备课资料
一、关于弹性势能的探究活动
在这项探究活动中,结论本身是次要的,重要的是在探究活动过程中有所收获,在猜想与假设、制定计划与设计方案、收集证据进行论证、合作、交流与评估等环节中体验科学探究活动的乐趣.
猜想弹性势能的决定因素时,不应局限于课本上的现成结论,而应该敢于进行求异思维.弹簧被拉伸时,其弹性势能仅仅可能与弹簧的伸长量l、弹簧的劲度系数k等因素有关吗?不是的!弹簧的材料、形状、环境的温度等因素都有可能与弹性势能有关.本次探究活动并没有强调设计实验收集数据,而是在猜想与假设的基础上,根据实际情况设计具体的方案,结合有关知识收集证据进行论证的.
在分析论证过程中,要勤于对论证过程的各个环节进行反思和评估,当结果出乎意料时,要敢于对论证过程中用到的经典知识提出质疑.事实上,许多科学上的重大发现,都是在这种困惑与反思中得出的.
在探究活动中应学会分工、合作与交流,明确自己扮演的角色和承担的任务,感受相互配合共同活动的意义,体现自己对集体的价值.
二、科学方法的应用
在探究活动中应学会灵活运用各种科学的研究方法来实现既定的目标.
类比法:分析弹性势能的决定因素时,重力势能是一个很好的类比点,因为二者同属于机械能,同样具备势能的一般特性,而且重力势能刚刚接触过,印象比较深刻.
在论证弹簧被拉伸过程弹性势能的表达式时,则用到了多种科学方法.分析弹性势能的表达式,首先应该想到弹力做功,弹力的功是弹性势能转化的量度,找到了弹力做的功,问题也就解决了.由于弹簧被拉伸时,各部分之间的弹力是相互作用的,可以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,就可以用拉力做的功来替代弹力做的功(替代法).由于弹簧被拉伸时,拉力随弹力不断变化,求拉力的功时,不妨利用以前求匀变速直线运动物体位移的经验(类比法),把整个运动过程分成许多小段(微元法),在每一小段上拉力可以近似认为是不变的(近似法),这样,就把求变力的功转化为求恒力的功了.将各小段上拉力的功进行相加求和时,则要灵活运用数学工具,在学过微积分知识以后,这一问题很容易解决,在现有知识水平下,则可以通过一些巧妙的途径来解决.例如利用力—位移图象所围的面积来计算拉力的功(图象法),就可以达到预期目的.
三、保守力与非保守力
大小和方向完全由物体间相对位置确定的，且做功多少只由始末位置所决定，而跟路径无关的力叫做保守力（conservative force）.保守力对物体做功的多少取决于物体始末位置，如果在该力作用下，物体的运动沿闭合路线绕行一周回到了起始位置，则所做的功为零.[ ]
万有引力（包括重力）、弹力等属于保守力.物体系确定后保守力和物体的运动状况无关，其大小和方向由相互作用物体的相对位置所确定.例如，物体确定后，重力的大小决定于它离开地面的高度，方向竖直向下，而和物体以什么样的速度运动无关，和物体运动速度的大小和方向如何变化无关.保守力和物体系的势能有着极为密切的联系.保守力做正功，则物体系的势能减少；反之，则物体系的势能增加.而且相对两个位置之间，功能一定，势能差一定.所以物体间存在保守力是物体系具有势能的条件.系统的各物体在只受保守力作用的情况下，其机械能守恒.保守力的功和势能变化的关系为：W保=Ep1-Ep2.这里的Ep2和Ep1表示终点和起点的势能.当W保＞0时，保守力做正功，Ep1-Ep2＞0，物体系统的势能要减少；当W保＜0时，保守力做负功，Ep1-Ep2＜0，物体系统的势能就要增加.保守力的功决定于物体系势能的变化量，在实际问题中涉及的只有两个状态的势能差，而不是某一状态势能的绝对值.
做功多少和物体运动路径有关的力叫非保守力，即耗散力.非保守力做功就不能由物体的始末位置决定，而和物体的运动路径有关.
例如，人推车是克服摩擦力做功，摩擦力是非保守力，人推车对车做的功并不与车向哪个方向运动有关.又如，空气对运动物体的阻力，其方向随着物体运动的方向改变而改变，它的大小随物体运动速度增大而增大.非保守力不像保守力，对于两个位置之间，力对物体做功没有确定的值，从而相应的两个位置之间没有一定的能量差，所以非保守力和物体系的势能没有联系.物体在有非保守力作用时，其动能与势能之和（机械能）不再守恒.质点运动时做负功的非保守力也称为耗散力.除空气阻力外，爆炸力、内燃机气缸中气体对活塞的推力都是耗散力.耗散力之所以命名为“耗散”，是由于这种力所做的功一般是跟机械运动转化为非机械运动（如热运动）紧密联系在一起.
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