5 探究弹性势能的表达式
1．以下哪个物体具有弹性势能( ) A．卷紧的发条. B．拉开的弓. C．飞行的子弹D．烧开的水
2.关于弹性势能，以以下说法正确的是( ) 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，物体的弹性势能就发生变化
D．弹簧的弹性势能只由弹簧的形变量决定
3．关于重力做功与重力势能的说法正确的是( ) A．重力对物体所做的功等于物体所具有的重力势能.
B．物体克服重力所做的功等于物体所具有的重力势能.
C．重力对物体所做的功等于物体重力势能的减少量.
D．物体克服重力所做的功等于物体重力势能的增加量.
4．关于弹力做功与弹性势能的说法正确的是( ) A．弹力对物体所做的功等于物体所具有的弹性势能.
B．物体克服弹力所做的功等于物体所具有的弹性势能.
C. 弹力对物体所做的功等于物体弹性势能的减少.
D. 物体克服弹力所做的功等于物体弹性势能的增加.
5．弹性势能的表达式与以下那些量有关( ) A．弹簧的长度. B．弹簧伸长的长度或缩短的长度.
C．弹簧的劲度系数. D．弹簧的质量.
6．探究弹性势能的表达式的依据是弹簧增加的弹性势能等于 . 7．简述我们在探究弹性势能的表达式过程中主要难点在哪里?我们如何克服这个难点?
答案：
1.AB
2.AC
3.CD
4.CD
5.BC
6.外力克服弹力所做的功
7.难点在计算弹力做的功,因为弹力在做功的过程中,弹力本身不断随位移发生变化.我们克服这个难点的办法是微元法,当把位移划分为许多无限小段时,在发生每一小段位移的过程中,弹力可视为恒力.
第4讲 重力势能、弹性势能和动能定理 知识要点: 1..掌握重力做功与重力势能改变量之间的关系 2.掌握弹力做功与弹性势能改变量之间的关系 3.掌握动能定理及其应用 1．质量m =200kg 的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图象甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图象乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变，在18s 末汽车的速度恰好达到最大.则下列说法正确的是( ) A ．汽车受到的阻力200N B ．汽车的最大牵引力为700N C ．汽车在做变加速运动过程中的位移大小为90m D ．8s~18s 过程中汽车牵引力做的功为7×104 J 【答案】D 根据机车保持恒定的加速度启动，先做匀加速直线运动，当功率增大到最大功率后做变加速直线运动，最后牵引力减小到等于阻力时做匀速直线运动. A 、机车匀速时有 ，可得 ；故A 错误. B 、对启动的过程分析可知，最初的匀加速阶段时的牵引力最大，而由v-t 图象可知 ，故最大牵 引力为 ；B 错误. C 、汽车在做变加速运动过程的时间 ，速度从8m/s 增大为10m/s ，此过程牵引力的功率保持不 变，由动能定理 ，解得： ；故C 错误. D 、8s~18s 牵引力的功率保持不变，则牵引力的功为 ，故D 正确. 2．细绳拴一个质量为m 的小球将固定在墙上的轻质弹簧压缩，小球与弹簧不粘 连。距地面的高度为h ，如图所示。现将细线烧断，不计空气阻力，则 A ．小球的加速度始终为g B ．弹簧的弹力对小球做负功 C ．小球离开弹簧后在空中做平抛运动 D ．小球落地前瞬间的动能一定大于mgh 【答案】D 【解析】在绳子烧断之后小球受到弹簧的弹力和重力作用，合力斜向下，合力大于重力，所以烧断瞬间加速度大于g ，故选项A 错误；离开弹簧之后，小球只受到重力的作用，机械能守恒，故B 错误；小球离开弹簧时其速度方向沿合力方向，不是水平方向，所以小球离开弹簧之后尽管只受到重力作用，但是不做平抛运动，
《探究弹性势能的表达式》习题 一、单选题(本大题共6小题，共24.0分) 1、一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，如图2-2-6所示.经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，则（） 图2-2-6 A. h愈大，弹簧在A点的压缩量愈大 B. 弹簧在A点的压缩量与h无关 C. h愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大 D. 小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大 2、如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动。在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是( ) A. 弹簧的弹性势能逐渐减小 B. 弹簧的弹性势能逐渐增大 C. 弹簧的弹性势能先增大后减小 D. 弹簧的弹性势能先减小后增大 3、如图2-2-7所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态.当撤去力F后，物体将向右运动.在物体向右运动的过程中下列说法正确的是（） 图2-2-7 A. 弹簧的弹性势能逐渐减小 B. 弹簧的弹性势能逐渐增大
