīng)用意識(shí)。完成教學(xué)目標(biāo)的知識(shí)與技能②能說出彈性勢能的概念。設(shè)疑自探實(shí)驗(yàn)探究彈性勢能與那些物理量有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究設(shè)疑自探：彈簧的彈性勢能的表達(dá)式可能與那幾個(gè)物理量有關(guān)？類比：物體的重力勢能與物體所受的重力和高度有關(guān)。那么彈簧的彈性勢能可能與所受彈力的大小和在彈力方向上的位置變化有關(guān)，而由F=kl知彈簧所受彈力等于彈簧的勁度系數(shù)與形變量的乘積。預(yù)測：彈簧的彈性勢能與彈簧的勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。教師介紹論如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（結(jié)合動(dòng)畫）：①、用同一根彈簧在幾次形變量不同時(shí)釋放（勁度系數(shù)相同，改變形變量），觀察木塊移動(dòng)的距離。②、分別用兩根彈簧串聯(lián)在被壓縮量相同時(shí)釋放（形變量相同，勁度系數(shù)不同），觀察小車運(yùn)動(dòng)的距離。學(xué)生通過教師所提供的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格，得出結(jié)論。本環(huán)節(jié)10-15分鐘完成教學(xué)目標(biāo)的過程與方法①.通過類比使學(xué)生學(xué)以致用，用求重力勢能的方法來分析決定彈性勢能大小的相關(guān)因素。完成教學(xué)目標(biāo)的過程與方法②讓學(xué)生利用“控制變量法”研究問題。通過學(xué)生設(shè)計(jì)并操作實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生探究物理規(guī)律的方法和過程，體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。完成教學(xué)目標(biāo)的情感態(tài)度與價(jià)值觀②.培養(yǎng)學(xué)生與他人進(jìn)行交流與反思的習(xí)慣。解疑合探定量探究彈性勢能的表達(dá)式理論探究只是得出比例關(guān)系還不夠，我們還想得到定量的彈性勢能的表達(dá)式，那么彈性勢能的表達(dá)式如何探究呢？通過借助DIS繪出彈簧的彈力與伸長量之間的關(guān)系圖像。在地球附近，重力是恒力，克服重力所做的功可用WG=mgh得出，而在拉伸彈簧的過程中，彈力隨彈簧的形變量的變化而變化，變力的功怎樣求出呢？類比：物體沿不規(guī)則曲線下落重力做功的探究過程，將運(yùn)動(dòng)路徑無限分割，可認(rèn)為每一段都是直線運(yùn)動(dòng)的微分思想，求出每段重力做功，最后積分思想求出總功的方法，將彈簧的伸長過程無限分割，認(rèn)為每一小段上，是以拉力不變來做功。而求和方法：類比：計(jì)算勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)，通過v-t圖像，用一個(gè)又窄又高的小矩形面積代表各段位移，當(dāng)各小段分得非常非常小時(shí)，得到的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移表達(dá)式的方法。學(xué)生分組討論并分析作圖：①畫出彈簧的彈力與形變量的關(guān)系圖；②把形變過程分成幾個(gè)小段；③在每個(gè)小段上，認(rèn)為拉力不變來求功；④逐步細(xì)分用F—L圖象下面積來代表功。結(jié)論：當(dāng)彈簧從原長被拉伸L長度后，拉力做的功為：W＝1/2kx2。根據(jù)我們剛才的推論，當(dāng)彈簧處于原長、彈性勢能值為零時(shí)，這個(gè)彈簧被拉長L時(shí)彈力做的功就等于彈簧被拉長L時(shí)彈簧彈性勢能的值，所以有Ep＝1/2kx2。本環(huán)節(jié)12-15分鐘突破難點(diǎn)完成教學(xué)目標(biāo)的過程與方法③.讓學(xué)生結(jié)合圖像體會(huì)“化變化為恒定”“無限細(xì)分變近似為直等”的微積分思想。突出重點(diǎn)完成教學(xué)目標(biāo)的過程與方法②③學(xué)生通過分析、討論、類比、模仿、作圖、分割、再細(xì)分，讓學(xué)生體會(huì)探究過程中類比、分析轉(zhuǎn)化的方法，領(lǐng)悟求彈力做功是通過細(xì)分過程化變力為恒力的思想方法?？偨Y(jié)反思小結(jié)：我們經(jīng)歷類比預(yù)測→實(shí)驗(yàn)探究→定量分析→理論探究→得出結(jié)果等環(huán)節(jié)，使得探究活動(dòng)步步深入，環(huán)環(huán)相扣，有理有據(jù)。通過課堂小結(jié)，強(qiáng)化認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生體會(huì)探究彈性勢能表達(dá)式的思路。課堂鞏固練習(xí)及作業(yè)針對(duì)高一年級(jí)學(xué)生素質(zhì)的差異，我分別從：對(duì)彈性勢能的理解；彈力做功與彈性勢能變化關(guān)系；彈性勢能的定量計(jì)算等方面進(jìn)行了分層訓(xùn)練。本環(huán)節(jié)10分鐘這樣做既可以使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，又可以使學(xué)有余力的學(xué)生有所提高，從而達(dá)到拔尖和“減負(fù)”的目的。學(xué)情分析在認(rèn)知基礎(chǔ)上，學(xué)生通過恒力功的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了恒力功的相關(guān)計(jì)算，初步知道功與能之間的關(guān)系。通過重力勢能的學(xué)習(xí)掌握了重力做功量度重力勢能的大小，在過程與方法上，通過探究木塊速度隨時(shí)間變化的規(guī)律和探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系這兩個(gè)探究課題，已經(jīng)掌握了探究的環(huán)節(jié)。