新版人教版高中物理必修二同步教学计划第七章机械能守恒定律第五节探究弹性势能的表达方式【教学目标】知识与技能了解弹性势能的概念和意义,学会计算变力所做功的思维方法。过程与方法1、猜测哪些因素与弹性势能的表达有关,培养学生科学预测能力。2、了解计算拉力所做功的方法,了解微分思维和积分思维在物理学中的应用。情感、态度与价值观通过弹性势能公式的探究过程与方法,培养学生探索知识的欲望和学习兴趣,体会弹性势能在生活中的意义,提高物理学在生活中的应用意识。【教学重点】探究弹性势能公式的过程和方法。 [教学难点] 推导拉伸弹簧时,运用微分思维与积分思维,解决拉力所做功的表达式。 [教学时长] 1小时 [探究学习] 引入新课 教师活动: 1.演示:装置如图:把一木块顶在弹簧上,压缩后松手,弹簧会将木块推开。 用一根硬弹簧与一根软弹簧分别做上述实验,压缩后松手,观察现象。 学生活动: 观察并描述实验现象 现象一:同一根弹簧,压缩程度越大,弹簧将木块推开的越远。 现象二:两根长度相等的软硬弹簧,压缩到相同程度时,硬弹簧将木块推开的越远。师生共同分析,得出结论: 以上实验中,弹簧被压缩后会变形,当它恢复原状时,可以对木块做功,因此它具有能量,这个能量叫做弹性势能。 教师活动: 多媒体演示(杆中的弹性势能),发生变形的物体都具有弹性势能。请再举出一些物体具有弹性势能的例子: 学生活动: 观察课件演示,发生变形的物体都具有弹性势能,思考并举例说明: a. 缠绕的弹簧 b. 拉伸或压缩的弹簧 c. 击球的网球拍 d. 拉开的弓 【导言】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什么?这节课,我们将对这些问题进行探究。
新课讲解 教师活动:我们研究重力势能时,从哪里入手分析呢?这对于我们讨论弹性势能有什么启示? 学生活动:思考后回答 我们研究重力势能时,都是从重力所作的功开始分析的,讨论弹性势能时,要从弹力所作的功分析开始。 点评:通过知识的迁移,找到探索规律的思维方法,养成良好的思维习惯。 教师活动:当弹簧的长度为原始长度时,它的弹性势能为零,弹簧被拉伸或压缩后,它就有弹性势能,我们只研究弹簧被拉伸时的情况。 在探索过程中,我们需要按顺序解决哪些问题?请大家快速阅读课本,找出这些问题。 学生活动:阅读课本,找出探索过程中需要按顺序解决的问题,从总体上把握探索的思路。 教师活动:听取学生回答,进行进一步的指导。 (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(或缩短)成正比?理由是什么? (2)高度h相同时,物体的质量越大,重力势能越大,不同的弹簧,弹性势能是否有类似的情况? (3)关于弹性势能的猜测,并不能告诉我们弹性势能的表达式,这样的猜测有实际意义吗? 学生活动:思考问题贝语网校,学生代表发言。 教师活动:听取学生汇报、点评,并回答学生可能提出的问题。 提出问题:重力做功时,重力势能发生变化,重力所作的功在数值上等于重力势能的变化量。
那么,弹力所作的功和弹性势能的变化之间有什么关系呢?学生活动:思考问题,学生代表发言。教师活动:听取学生汇报,进行点评,并回答学生可能提出的问题。提出问题:引力是恒定力,引力所作的功等于引力与物体沿垂直方向移动的距离的乘积。那么,在拉长弹簧时,拉力所作的功怎样计算呢?阅读课本,在练习册上画出图,写出整个过程中拉力所作功的表达式。学生活动:阅读课本,思考拉力所作功的计算方法。选出一位代表发表自己的看法。点评:通过学生的阅读,培养学生的阅读理解能力;通过学生对变力做功方法的探索,初步形成变量微分解法的物理思维方法。教师活动:听取学生汇报,演示学生的解题过程,并回答学生可能提出的问题。提出问题:拉力所作功的总和如何计算?Fl图下梯形的面积能不能表示功?在练习册中写出拉力所作功的表达式。学生活动:在练习册中画出Fl图,推导拉力所作功的表达式。教师活动:听取学生汇报,演示学生的推导过程,回答学生可能提出的问题。点评:在处理匀加速直线运动的位移时,以前是用vt图下梯形的面积表示位移;这里用Fl图下面积表示功,可以培养学生的知识迁移能力。但要明白弹簧的长度和伸长量的区别,l表示伸长量,Fl图下三角形的面积表示功。