C. 弹簧的弹性势能先增大再减小 D. 弹簧的弹性势能先减小再增大 4、如图所示，重物A质量为m，置于水平地面上，其上表面竖直立着一根轻质弹簧.弹簧长为L，劲度系数为k，下端与物体A相拴接.现将弹簧上端点P缓慢地竖直提起一段高度h 使重物A离开地面.这时重物具有的重力势能为（以地面为零势能面）（） A. mg（L-h） B. mg（h-L+mg/k） C. mg（h-mg/k） D. mg（h-L-mg/k） 5、如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端将物体缓缓提高h，不计弹簧的质量，则人做的功应（） A. 等于mgh B. 大于mgh C. 小于mgh D. 无法确定 6、一物体在距地面高为h处由静止开始自由下落，在最初的三个连续相等的时间内，重力势能的减少量之比是（）． A. 1∶3∶5 B. 1∶2∶3 C. 12∶32∶52 D. 12∶22∶32 二、填空题(本大题共5小题，共20.0分) 7、将下列各物体具有的机械能名称填在题后的直线上。 ①在水平路上行驶的车辆有_______________； ②竖直向上的小球在最高点有_______________； ③被压变的弹性钢板具有_______________； ④正在转动的砂轮具有_______________；
5.5 探究弹性势能的表达式 ★新课标要求 （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。 ★教案重点 探究弹性势能公式的过程和所用方法。 ★教案难点 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。 ★教案方法 实验观察法、分析归纳法、迁移法。 ★教案工具 弹簧（两根，劲度系数不同），小物块，多媒体。 ★教案过程 （一）引入新课 教师活动： 1.演示： 装置如图所示： 将一木块靠在弹簧上，压缩后松手，弹簧将 木块弹出. 分别用一个硬弹簧和一个软弹簧做上述实验，分别把它们压缩后松手，观察 现象. 学生活动：观察并叙述实验现象 现象一：同一根弹簧，压缩程度越大时，弹簧把木块推得越远． 现象二：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出得远．师生共同分析，得出结论： 上述实验中，弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状时能够对木块做功， 因而具有能量，这种能量叫做弹性势能． 教师活动：多媒体演示（《撑杆中的弹性势能》），发生形变的物体，具有弹性势能．请同学们再举几个物体具有弹性势能的例子： 学生活动：观察课件演示，体会发生形变的物体，具有弹性势能；思考并举例： a.卷紧的发条 b.被拉伸或压缩的弹簧
c.击球的网球拍 d.拉开的弓 ［导入］弹性势能的大小与哪些因素有关？弹性势能的表达式应该是怎样的？这节课我们就来探究这些问题。 （二）进行新课 教师活动：我们在学习重力势能时，是从哪里开始入手进行分析的？这对我们讨论弹性势能有何启示？ 学生活动：思考后回答 学习重力势能时，是从重力做功开始入手分析的。讨论弹性势能应该从弹力 做功的分析入手。 点评：通过知识的迁移，找到探究规律的思想方法，形成良好的思维习惯。 教师活动：当弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为零，弹簧被拉长或被压缩后，就具有了弹性势能，我们只研究弹簧拉长的情况。 在探究的过程中，我们要依次解决那几个问题呢？请同学们快速阅读课本， 把这几个问题找出来。 学生活动：阅读教材，找出探究过程中要依次解决的问题，从总体上把握探究的思路。 教师活动：倾听学生回答，进一步引导。 （1）重力势能与高度h成正比，弹性势能是否也与弹簧的伸长量（或缩短 量）成正比？说出你的理由。 （2）在高度h相同的情况下，物体的质量越大，重力势能越大，对于不同 的弹簧，其弹性势能是否也有类似的情形？ （3）对弹性势能的猜测，并不能告诉我们弹性势能的表达式，这样的猜测 有没有实际意义？ 学生活动：思考问题，学生代表发言。 教师活动：听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。 提出问题：重力做功，重力势能发生变化，重力做功在数值上等于重力势能 的变化量。那么，弹力做功与弹性势能的变化之间关系是怎样的？ 学生活动：思考问题，学生代表发言。 教师活动：听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。 提出问题：重力是恒力，重力做功等于重力与物体在竖直方向移动距离的乘 积。那么，拉伸弹簧时，拉力做功该怎样计算？阅读课本，并在练习本上自 己画图，写出拉力在整个过程中做功的表达式。 学生活动：阅读教材，思考拉力做功的计算方法。选出代表发表自己的见解。 点评：通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力；通过学生探求变力做功的方法，初步形成微分求解变量的物理思想方法。 教师活动：听取学生汇报，投影学生的求解过程，解答学生可能提出的问题。 提出问题：怎样计算拉力做功的求和式？是否可以用F-l图象下一个梯形的 面积来代表功？在练习本上写出拉力做功的表达式。 学生活动：在练习本上作F-l图象，推导拉力做功的表达式。 教师活动：听取学生汇报，投影学生的推导过程，解答学生可能提出的问题。