基于已有的知識(shí)基礎(chǔ)，如何引導(dǎo)學(xué)生自主形成探究的問題意識(shí)，如何引導(dǎo)學(xué)生形成探究的方法，這對(duì)于定向探究具有積極的指導(dǎo)意義。為此從方法上加以引導(dǎo)，才能使學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)并深刻體驗(yàn)到探究的方法，增強(qiáng)學(xué)生解決問題的能力，形成良好的習(xí)慣。學(xué)生剛進(jìn)行高中物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，不僅對(duì)生活中物理現(xiàn)象的知識(shí)準(zhǔn)備不足，更重要的是思維方法和運(yùn)用數(shù)學(xué)工具表述物理過程，進(jìn)行理性思維的方式與教學(xué)要求存在一定的差距。為此教學(xué)中必須借助于探究實(shí)驗(yàn)和具體理論推理的學(xué)習(xí)方式，這是實(shí)現(xiàn)向更高層次抽象思維的過渡性轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。對(duì)學(xué)生來說，本節(jié)探究結(jié)論不是最重要的，學(xué)會(huì)探究方法才是最重要的。效果分析實(shí)驗(yàn)探究效果分析：三個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容源于教材又高于教材,因此,過程不僅深化了學(xué)生對(duì)彈性勢能表達(dá)式的認(rèn)識(shí),而且大大拓展了課堂教學(xué)的空間,完成了知識(shí)落實(shí)與能力提高的雙重任務(wù).實(shí)驗(yàn)探究的過程是對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)探究對(duì)學(xué)生物理概念和規(guī)律的建立有著不可替代的作用.通過實(shí)驗(yàn)探究,有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)密性,抓住物理現(xiàn)象內(nèi)在規(guī)律性的東西,從而深刻地理解物理概念和規(guī)律的本質(zhì).而實(shí)驗(yàn)研究是學(xué)生比較薄弱的環(huán)節(jié).新課程教材中設(shè)計(jì)了許多探究性實(shí)驗(yàn),與老教材相比,不僅實(shí)驗(yàn)內(nèi)容明顯增多,更注重了實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生親身的體驗(yàn).所以,這個(gè)課題的研究成功,也增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)研究的信心.設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)探究課題,激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造的潛能.問題的開放性大大激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造的潛能,通過對(duì)

用實(shí)驗(yàn)探究彈性勢能與彈簧形變量的關(guān)系!這樣一個(gè)實(shí)際問題的研究,不僅培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,更重要的是對(duì)學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度,逐步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想,有著深遠(yuǎn)的意義。二、理論探究效果：利用了微元法和圖象法來處理變力做功．使學(xué)生通過類比方式得出彈性勢能的表達(dá)式，在課堂上學(xué)生比較容易接受，也容易理解。效果很好。課后反思彈性勢能是一個(gè)比較難以理解的概念，學(xué)生在一節(jié)課內(nèi)不容易全面理解和掌握．因此本節(jié)在設(shè)計(jì)上，先以學(xué)生熟悉的撐竿跳高、射箭、等例子，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)彈性勢能的積極性，降低學(xué)習(xí)彈性勢能的門檻．然后利用學(xué)生已知的知識(shí)作基礎(chǔ)，利用類比的方法探究彈性勢能的影響因素，從分析重力勢能人手，降低了學(xué)習(xí)彈性勢能的難度．在本教學(xué)設(shè)計(jì)中用熟悉的控制變量法來討論彈性勢能與形變量和勁度系數(shù)的具體定量關(guān)系。利用了微元法和圖象法來處理變力做功．因?yàn)榻窈髮W(xué)習(xí)中要接觸更多勢能概念如分子勢能、電勢能等，實(shí)際教學(xué)中可以進(jìn)一步總結(jié)勢能特點(diǎn)，深人對(duì)它的理解．本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)通過探究的方法解決了“彈性勢能的表達(dá)式”的導(dǎo)出問題，使學(xué)生真正體會(huì)探究式學(xué)習(xí)的全過程，即提出問題、猜想、設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理、分析和推理的過程。教材分析本節(jié)是在學(xué)習(xí)重力勢能之后進(jìn)一步拓展的課，讓學(xué)生在變力作用的情境下進(jìn)行功和能關(guān)系的探究，再一次感受到功和能的緊密聯(lián)系。其目的是通過對(duì)兩種勢能的認(rèn)識(shí)過程，為后面的動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。