【课堂训练】一、弹性势能的理解【例1】一根垂直弹簧下端固定在水平地面上,有一小球从弹簧正上方高度h处自由落体到弹簧上端,如图所示,经过几次反弹后,小球最后停在弹簧上某一点A。则()A.h越大,弹簧在A点的压缩量越大B.弹簧在A点的压缩量与h无关C.h越大,小球最后停在A点时弹簧的弹性势能越大D.小球刚到达A点时弹簧的弹性势能大于小球最后停在A点时弹簧的弹性势能分析:当小球最后停在A点时,通过受力分析,小球受自身重力和弹簧弹力的作用。根据弹力公式F=kl,可得出A点处弹簧的压缩量与h无关,弹簧的弹性势能与h无关。 答案B 二、不同能量之间的转化 【例2】如图所示,表示撑竿跳高的几个阶段:助跑、起竿、过单杠。试定性地解释这几个阶段中能量的转化。 分析:助跑阶段,运动员体内的化学能转化为人体和撑竿的动能;起跳时,运动员的动能和体内的化学能转化为人体的重力势能和撑竿的弹性势能。随着人体的继续上升,撑竿的弹性势能转化为人体的重力势能,使人体升过单杠;过单杠后,运动员的重力势能转化为动能。 【课后总结】探究弹性势能的表现形式 1.弹性势能定义:物体因弹力相互作用而产生弹性变形的各部分之间的势能。 2.弹性势能的表现形式Ep=1/2kl2,与重力势能比较。 全国最大最全的教学课件资源网::,【先秦古乐】我们的祖先和世界上许多民族一样,经历了几十万年的原始氏族公社生活。
氏族公社分为母系和父系两个阶段。我国地域辽阔,各地都发现了古人类活动的遗迹,但其历史发展却不平衡。各个历史阶段各种文化的存在和延续有始有终、有长有短,关系复杂。一般来说,较早的新石器时代文化遗存有距今约6000年的长江流域的河姆渡文化和黄河流域的裴李岗文化、大汶口文化、仰韶文化、马家窑文化等。它们的音乐遗存证明黄河、长江流域是中国民族音乐文化最早的发祥地。距今约5000年前后,各种氏族、部落相继进入晚期氏族社会,音乐文化已得到显著发展。属于这一时期的龙山文化、青龙泉三期文化、良渚文化遗址出土的原始乐器均可作为证据。先民在漫长的原始社会中创造了原始音乐。从现存的古代传说中可以看出,音乐源于劳动,并与巫术、原始舞蹈、诗歌融为一体,为劳动实践和氏族集体利益服务。中国古书中记载的“百兽领舞”、“五谷丰登”等传说,都表明它们与先民的祭祀、狩猎、畜牧、农耕有关。在各个文物区都出土了原始乐器,如陶制陶笛、用动物肢骨制成的“骨笛”、陶制角、鳄鱼鼓、陶制钟等。自公元前20世纪夏朝开始,我国历史进入奴隶社会。 夏文化仍在不断探索之中,夏朝以后的商朝(约公元前17世纪—公元前11世纪)和西周(约公元前11世纪—公元前770年)是灿烂的青铜文化的鼎盛时期。
音乐达到了较高的水平,出现了“桑林”、“胡”(hú音hu)、“吉”(jiè音节)、“大舞”等音乐和舞蹈,出现了更多的乐器。此外,还产生了各种音阶和调式,创造了十二音,已经有了绝对音高和半音的概念,对摆线调音有了初步的认识,也建立了一些音乐教育。春秋战国时期(公元前770年—公元前221年)是我国由奴隶社会向封建社会转变、封建社会初步形成的时期。当时,各国处于战乱状态,数百个小国逐渐合并为几个大国,为我国建立统一的多民族封建国家奠定了基础。这一时期,由于铁制工具的使用,各国的农业、手工业和商业都得到了迅速发展。各地区、各民族在经济、文化方面的相互交流和影响,也促进了音乐文化的发展。首先,在郑、卫、宋、齐、(今河南、山东)等国,商周旧乐《雅歌》开始失去过去至高无上的神圣地位,新兴民间音乐《筝声》日渐受到重视。《诗经》所载的十五首《风》和两首《南》、《小雅》中,很多都是各地贵族的优秀民歌或咏叹调。城市中的音乐生活也十分丰富,涌现出许多优秀的民间歌手和乐器演奏家。以编钟为主的钟鼓乐队得到充分发展。楚国南部、越国、云南等地的音乐文化相当发达。大诗人屈原写下的抒情诗、楚巫祭神时唱出的“楚音”——《九歌》、越巫裸体跪祭并歌唱的铜像、云南人民祭祀时敲击的铜鼓、羊角磬,仿佛让我们看到了南方艺术独特的魅力与风采。