2019-2020学年人教版高中物理必修二7.5 探究弹性势能的表达同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共7题；共7分) 1. （1分） (2019高一下·宜昌月考) 假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na＋和氯离子Cl－靠静电相互作用构成的单个氯化钠分子，若取 Na＋和Cl－相距无限远时的电势能为零，一个 NaCl 分子的电势能为－6.1eV．已知使一个中性钠原子Na最外层电子脱离原子核而形成钠离子Na+所需的能量(电离能)为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成Cl－所放出的能量(亲和能)为3.8eV，由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界提供的总能量为（） A . 4.8eV B . 15eV C . 2.8eV D . 7.4eV 2. （1分） (2018高一上·朝阳期末) 如图所示，一根橡皮筋两端固定在A、B两点，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，将弹丸放在橡皮筋内C处并由C处竖直向下拉至D点释放，C、D两点均在AB连线的中垂线上。橡皮筋的质量忽略不计，不计空气阻力。则弹丸由D向上运动到C的过程中（） A . 橡皮筋对弹丸的弹力一直在增大 B . 橡皮筋的弹性势能一直在减小 C . 弹丸的动能一直在增大 D . 弹丸的机械能守恒 3. （1分）关于弹簧的弹性势能，下列说法不正确的是（）。
A . 弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸(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 . 弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关 4. （1分） (2019高一下·张家口月考) 如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小球，距弹簧上端高h处自由释放，在接触到弹簧后继续向下运动。以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建一坐标轴Ox，A点为小球速度最大的位置，B点为小球运动的最低点（A点和B点图中均未画出）。下列关于A、B点的坐标的说法正确的是（） A . 若h增大，则和都增大 B . 若h增大，则增大，不变 C . 若h增大，则不变，增大 D . 若h增大，则和都不变 5. （1分）(2019·兴隆台模拟) 蹦极是一项既惊险又刺激的运动，深受年轻人的喜爱。如图所示，蹦极者从P点由静止跳下，到达A处时弹性绳刚好伸直，继续下降到最低点B处，B离水面还有数米距离。蹦极者（视为质点）在其下降的整个过程中，重力势能的减少量为△E1 ，绳的弹性势能的增加量为△E2 ，克服空气阻力做的功为W，则下列说法正确的是（）
5.4探究弹性势能的表达式(新课标) 高中物理课堂教学教案年月日 课题§5.4 探究弹性势能的表达式课型新授课（2课时） 教学目标知识与技能 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． 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． 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． 教学重点、难点教学重点
1．探究弹性势能公式的过程和所用方法． 2．理论探究的方法． 教学难点 1．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． 2．图象方法解决问题． 教学方法探究、讲授、讨论、练习 教学手段教具准备 弹簧(两根，劲度系数不同)，小物块，多媒体． 教学活动 [新课导入] [实验演示] 一个弹簧自然伸长，一个小车在光滑的水平面上从弹簧的左侧向弹簧运动，当它遇到弹簧后减速，让学生注意观察实验现象。 师：刚才大家观察到什么样的实验现象呢? 生：小车速度减小了． 师：小车速度为什么减小了?
生1：这是因为它遇到了弹簧，弹簧对它的作用力的方向与物体运动方向相反，所以物体速度减小了， 生2：从能量的角度来讲，物体运动的速度减小，也就是物体的动能减小，物体动能的减少应该对应一种能量的增加． 师：这种能量与什么因素有关? 生：与弹簧弹力做功有关． 师：通过上一节课的学习我们知道，物体重力做功对应着重力势能的变化，那么弹簧弹力做功也应该对应着一种能量的变化，我们把这种能量叫做什么能呢? 生：我们可以把这种能量叫做弹簧的弹性势能． 师：(总结)发生弹性形变的物体各部分之间，由于弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能．我们今天这节课就来研究一下与弹簧弹性势能有关的因素[新课教学] 师：大家现在来猜想一下弹簧的弹性势能与什么因素有关。 生1：可能与弹簧的劲度系数有关，劲度系数越大，弹簧的弹性势能越大． 生2：我想应该与弹簧的形变量有关，形变量越大，弹力越大，弹性势能越大。
探究弹性势能的表达式 【教学目标】 1．知识与技能 （1）明确弹性势能的定义。 （2）知道重力做功和弹力做功的区别。 （3）了解弹性势能与那些量有关。 2．过程与方法 （1）通过具体的事例了解弹性势能。 （2）借助于图像得到弹性势能的表达式。 3．情感、态度与价值观 （1）刚性物体的柔性更值得注意，以柔克刚实为上策。 （2）弹簧用处多得很，作用不尽相同，须用心观察体会。 4．重点：弹性势能的含义，弹性势能与弹力做功的关系，弹性势能（）的研究方法。 难点：弹性势能（）研究方法 【教学过程】 演示弯弓射箭，玩具弹簧枪射击情景。
