图示为一个半径为R的均匀带电圆环，其单位长度带电量为η。取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的距离为x，以无限远处为零势能点，P点电势的大小为φ。下面给出φ的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的电势φ，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性进行判断。根据你的判断，φ的合理表达式应为（　　）。

阅读材料，根据要求完成下列任务。

材料一《普通高中物理课程标准（实验）》关于“胡克定律”的内容标准为：“知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律。”

材料二某版高中物理教材为“胡克定律”设计了如下实验。

当弹簧测力计挂钩下面没有砝码时，弹簧处于自由状态，指针指向零刻度。实验中，分别在挂钩下面挂上不同质量的砝码，同时测出指针向下移动的距离。整套装置垂直地面，保证砝码受弹力方向和重力方向平行。

以形变量x为横坐标，重力mg为纵坐标，把表格中的数据绘制到坐标系上，然后连接这些分散的点，使大多数点落在直线上。

材料三教学对象为高中一年级学生，学生已经学习了牛顿第一定律，掌握了物体受合外力静止的条件以及知道重力加速度g的大小。

（1）简述胡克定律的适用条件。

（2）结合所给材料，完成“理想弹簧形变量与合外力的关系”的教学设计，其中包括教学目标、教学方法、教学过程。（不少于300字）

根据下列材料，完成教学设计。

材料一下面是高中物理人教版（选修）3—1第一章第4节“电势能和电势，，内容节选。

第4节电势能和电势

我们已经建立了电场强度的概念，知道它是描述电场性质的物理量。倘若把一个静止的试探电荷放入电场中，它将在静电力的作用下做加速运动，经过一段时间以后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。我们知道，这是静电力做功的结果，而功又是能量变化的量度．那么，在这一过程中，是什么能转化成试探电荷的动能呢?为此，我们首先要研究静电力做功的特点。

静电力做功的特点试探电荷9在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点（图1．4—1），我们计算这几种情况下静电力对电荷做的功。

电势能在必修物理课中我们学过，正是由于移动物体时重力做的功与路径无关，同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能．从而也使重力势能的概念具有实际的意义。

同样地，由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。可用Ep表示。

材料二《新课程标准》要求：知道电势能、电势，理解电势差。

材料三学生已经学习了电场以及电场强度的概念．对于电场的性质有了初步的了解。

根据上述材料回答：

（1）比较静电力做功与重力做功，回答它们具有的共同特点是什么?

（2）根据上述材料，请从教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程等方面完成“电势和电势能”一节课的教学设计。（不少于300字）

案例：

下面是某位老师讲授“功的表达式”的教学片段。

师：初中我们学过做功的两个要素是什么?

生：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离。

师：在高中，我们把一个物体受到力的作用，且在力的方向上移动了一段位移，这时我们就说这个力对物体做了功。

生：恩，为什么要引入位移这个概念呢?

师：这很简单，位移有方向性，就有了正功和负功之分。现在我们来看问题一：物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，求力F对物体所做的功。

生：根据功的定义，这时功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积，W=Fs。

师：问题二：如果力的方向与物体的运动方向成理角呢?同学们要注意力和位移都是矢量可以分解。

生：把力分解成和位移方向相同的一个分量，就可以用定义求了，做的功是W：Fscosa。

师：对，这就是我们所说的功的表达式W=Fscosa，就是力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。

问题：

（1）对上述教学片段进行评析。

（2）针对教学片段存在的问题，设计教学片段让学生掌握功的表达式。

案例：

下面是关于超重和失重的教学片段。

教师：大家乘电梯时有什么感觉?

学生：感觉身体很不舒服。

教师：这种不舒服就是因为电梯加速上升或减速下降造成的，也就是我们今天要学习的失重和超重。

学生：恩。

教师：在弹簧秤下端挂一钩码，仔细观察钩码静止时、缓缓上升、缓缓下降时、突然上升和突然下降时弹簧秤示数的变化。

学生：静止时，缓慢上升、缓慢下降时，弹簧秤示数都基本上不变。

教师：突然上升或突然下降时会发生变化吗?

学生：会。突然上升时会变大，突然下降时会变小。

教师：对。那么我们能不能用我们所学的牛顿定律来定量地分析这个问题?

学生：可以用牛顿定律列方程。

教师：对．那么我们看看从中可以发现什么。

学生：恩。

问题：

（1）对这个教学片段进行评述。

（2）针对这个教学片段中存在的问题，设计新的教学片段帮助学生学习。

一质点沿x轴运动，其坐标与时间的变化关系为x=4t-2t3，式中x，t分别以m，s为单位，试计算：

（1）在最初2s内的位移和平均速度；

（2）2s末的瞬时速度：

（3）3S末的瞬时加速度。

把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间互相排斥，则A、B两球原来的带电情况不可能是（　　）。

假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为（　　）。

如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方，一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在0点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到0点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（　　）。

图示为一个半径为R的均匀带电圆环，其单位长度带电量为η。取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的距离为x，以无限远处为零势能点，P点电势的大小为φ。下面给出φ的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的电势φ，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性进行判断。根据你的判断，φ的合理表达式应为（　　）。

如图所示，容器A、B各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中水面高，打开阀门K后，A中的水向B中流，最后达到平衡，这个过程中（　　）。