春秋战国时期,乐理空前活跃,曾侯钟上的乐理铭文和《管子·地元篇》《吕氏春秋·隐录》中的三分失得法,记载了我国最早的乐理演算方法。在音乐美学方面,儒家孔子、荀子、公孙尼重功利、重理性;道家老平、庄周重艺术、重精神。他们的观点对以后中国音乐的发展影响深远。1、“百兽引舞”与“凤舞古乐”先秦经典《尚书》记载了“击石击石,百兽引舞”的传说。大约几万年前,我们的祖先开始进入以渔猎为生的母系社会。劳动之余,需要抒发和抒发生活、劳动中的感情,用艺术的形式再现了当时手持武器与野兽搏斗的情景,于是就产生了以狩猎为祭祀内容的原始歌舞音乐。所谓“击石高中物理弹性势能的,百兽齐舞”,就是古代人们击打石块装扮成各种野兽,进行祭祀歌舞的生动写照。近年来,青海省大通县上孙村出土了一件新石器时代的舞蹈纹彩陶盆,盆的内壁上绘有三排舞者,每排五人,围成一个圆圈,围绕盆边,下面有四条平行的条带,代表水面。盆里盛满水后,这些舞者仿佛在河边,摆动着身上装饰的兽尾,欢快地歌舞。从画面上看,舞者们神态逼真,跳跃动作富有节奏感,是我们了解原始社会歌舞的生动形象素材。至于所击打的石头,可能最初是原始的石制生产工具,后来逐渐演变为祭祀时伴奏歌舞的礼器。
近年来,在山西夏县东下峰夏代文化遗址发现了一种较为古老的“石磬”(图2)。其上部有一圆形孔,用于挂桂,有长期使用的磨损痕迹。整体十分粗糙,有的边缘十分锋利,形似耕作用的石犁。我们曾把它挂起来敲击,至今仍能发出清脆洪亮的声音。测音结果表明,其音高约为6000至7000年前。在长江流域和黄河流域,我们的祖先经济生活发生了很大变化,除了狩猎,还开始种植谷物、饲养牲畜。社会生活的变化还反映在音乐上。相传在一个叫葛天师的氏族中,流行一种集体歌舞,表演时,三人手握牛尾巴,脚踩牛尾,以歌自娱。商代甲骨文的“舞”字写为“ ”或“ ”,形似一人两手捧着牛尾跳舞,表现了当时人们跳舞的形象。据《吕氏春秋》记载,这种舞蹈所唱的歌谣有《在民》《玄鸟》《岁草木》《焚吾鼓》《净天长》《大地公》《仪狄德》《宗亲受之记》八首。其中《焚吾鼓》祈求五谷丰登;《岁草木》祈祷草木茂盛;《宗亲受之记》希望牲畜繁多;《净天长》和《仪狄德》则是赞美天地的功德,反映了先民对天时、地利对于农耕需要的重视; “大地的德”、“在民”、“玄鸟”等,歌颂祖先和图腾(氏族的象征)。
原始社会时,人们对许多自然现象,如生死、风雨、雷电等还不能理解,为了更好地生存,人们往往在一定的时节举行各种宗教仪式,载歌载舞,祈求祖先、天(蟹)地、图腾等赐福,希望风调雨顺,避灾避灾,五谷丰登,牲畜兴旺。这八首歌都是在宗教仪式上演唱的,其内容说明农耕、畜牧业在人们的经济生活中已经占有重要地位。《凤舞鼓》等乐舞的音乐特点是什么?由于年代久远高中物理弹性势能的,已难考。似乎它与原始舞蹈结合紧密,可以推断节奏应该是它的基本因素。旋律可能比较简单朴素。古人记载原始歌曲“乐无变”(《盐铁论》),其旋律性不强,可信度较高。 2、治水歌——《大夏》《大夏》据说是我国由原始社会向奴隶社会过渡时期产生的著名歌舞。约四千年前,黄河流域发生洪水,农田无法耕种,人民流离失所。传说当时部落联盟的首领舜任命荆来治理洪水。荆用筑堤的办法阻挡水流,但始终不能制服洪水。后来,舜又让鲧的儿子禹治理洪水。禹用了十年的时间日夜操劳,不敢懈怠,三次路过家门口而不进。最后,他疏通了三河五湖,开凿了龙门,让洪水顺利地向东流入大海。洪水退去后,禹亲自拉犁开荒,发展农业生产。为了庆祝治水胜利,歌颂禹的功绩,人们举行了盛大的歌舞仪式,人们表演的音乐和舞蹈后来被称为“大夏”。
春秋时期,南方吴国(今江苏苏州)有一位名叫季札的贵族,十分爱好音乐。有一次,他出使吴国,到鲁国(今山东曲阜)访问,听说鲁国保存着许多西周宫廷著名的乐舞,便请求前往参观学习。鲁国热情地为他演奏了《大夏》、《少》、《大雅》、《小雅》、《周南》、《召南》等古乐,以及郑、卫(今河南)、宾(读音bin)、秦(今陕西)、齐(今山东临淄)、卫(今山西)、陈(今河南安徽)等国的民歌《国风》。据说,演奏《大夏》时,每八名舞者站成一排,称为一“仪”(yì读音yi)。舞者头戴皮帽,上身袒露,下身穿白色短裙,右手执羽毛,左手握乐器“月”,边歌边舞。