问题1：为什么拉满弦的弯弓可以把箭射出去？压缩的弹簧可以把小球弹出去？ （引导学生从弯弓和弹簧想恢复原状而要对与它接触的物体做功思考） 问题2：你能不能给弹性势能下定义？ 定义：发生_______形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。 弹簧被拉长时的弹性势能的探究： 弹性势能可能与哪几个物理量有关。 阅读：课本第15页4-6段文字。 问题3：重力势能物体被举起的高度，弹性势能是不是与弹簧被拉伸的长度成正比？ （引导学生从重力和弹力的大小区别思考） 问题4：弹性势能除与弹簧被拉伸长度有关外还与什么因素有关？ 定量分析： 问题5：弹簧的弹性势能与弹力做功有什么关系？ （引导学生从力做功和能量变化关系思考） 问题6：怎样计算弹力做功？
思路点拨：设计一个缓慢的拉伸过程，整个过程中拉力始终等于弹力，这样，就可以用拉力的功来替代弹力的功（替代法）。 阅读：课本第15页倒数第1和倒数第2段。 问题7：弹力做功能不能直接用进行计算？ （引导学生从的使用条件思考） 阅读：课本第16页． 思路点拨：利用以前匀变速直线运动图像求位移的经验 图像求位移的经验。 公式：弹性势能。 问题8：弹力做正功时物体怎么移动？弹性势能如何改变？弹力作负功又会怎样？ （引导学生从弹性势能公式考虑，且引导学生寻找势能变化的共性） 拓展：当弹簧被压缩时，公式仍可使用。 说一说：阅读课本16页。 解析：如果规定弹簧的任意长度时的势能为零势能，则弹簧从某一位置拉到零势能位置的过程中，拉力所做的功就等于弹簧的弹性势能，显然，这与规定自然长度为零时，从该位置拉到零势能时的功是
人教版高中物理必修二 7.5 探究弹性势能的表达同步练习 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共7题；共7分) 1. （1分）下列叙述中不正确的是（） A . 市区禁止摩托车通行是为了提高城区空气质量 B . 无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏 C . 大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因 D . “白色污染”是当前环境保护亟待解决的问题之一 【考点】 2. （1分） (2020高一下·苍南月考) 如图所示的几个运动过程中，物体的弹性势能增加的是（） A . 如图（甲），撑杆跳高的运动员上升过程中，杆的弹性势能 B . 如图（乙），人拉长弹簧过程中，弹簧的弹性势能 C . 如图（丙），模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中，橡皮筋的弹性势能 D . 如图（丁），小球被弹簧向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能 【考点】 3. （1分） (2020高一下·浙江期中) 对于下列四幅图所包含的物理知识，理解正确的是（）
A . 汽车上的安全带可以减小驾乘人员的惯性 B . 公路弯道处的路面一般都做成外侧低、内侧高 C . 运动员在撑杆跳高的上升阶段，撑杆的弹性势能先增加后减少 D . 燃气灶上的电子点火器的放电极做成针尖状是为了尽可能保存电荷 【考点】 4. （1分） (2019高一下·张家口月考) 如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小球，距弹簧上端高h处自由释放，在接触到弹簧后继续向下运动。以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建一坐标轴Ox，A点为小球速度最大的位置，B点为小球运动的最低点（A点和B点图中均未画出）。下列关于A、B点的坐标的说法正确的是（） A . 若h增大，则和都增大 B . 若h增大，则增大，不变 C . 若h增大，则不变，增大 D . 若h增大，则和都不变 【考点】
动能和势能1 一、选择题(每题分，计分) 1.自行车是我们熟悉的交通工具，从自行车的结构和使用来看，它涉及不少有关力学的知识.以下各项内容中叙述正确的是 ········································································ ( ) A. 车铃中装有弹簧，使用时利用了弹簧的弹性势能来复位 B. 车轴里的滚珠利用了滚动代替滑动，从而减小了摩擦 C. 坐垫呈马鞍型，它能够增大坐垫与人体的接触面积以减小臀部所受的压强 D. 车的把手上有凹槽、脚踏板凹凸不平，是通过改变接触面粗糙程度来增大摩擦 2.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小红同学让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，如图所示。该实验是通过观察木块移动的距离来说明铁球对木块做功的多少。下列实验与此实验方法相同的是【】 ······································· ( ) A. 用红墨水在水中的扩散现象来认识分子是运动的 B. 建立牛顿第一定律用“伽利略斜面小车实验”进行研究 C. 用不同的电阻和相同的电源研究电流和电阻的关系 D. 研究光的直线传播时引入“光线” 3.如图所示是火箭发射升空时的情景，以下说法正确的是: ···································· ( ) A. 火箭上升过程中动能不变，重力势能增大，机械能增大 B. 火箭升空利用了力的作用是相互的 C. 火箭升空时受到平衡力的作用 D. 火箭升空时受到惯性力的作用 4.喷洒农药的飞机在喷洒农药的过程中，在空中某一高度匀速飞行，则飞机在此过程中( ) A. 动能保持不变 B. 重力势能保持不变 C. 机械能保持不变 D. 机械能逐渐减小 5.下列物理现象解释正确的是 ········································································· ( ) A. 硬币越过“栏杆”是因为空气流速越快压强越大 B. 铁锁下降时动能转化为重力势能
