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1、“探究弹性势能的表达式”一节的教学设计 本文主要是将一节典型的探究性学习课程进行记录，教学设计的好坏直接影响探究性学习开展的质量。我根据对探究性学习的理解对本节课的教学过程设计如下。所谓探究教学，其实是一种模拟性的科学研究活动，它强调教师要创设一个以“学”为中心的智力与社会交往环境，让学生通过探索与发现来解决问题。探究的目的是开发创造潜能，启发思维，使学生参与到教与学的活动中去。本节是一节典型的探究性学习课程，教学设计的好坏直接影响探究性学习开展的质量。我根据对探究性学习的理解对本节课的教学过程设计如下一、采取的方式在教师的指导下以小组合作的方式自主开展探究活动。活动方案中可以包含实验，也可以
2、不包含实验。本节“探究弹性势能的表达式”就是一个不包含实验的探究活动。二、课题的提出通过对重力势能的学习知道了被举高的物体能够做功是因为被举高的物体具有重力势能。那么发生弹性形变的物体的在恢复原状的过程中是否也能做功呢？通过分组讨论后大家认识到卷紧的发条、拉长或压缩的弹簧、拉开的弓、正在击球的网球拍、撑杆运动员手中弯曲的杆，等等，这些发生了弹性形变的物体在恢复原状的过程中对使它形变的物体做了功。可见，卷紧的发条、拉长或压缩的弹簧、拉开的弓、正在击球的网球拍、撑杆运动员手中弯曲的杆，等等，都发生了弹性形变的物体，都具有弹性势能。那么弹性势能的大小与什么因素有关呢？弹性势能表达式是什么样的呢？就是
3、我们这节课要探究的问题。三、弹性势能表达式可能与哪些物理量有关的猜测弹性势能的表达式可能与哪些物理量有关呢？引导大家结合自身的生活经验（如过去玩过的弹弓等），通过认真的分析得出如下结论。可能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度有关。这是因为，与重力势能相类比，重力势能与物体被举起（或下降）的高度有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度有关。重力势能与高度成正比，但是弹性势能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度则不一定成正比，在地球表面附近可认为重力不随高度变化，而弹力在弹簧形变过程中则是变力。可能与弹簧的劲度系数有关。这是因为，不同弹簧的“软硬”程度不同，即劲度系数不同，使弹簧发生相同长度的形变所
4、需做的功也不相同。四探究的基本思路1出发点在讨论重力势能的时候，我们从重力做功的分析入手。同样，在讨论弹性势能的时候，则要从弹力做功的分析入手。弹力做功应是探究弹性势能的出发点。2弹性势能与弹力做功的关系当弹簧的长度为原长时，设它的弹性势能为0，弹簧被拉长或缩短后就具有了弹性势能。那么弹簧被拉长l时的弹簧的弹性势能应该等于在拉长弹簧的过程中克服弹力做的功，即EP=W克。可见，探究弹性势能的表达式，只需研究弹力做功的表达式。3.计算克服弹力做功在拉伸弹簧的过程中，弹力是随弹簧的形变量的变化而变化的，即F=Kl。因此，弹力做功不能直接用功的公式W=Flcos。那么，如何求出弹力的功呢？与研究匀变速
5、直线运动的位移方法类似，就是将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段中近似认为弹力是不变的。所以，每一小段的功分别为W1=F1l1，W2=F2l2，W3=F3l3，弹力在整个过程中所做的功为W=W1+W2+W3+=F1l1+ F2l2+ F3l3+要直接计算上述各小段功的求和式是较困难的。引入匀变速直线运动中利用vt图象求位移x的方法，我们可以画出Fl，如图所示。每段弹力的功就可用图中细窄的矩形面积表示，对这些矩形面积求和，就得到了由F和l围成的三角形的面积，这块三角形面积就表示拉力在整个过程中所做的功。于是可得EP=1/2Kl2五、拓展1.弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关
6、系，跟重力做功与重力势能变化的关系及其相似。弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功（物体克服弹力做功），弹性势能增加。2.弹性势能也具有相对性在本节的“说一说”栏目中，提出了“能不能规定弹簧某一任意长度时的势能为0势能”的问题。这个问题可与重力势能参考平面的选取相比较。如果我们规定了弹簧某一任意长度时的势能为0势能，在弹簧从0势能位置拉至某一位置的过程中，弹力所做的功就等于弹簧处于该位置的弹性势能。显然，这与规定自然长度为0势能时，从0势能位置拉至该位置的功是不同的。所以，弹簧在某一位置时的弹性势能是与0势能位置的规定有关的，弹性势能也具有相对性。取弹簧处于自然长度时的势能为0势能可以使弹性势能的定义最简单。第 5 页