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这节课开始,我们先观察两段视频,并在观察中思考:压弯的跳跃器、下陷的蹦床在形状上有什么共同的变化?【视频】有什么变化呀?是不是它们都发生了弹性形变。发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有了弹力的相互作用,也具有势能,这种势能叫做“弹性势能”。【PPT】
弹性势能蕴藏于生活中的很多物体【视频】,那么我们从何入手去研究弹性势能呢?【PPT】伟大的开普勒曾经说过这么一句话:“我特别喜欢类比,它是我最可靠的老师,因为它能给我们揭开自然界的各种秘密。”【PPT】在这里,开普勒为我们仙人指路,看来要揭开弹性势能神秘的面纱,我们要用到“类比”的研究方法。【PPT】我们知道重力势能,与物体的重力与所处高度h有关,那么弹性势能又会与哪些因素有关呢?【视频】通过视频,我们发现弹性势能与弹簧的形变量以及劲度系数有关【PPT】,那么怎样才能得到弹性势能的具体表达式呢?我们还是通过类比重力做功过程来分析。
【板书】
势能与力做功的关系;(弹力做功与路径无关。)
表达式;(①变力做功法:平均作用力;②F-X图像法:面积;③结论法:)
“四性”。(相对性:选原长为势能零点,压缩与伸长相同量弹性势能相等。)
【板书】
后记:“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。
习题:“弹簧摆”由于弹簧要伸长,故弹力做负功,弹性势能增大。
单摆——数学摆;
复摆——物理摆——圆锥摆;
牛顿摆
比较:重力势能与弹性势能
正如周恩来主席在万隆会议上所言,我们学习的方法也是一样。讲究“求同存异”。就是找到知识点之间的“共性”,分析出其所独有的“特性”。
共性:“四性”:相对性、变化绝对性、任意性、系统性。
特性:弹性势能——“对称性”:关于原点对称的两点势能相等。
定性分析:A→O→B:+5J→0→+5J:先减小后增大的过程;
定量分析:作EK—x图像,分析其走势:
①能量空间变化率取决于做功快慢,即做功的力的大小;
②根据数学函数表达式:EK=1/2kx2,是关于原点对称的开口向上的抛物线。
【板书】
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