限时：45分钟 一、单项选择题 1．一根长为L的轻质弹簧，当伸长量为l0时具有的弹性势能为E p1，将其从中间截断，也使其伸长量为l0时，具有的弹性势能为E p2(都在弹性限度内)，那么(B) A．E p1＝E p2B．E p1
A．E p1＝E p2 B.E p1＞E p2 C．ΔE p＞0 D．ΔE p＜0 解析：开始时弹簧形变量为x1，有kx1＝mg，则设B离开地面时形变量为x2，有kx2＝mg.由于x1＝x2所以E p1＝E p2，ΔE p＝0，A对． 二、多项选择题 4．关于弹力做功与弹性势能的关系，我们在进行猜想时，可以参考重力做功与重力势能的关系(BC) A．弹簧弹力做正功时，弹性势能增加 B．弹簧弹力做正功时，弹性势能减少 C．弹簧弹力做负功时，弹性势能增加 D．弹簧弹力做负功时，弹性势能减少 解析：因为重力做正功时，重力势能减少，通过类比知A错，B对；重力做负功时，重力势能增加，通过类比知C对，D错． 5．在探究弹簧弹性势能的表达式时，下面的猜想有一定道理的是(BC) A．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关 B．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸的长度(或被压缩的长度)有关 C．重力势能与物体所受重力mg的大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸(或被压缩)时所受的弹力大小有关 D．重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量有关 三、非选择题 6．如图所示，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固
第四节动能和势能——动能教学实录 【设计理念】 本节教案选用人民教育出版社新编写的《探索物理》第十四章第一节，以动能和影响动能的因素为线索，组织引导学生进行探究学习，把势能作为学生课后学习探究的内容，把课堂教学和课后探究有机地结合起来。课堂教学采用集体思考、讨论的方法，注重学生学习过程、情感、态度、价值观的培养。课堂教学以学生的探究学习为主，教师只是课堂活动的组织着和参与者，体现了课改的精神。 【教材分析】 2 教学难点 【教学过程实录】 一、引入新课 学生看一则新闻：《一铁路职工“中弹”昏倒》。（多媒体播放课件）
师：为什么小小的馒头能把人砸伤？学完这节课大家自然会明白。 （说明：从生活到物理，以引发学生的求知欲。） 二、讲授新课 （一）能的定义和单位 师：请同学们说一说你都知道哪些形式的能量？看谁知道的最多。 生：光能、电能、热能、声能、太阳能、风能…… 师：同学们知道的能量可真不少。下面请同学们看下面的四个情景。（多媒体播放课件：流水推动水磨转动，风推帆船、吹动风车，子弹击穿木块，汽车撞击木块。）师：刚才同学们看到的流水、风、子弹、汽车是否具有能量？ 生：回答。 师：请同学们讨论一下：这些物体有什么共同特点？ 生：讨论后回答：它们都是运动的。 师：根据它们的特点，大家认为这种形式的能应该怎样命名？ 生：讨论后回答：应该叫动能。 师：好，就叫它动能。这节课我们就来学习动能。（板书课题：动能） 师：同学们能否试着给动能下一个定义？ 生：讨论并给出定义。 师：（板书：1.动能的定义：物体由于运动而具有的能。）除了刚才的四个物体，大家还知道哪些物体具有动能？请讨论回答。 生：讨论并举例。如奔驰的骏马、飞行的小鸟、游动的鱼、地球、月亮…… （说明：此处体现从物理走向生活，培养学生联系实际的能力。） 师：指出一切运动的物体都具有动能，并指出动能的单位。（板书：2.动能的单位：焦耳。） （二）影响动能大小的因素 师：请同学们看第90页小资料，了解一些物体的动能，由此你能提出什么问题？ （说明：培养学生提出问题的能力，发散学生的思维。） 生：讨论并提出问题。 师：有选择地板书学生提出的问题。 师与生：共同讨论确定研究课题：影响动能大小的因素有哪些？ 师：下面请同学们结合生活实例猜想一下，动能的大小可能与哪些因素有关？
第三节动能和重力势能 【自主学习部分】 一、功与能 1、功（W） （1）前面我们学习了功，主要是机械做功。 ①功的定义是_________________________________； ②做功的两个要素是_____________、________________________________； ③功的计算式_______________，单位___________。 （2）其他形式的做功及做功的效果 做功的效果就是能量的转化，例如，冬天手冷，双手互搓动取暖，此时通过双手间摩擦力做功把人体内储存的能量转化为内能（热能）。家里的用电器通过电流做功把电能转化为其他形式的能（光能、机械能等） 2、能（E） 能对我们来说并不陌生，我们身边有很多熟悉的能，例如太阳能、_________、________等，以及今天将学习的动能和重力势能。 3、功与能的关系 （1）功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J），两者单位一样。但这是两个物理概念，不能混为一谈。