探究是通過學(xué)生自己的探索活動(dòng)，變未知為已知的學(xué)習(xí)過程。探究的目的是開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，啟發(fā)學(xué)生的思維，使學(xué)生參與到教與學(xué)的活動(dòng)中去。學(xué)生在自己思考的前提下，設(shè)計(jì)自己的探究方案。這個(gè)方案可以包含實(shí)驗(yàn)，也可以理論推導(dǎo)。該主題單元是在學(xué)過了功和能的關(guān)系，經(jīng)歷了動(dòng)能、重力勢能的定量表述過程之后，學(xué)生可以探究彈性勢能的表達(dá)式。在這個(gè)探究過程中，學(xué)生可以根據(jù)過去研究動(dòng)能和重力勢能的經(jīng)驗(yàn)來確定探究的方向，即通過彈力做功來探討彈性勢能的表達(dá)式；然后分析彈力與重力的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)，初步猜想彈性勢能應(yīng)該隨彈簧伸長的增加而增加，還應(yīng)該隨勁度系數(shù)的增加而增加；最后通過定量的分析與論證得到所求的表達(dá)式。這個(gè)過程包含了提出問題、猜想與假設(shè)、分析論證等要素，還可以包含評(píng)估、交流與合作等要素，因此，本節(jié)可以通過半定量實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)進(jìn)行探究。評(píng)測練習(xí)1.（雙）關(guān)于彈性勢能，下列說法中正確的是()A.任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能B.任何具有彈性勢能的物體，都一定發(fā)生了彈性形變

C.物體只要發(fā)生形變就一定有彈性勢能

D.彈簧的彈性勢能只跟彈簧的形變量有關(guān)2、（雙）以下關(guān)于彈性勢能的說法正確的是（）A.形變的物體都具有彈性勢能B.形變越大的物體具有的彈性勢能越大C.形變的物體可能沒有彈性勢能D.具有彈性勢能的物體可能同時(shí)具有重力勢能3.（雙）一物體以初速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)彈簧，墻壁與物體間的彈簧被物體壓縮，在此過程中，下列說法正確的是：（）A.物體對(duì)彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B.物體向墻壁運(yùn)動(dòng)相同的位移，彈力做的功不相等C.彈力做正功，彈簧的彈性勢能減小D.彈力做負(fù)功，彈簧的彈性勢能增加4.在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧，有一物體在它的正上方自由落下，在物體壓縮彈簧速度減為零時(shí)()A．物體的重力勢能最大B．物體的動(dòng)能最大C．彈簧的彈性勢能最大D．彈簧的彈性勢能最小5.關(guān)于彈簧的彈性勢能,下列說法正確的是（）A.當(dāng)彈簧變長時(shí),它的彈性勢能一定增大B.當(dāng)彈簧變短時(shí),它的彈性勢能一定減小C.在拉伸長度相同時(shí),k越大的彈簧,它的彈性勢能越大D.彈簧在拉伸時(shí)的彈性勢能一定大于壓縮時(shí)的彈性勢能課標(biāo)分析本節(jié)課對(duì)學(xué)生在科學(xué)探究方面提出了要求:學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法.發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力.養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣.能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問題.在物理課程標(biāo)準(zhǔn)中.彈性勢能的表達(dá)式未作要求.即不要求學(xué)生用彈簧的彈性勢能的表達(dá)式解決相關(guān)問題.而是讓學(xué)生經(jīng)歷一次理論探究的過程.“探究彈性勢能的表達(dá)式在探究類型中屬于邏輯推理任務(wù)型.學(xué)生的科學(xué)探究并不意味著只是動(dòng)手操作.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng).凡是有利于學(xué)生“構(gòu)建知識(shí).形成“科學(xué)觀念.領(lǐng)悟“科學(xué)研究方法的各種活動(dòng)都屬于科學(xué)探究范疇.因此.本節(jié)教材在教學(xué)中重點(diǎn)放在物理方法的教學(xué)及加深學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解上.本節(jié)課的探究是在學(xué)生原有認(rèn)知基礎(chǔ)上.通過猜想與假設(shè).運(yùn)用已掌握的物理規(guī)律.從理論上推導(dǎo)出新的物理規(guī)律.它注重理論推導(dǎo).“做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化過程.這是本章教學(xué)中的一條主線.對(duì)于一種勢能.一定對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的力作功.類比研究重力勢能是從分析重力做功入手的.研究彈簧的彈性勢能則應(yīng)從彈簧的彈力做功入手.然而彈簧的彈力是一個(gè)變力.如何研究拉力做功是本節(jié)的一個(gè)難點(diǎn).要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移的求法.進(jìn)行知識(shí)遷移.利用微元法得到彈簧的彈性勢能的表達(dá)式.逐步把微分和積分的思想滲透到學(xué)生的思維中.本節(jié)課通過用橡皮筋“發(fā)射”紙彈，給學(xué)生感性認(rèn)識(shí).讓學(xué)生對(duì)