由“探究弹性势能的表达式”的过程谈对新课标的认识，本文主要内容关键词为：势能论文,表达式论文,标的论文,弹性论文,新课论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
新课标要求：教师在教学中要重视引导学生学会探究式学习，尤其要注重让学生体会探究的过程和所用的方法。下面就以普通高中课程标准实验教科书《物理》（必修2）第五章第五节“探究弹性势能的表达式”的教学过程为例，谈谈对新课标的认识。
一、提出问题
本节内容的教学目的就是要让学生体会“探究弹性势能的表达式”的过程和所用方法。那么，探究过程该从何处着手呢？首先，让学生依据生活经验，并辅以橡皮筋弹出纸飞机的演示实验，引导学生猜想：发生弹性形变的物体所具有的弹性势能与哪些因素有关。学生甲猜想：与形式变物体的形变量，如橡皮筋被拉伸的长度有关，或与弹簧被压缩的长度有关。学生乙猜想：以弹筑为例，弹性势能的大小与弹筑的劲度系数有关。经过讨论，很自然过渡到问题的提出：以弹簧作为研究对象，其弹性势能可能与弹簧的形变量大小和劲度系数有关，那么其表达式又是什么呢？
二、设计实验
根据问题去选择实验器材，设计精巧的实验进行研究是完成问题探究的重要环节。在这节实验课中，实验桌上预置了许多器村：长短相同而粗细不同的弹簧若干、小车、导轨、韧度大的细线、刻度尺等等。同学们经过共同讨论，挑选了如下器材：弹簧、细线、小车、导轨、刻度尺，并设计好实验装置如图1所示。接下来的工作就是如何进行实验。然而弹簧的弹性势能显然无法直接测出，这又该怎么办呢？此时教师的引导作用就该适时地发挥作用了，教师可提出这样的问题：什么叫物体具有能？学生丙回答：物体具有做功的本领，我们就说这个物体具有能。那么，当我缓慢拉动小车时，拉力做功，弹簧形变，弹簧具有了弹性势能
（如图2），这一过程不是本节课需要讨论的重点，
。
不过在实验之前，还需对
进行简要的分析，由于
是定值，问题的讨论就进一步简化成讨论l与k、x的关系了。根据控制变量的思想：
(1)保持k一定，研究形变量x与小车在方向上通过的位移大小l的关系，先取粗细、材料一样的弹簧。
(2)控制形变量x不变，研究k与l的关系，先取3根长度相同、材料相同、粗细不同的弹簧进行实验。
三、进行实验并获取数据
1.保持k一定，研究形变量x与小车在方向上通过的位移大小（如表1的所示）
表1
在实验中提醒学生注意：(1)细线一定要水闰，这样才能保证弹簧不扭曲，弹力与形变量在一条直线上，以减小误差。
(2)细线要足够长，自然状态的弹簧要稍短些，否则小车会在运动速度没有减为零时被弹簧阻挡，使
的测量不准确。
2.控制变量x不变，研究k与l的关系（如表 2的所示）
表2
选取3根长度相同、材料相同、粗细不同的弹簧分别做实验，缓慢拉动小车控制每只弹簧的形变量x一定，记录小车此时的起始位置
，然后撤去拉力使小车在弹力作用下运动，小车克服摩擦力做功，直至静止，记录小车静止时的位置。
由此，实验前的猜想得到了验证。
四、类比与推理
在弹性势能的大小与k、x的定性关系得到了验证后，弹性势能的定量表达式仍没有得到。但我们知道，弹力做功与弹性势能的变化有关，能否从弹力做功入手，通过与重力做功和重力势能变化的关系进行类比得到的表达式，即
·x成立否？回答是否定的，因为这里的弹力
是一个随弹簧的伸缩量x而发生变化的力，那么又如何处理变力做功的问题呢？根据胡克定律=kx，由于劲度系数时同一根弹簧是定值，因而 -x图象如图7所示，即随x的变化是均匀的。
这时教师可引导学生通过与匀变速直线运动的v-t图象求位移大小的处理方法相类比，求变力的功，推理思想是微元法。
如图8所示，在很小的一形变量△x上，可视为恒力，△x越小， 越接近恒力，既然v-t，图象下方所围三角形的“面积”数值上可表示一段时间t内位移的大小，那么F-x图象下方所围成的三角形“面积”数值上也可表示为变力所做的功，即
，
的得出也就水到渠成了。在推导出弹性势能的表达式后，教师强调：无论是伽利略的理想实验，还是牛顿第一定律的最终得出都离不开科学的推理，虽然我们未能从实验直接导出的表达式，但只要我们的推理符合科学，那么所得的结论同样是真实可信的。
五、总结与收获
这节实验课，同学们通过探究的方法解决了“弹性势能的表达式”的导出问题。在整个过程中，大家真正体会了探究式学习的全过程：即提出问题——猜想——设计和进行实验——数据处理——分析和推理的过程。在关键的实验过程中，我们还采用了转换的思维方式；在理论推导中又重温了类比的思想。当我们最终得出弹性势能的表达式后，同学们实实在在地感受到探究式学习的生动有趣，这为他们在今后的学习中，对其他物理规律的探究，乃至将来进行某领域的科学研究打下了良好的基础。课后的师生交流中，大家有一个共识：课程改革正在轰轰烈烈地向前推进，我们应不失时机地积极地投身到这改革的浪潮中去，经受锻炼，真正做到在实验中不断改进和完善教师的教法，在学习和摸索中不断发展学生的学法。只有这样，新课标的达成才有希望，我国的教育事业才会蒸蒸日上。