能是一个状态量，例如这杯水在10℃时含有的内能是多少J；功是一个过程量，做功总是要经过一个过程的，例如一个力做机械功，要经过一个过程。 （2）功是能量变化 ．．．．的量度。 功和能之间有一定关系的，功是能量变化的量度，例如，一个物体动能增加了，必定有施力物体对该物体做正功，施力物体的能量转化为该物体的动能。撤去力以后，物体在摩擦力的作用下慢慢停下，这个过程中，摩擦力对物体做负功，物体的动能转化为内能（热量散发到空气中） 二、动能 1、关于动能，我们在初中就接触过，首先请举一些动能的例子；动能的大小与哪些因素有关？ 2、理论推导动能大小的计算式 从初中的学习我们已经知道，动能大小与质量和速度有关，那么究竟有怎样的定量关系呢？我们模拟一情景，从已经学过的功的理论推导。 （1）情景：一颗质量为m、静止在枪膛中的子弹，扣动扳机后，子弹从枪口射出，它从射出枪口时的动能是多大呢？试讨论下列问题： ①子弹从枪膛里射出的过程中，什么力在对子弹做功？ ②子弹的动能是从哪里转化而来的？ （2）理论推导 ①火药气体对子弹做的功为W=FS，这个做功过程把火药爆炸产生的能量转化为子弹的
第5节探究弹性势能的表达式 本节教材分析 （1）三维目标 （一）知识与技能 1．理解拉力做功与弹簧弹性势能变化的关系。 2．掌握利用力－位移图像计算微元求和的方法 （二）过程与方法 1．仿照重力势能表达式的得出方法探究弹性势能表达式，让学生体会物理学中这种类比迁移的研究方法。 2．猜测弹性势能表达式与什么有关，培养学生科学推断能力。 3．又一次应用分割、求和、逼近的方法求变力的功，体会这种微积分思想在物理中的应用。 4．体会理论探究这种科学方法。 （三）情感、态度与价值观 1．培养运用类比思想进行知识迁移的能力。 2．培养探究活动中的合作意识与团队精神。 （2）教学重点 1．利用微元法和图像法计算变力做功的问题。 2．运用逻辑推理得出弹力做功与弹性势能的关系。 （3）教学难点 1．理解微元法把变力做功转化为恒力做功。 2．理解利用力－位移的图象计算变力做功的依据。 （4）教学建议 本节课先通过图片展示和演示实验，给学生感性认识，让学生对弹性势能的决定因素进行猜想，并回顾曾经的探究活动，制定设计方案，进行初步的定性探究，为定量探究打下基础。引导学生通过类比重力做功与重力势能的关系引出弹簧的弹性势能与弹簧的弹力做功的关系，但弹力做功和重力做功的特点不相同，要鼓励学生大胆思考，开发学生的创造潜能，启发学生思维，使学生参与到教与学的活动中去。活动中教师适时点拨，启发学生寻找解决问题的方法，最终探究出弹性势能的表达式，让学生切身体验到探索自然规律的艰辛和喜悦。 导入一: [实验演示] 一个弹簧自然伸长，一个小车在光滑的水平面上从弹簧的左侧向弹簧运动，当它遇到弹簧后减速，让学生注意观察实验现象。 师：刚才大家观察到什么样的实验现象呢? 生：小车速度减小了． 师：小车速度为什么减小了? 生1：这是因为它遇到了弹簧，弹簧对它的作用力的方向与物体运动方向相反，所以物体速度减小了， 生2：从能量的角度来讲，物体运动的速度减小，也就是物体的动能减小，物体动能的减少应该对应一种能量的增加． 师：这种能量与什么因素有关? 生：与弹簧弹力做功有关．
§5 探究弹性势能的表达式 教材分析 本节内容是在学习重力势能后的进一步拓展，让学生在变力作用的情况下进行功能关系的探究，再一次感受功和能的紧密关系。同时通过对两种势能的认识过程，为后面的功能定理和机械能守恒定律的学习打下基础。探究是通过学生自己的探索活动，变未知为已知的学习过程。探究的目的是开发学生的创造潜能，启发学生的思维，使学生参与问题解决活动中。探究可以是实验探究，也可以是理论探究，本节属于理论探究。 三维目标 知识与技法 1．理解拉力做功与弹簧弹性势能变化的关系 2．进一步理解功和能的关系 过程与方法 1．通过知识与技能迁移过程，自主探究弹性势能的表达式。 2．让学生经历由猜测到理论探究，再到实验验证的一般科学发现过程。 情感态度与价值观 1．通过讨论与交流等活动，培养学生与他人交流与反思的习惯，发扬与他人合作的精神，分享探究成功后的喜悦。 2．体味弹性势能在生活中的意义，提交物理在生活中的应用意识。 教学重点： 1．利用微元法和图像法计算变力做功的问题。 2．运用逻辑推理得出弹力做功与弹性势能的关系。 教学重点： 1．理解微元法变力做功转化为恒力做功。 ２．理解利用力一位移的图像计算变力做功的依据。 课时安排：１课时 课前准备：自制课件，橡皮筋，弹簧，滑块。 【多媒体展示】：撑杆跳，张弓射箭，弹簧弹射物块 学生观察：压缩的弹簧可以把滑块弹很远，拉开的弓可以把箭射的很远，撑杆跳可以把运动员弹很高。 师生共同分析：形变的弹簧，拉紧的弓，弯曲的杆在恢复原状时能对外做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能。
问题：通过重力势能一节的学习，我们知道重力势能的影响因素。那么，影响弹性势能的因素有哪些？是怎样影响的？请举出生活的一些弹性势能的例子来总结分析说明。 参考：１．弓拉的越紧，箭射的越远。 ２．弹弓的橡皮绳拉得越长，弹丸射得越远。 ３．玩蹦床游戏时，把蹦床压得越紧，人反弹得越远。 猜想总结：弹性势能跟形变量的大小有关，而且通过以上例子可以猜想，弹性势能随形变量的增大而增大。 ４．在拉弓射箭时，弓的＂硬度＂越大，拉相同的距离，＂硬度＂大的箭射出的距离越远。 ５．压缩同样长度的弹簧到相同的位置，＂粗＂弹簧压缩难些。 猜想总结：在形变量相同的情况下，劲度系数大的弹性势能大。 猜想归纳：弹簧的弹性势能大小的影响的因素是：弹簧的形变量和弹簧的劲度系数。 【问题探究】:弹性势能与形变量和劲度系数的定量关系是怎样的？如何设计实验来探究呢？ 方法提示：根据前面的探究型课题的学习，探究过程一般方法： ①提出探究课题②设计实验方案 ③进行实验，记录数据④得出结论 教师启发：物体具有做功的本领，我们称之为物体具有能。弹簧既然有弹性势能，肯定具有对外做功的本领，根据功能关系，弹簧对外做的功就等于它具有的弹性势能。 弹簧的形变，有拉长和压缩两种情况，研究弹簧拉长或压缩情况均可，我们选择一种情况研究，对于两种影响因素的探讨，学生已经掌握了控制变量法，在此不作提示。 提出问题：如何求弹性势能？如何求弹力的功？如何把变力转化为不变的力？ 思路点拨： 设计一个缓慢的拉伸过程，整个过程中拉力始终等于弹力，用拉力的功来替代弹力的功。由于弹力是一个变力，计算弹力的功不能用W=F*L，设弹簧的变形量为x，则弹力F=k*x，指导学生回顾研究匀变速直线运动位移的方法。 利用微元法求解：可以把变力功问题转化为恒力功问题来解决。把拉伸的过程分为许多小段，它们的长度是△x1，△x2，△x3……，在各个小段上，拉力可以近似认为是不变的，它们分别是F1，F2，F3……，所以在各个小段上，拉力做功分别为：F1△x1，F2△x2，F3△x3……，拉力在整个过程中做的功可以用它在各个小段做功之和来表示：W总= F1△x1+F2△x2+F3△x3……。 学生自己画出F-x图像，通过思考、讨论、交流，可以得出F-x图像下面积能表示弹力所做的功。
教学内容：三、动能和势能 【学习目标】 1．理解动能和重力势能，能用实例说明物体的动能和势能； 2．知道弹性势能； 3．通过实例了解能量及其存在的不同形式； 4．能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系． 【课前复习】 关于能量的知识，我们在以前的学习过程中接触过．你能回答以下几个问题吗？想一想，你能行的．1．能量的单位是什么？ 2．你能利用已学的知识，举出三个有能量的物理知识点和三个能量转化的过程吗？ 这两个问题对你来说并不难，看你回答得是否正确：能量的单位是焦耳，简称为焦，符号是J，我们在学习过程中接触到声能，例如利用声的能量可以清洗眼镜，还有光能、电能等，能量 转化的过程我们也学过很多，例如，电流通过电热器时，电热器发热，这时电能转化成热能，太阳能电池在应用时，是将太阳能转化成电能，电灯发光时，是电流在做功，将电能转化成光能．现在，你看一看书上“动能和势能”这节内容，将下列填空题完成： 1．物体由于( )而具有的能，叫做动能． 2．( )相同的物体，运动的( )越大，它的动能越( )，( )相同的物体，质量越大，它的动能也就越( )． 3．物体由于( )而具有的能量，叫做重力势能． 4．物体由于( )而具有的能量叫做弹性势能． 5．重力势能大小与物体的质量和被举高的( )有关． 【基础知识精讲】 在前面的学习过程中，我们了解了电能、光能、太阳能、热能、声的能量等，还了解了这些能量的转化过程．本节我们所研究的属于另外一种形式的能量，与前面提到的能量有所不同．下面我们逐一来研究它们的相关知识． 1．动能 在描述物体的状态时，我们说物体或是静止的，或是运动的．运动的物体似乎比静止的物体有“优势”，我们来分析一下． 流动的水会使浮于其上的竹排变得运动，子弹从枪膛射出后，运动速度很快，能将靶面击穿，你开过碰碰车吗？每辆碰碰车周围都围有充气的橡胶圈，当你和别人的碰碰车相撞时，会发现橡胶圈变形，这也是由于它们相撞前有运动速度造成的．那么流水、子弹、运动的碰碰车，或是说运动的物体到底有什么“优势”？ 原来，这些运动的物体都具有能量，我们简单地称之为能． 那么，物体由于运动而具有的能，叫做动能．这就是动能的定义． 一切运动的物体都具有动能．例如，行驶的汽车，抛出的石块，踢出的足球，坠落的陨石等，都具有动能． 2．影响动能大小的因素 这是一个需要用实验来探究的问题，在设计实验之前，我想让你先来猜想一下：动能的大小可能与什么因素有关？ 你的第一个猜想一定是动能大小与运动速度有关吧！除此之外，你还有其他的猜想吗？同样速度行驶的货车和出租车，假设撞在电线杆上，货车将其撞弯的程度要比出租车严重，看来动能的大小与质量的大小似乎也有关系．它们的具体关系是什么，我们用实验来探究吧． 如图14-1所示，铁球A从斜面上滚下，碰到木块B时，会将B撞出一段距离．在同样的斜面上滑下，并使木块在同样的平面上滑动，这样，我们就可以通过木块B移动的距离远近，来判断铁球A的动能大小，很显然，木块B滑出得越远，铁球A的动能就越大． 图14-1 通过实验我们可以得到如下结论：在质量相同时，物体的运动速度越大，它的动能越大．在 物体运动速度相同时，质量越大，它的动能就越大． 3．势能的分类 势能和动能是不同种形式的能量．势能分为两类：重力势能和弹性势能．我们一一来学习． 4．重力势能 滑雪运动员从高处滑下来时具有了动能，是因为缆车将他送到山顶时给他的身体存储了能量；在沙滩上打排球的年轻人跳起下落时，会将沙滩踩出两个深坑，也是因为他腾空跳起时给身体存储了能量；还有从高层建筑上扔下的西瓜皮，会将停在建筑物旁的汽车砸出很深的伤痕，也是因为西瓜皮在建筑物高处时具有了能量． 上述情况中物体所具有的能量叫重力势能，它的定义为：物体由于被举高而具有的能量， 叫重力势能． 处于高处的物体都具有重力势能．这里的“高处”是指对地面有一定的高度，高山上的人、石块都有重力势能，在高空飞行的飞机也具有重力势能．可以说，不论物体是静止的还是运动的，只要它处于高处，就具有重力势能． 5．影响重力势能大小的因素 要研究影响重力势能大小的因素，可以采用与研究影响动能大小因素的类似的方法．那么，你要先猜想一下：影响重力势能大小的因素有哪些呢？然后再用控制变量法分别研究它们与重力势能的具体关系．在实验过程中，是运用高处下落的物体下落后所具有的破坏力来判断它的重力势能的大小．我们先来猜想一下影响因素是什么，我猜是高度和物体的质量，你的猜想是什么？ 根据实验结果我们发现：重力势能大小与质量和高度有关．相同质量的物体，离地面越高，具有的重力势能越大，位于相同高度的物体，质量越大，具有的重力势能越大．6．弹性势能 拉弯的弓能将箭射出去，是因为弓被拉弯时具有了能量，安装在弹簧门上的弹簧变形后能将门弹回去，是因为弹簧变形后也具有了能量，被球拍击扁的网球，也具有能量．
7.5探究弹性势能的表达式 教学设计思路 课程标准总目标中对学生在科学探究方面提出了要求：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。 在物理课程标准中，弹性势能的表达式未作要求，即不要求学生用弹簧的弹性势能的表达式解决相关问题，而是让学生经历一次理论探究的过程。“探究弹性势能的表达式”在探究类型中属于逻辑推理任务型。学生的科学探究并不意味着只是动手操作，进行实验活动。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。因此，本节教材在教学中重点放在物理方法的教学及加深学生对科学探究的理解上。本节课的探究是在学生原有认知基础上，通过猜想与假设，运用已掌握的物理规律、从理论上推导出新的物理规律，它注重理论推导。 “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，一定对应于相应的力作功。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，如何研究拉力做功是本节的一个难点，要引导学生对比匀变速直线运动位移的求法，进行知识迁移，利用微元法得到弹簧的弹性势能的表达式，逐步把微分和积分的思想渗透到学生的思维中。 本节课通过教师给出鲍威尔百米纪录的视频及举生活中的拉弓射箭和撑杆跳高等实例，给学生感性认识，让学生对弹性势能的决定因素进行猜想，进行初步的定性探究，为定量探究打下基础。引导学生通过类比重力做功与重力势能的关系引出弹簧的弹性势能与弹簧的弹力做功的关系，但弹力做功和重力做功的不同点就在于弹力是变力，激发、鼓励学生大胆思考，开发学生的创造潜能，启发学生思维，使学生参与到教与学的活动中去，学生在自己思考的前提下，在教师适当的指导和帮助下，设计自己的探究方案，完成定量探究，同时进一步证实定性探究的正确性，体验探究的过程，体会微分思想和积分思想在物理学中的应用。 三维教学目标 1、知识与技能 （1）理解弹性势能的概念； （2）知道探究弹性势能表达式的方法，了解计算变力做功的思想与方法； （3）进一步了解功和能的关系。 2、过程与方法 （1）利用逻辑推理和类比的方法探究弹性势能表达式； （2）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。 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，培养学生与他人进行交流与反思的习惯。发扬与他人合作的精神，分享探究成功后的喜悦之情； （3）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。 教学重点：探究弹性势能表达式的过程与方法；体会微分思想和积分思想在物理学中的应用。 教学难点：如何合理的推理与类比；结合图像体会微分和积分思想,研究拉力做功。 实验仪器准备：一组：两根不同劲度系数的弹簧、小车。(若学生实验，可以两人一组仪器）
5 探究弹性势能的表达式 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 2. 一竖直弹簧下端固定于水平地面上，如图5-5-10所示，小球从弹簧的正上方高为h 的地方自由下落到弹簧上端，如图2-5-10所示，经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A 处，则（ ） A ．h 愈大，弹簧在A 点的压缩量愈大 B ．弹簧在A 点的压缩量与h 无关 C ．h 愈大，最终小球静止在A 点时弹簧的弹性势能愈大 D ．小球第一次到达A 点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A 点时弹簧的弹性势能大 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？ 4．如图2-5-11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？ 5．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 6．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 7．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（ ） A ．拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加 B ．拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能减少 C ．弹簧克服拉力做功。弹簧的弹性势能增加 D ．弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能减少 8．如图2-5-12所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。 2-5-11 2-5-10