高中物理重力势能教案设计

2019-12-081190

　　高中物理重力势能教案设计一

　　教材分析：

　　本节教材首先提出重力势能的基本定义，指出物体由于被举高而具有的能为重力势能，接着引出在物体被举高的过程中，伴随着重力做功，然后通过分析重力做功与路径无关的特点，推导得出重力势能的表达式。最后教材又安排了重力势能的相对性以及重力势能是与地球系统共有的特点这部分知识，以便完善和加深学生对重力势能的理解。

　　新教材在知识安排上与老教材相比有很大不同。老教材在给出“功是能量变化的量度”这一结论后探究重力做功与重力势能的变化关系，从而引出重力势能。而新教材对这一思想的引入采用的是逐渐渗透的方式。在对生活中生动实例的定性分析以后，引入重力做功，给出重力势能的表达形式，让学生在阶梯式的学习中自己寻找“功与能量”的关系。提升了学生对物理知识的兴趣，锻炼了学生的物理思维能力。

　　学生分析：

　　高一学生对事物的认知还停留在具体的形象思维上，抽象的逻辑思维的建立还需要时间。所以在教学中我们要借助图片视频等直观手段逐渐引入抽象的物理概念。

　　重力势能是学生在初中已经接触过的，但当时只停留在定性的分析上。新课应注意对知识从定性到定量的转化。

　　教学目标分析：

　　知识目标

　　理解重力势能的概念，会用重力势能的表达式计算。

　　会推导重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。

　　知道重力势能的相对性。

　　技能目标

　　根据功能关系，推导出重力势能的表达式

　　学会从功能关系上解释和分析物理现象。

　　情感目标

　　渗透从对生活中有关物理现象的解释，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。渗透社会公德教育，让学生认识到高空抛物的危害。

　　教学重点：

　　重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。

　　教学难点

　　重力做功与路径无关及重力势能的相对性。

　　教具准备：

　　Ppt课件，装沙的小桶，大小质量各异的3个小球

　　教学过程设计

　　步骤 教师活动 学生活动 设计目的 新课引入 情景引入：

　　故事引入：在荒芜的海岛上，饥饿的小猴捡到了一个核桃，请同学们帮小猴想想，要怎样才能把核桃打开。

　　情景引入：纷飞的雪花一直是大家的最爱。我们爱它的白爱它的软，但是有时就是这看似温柔柔软的皑皑白雪却给我们带来灭顶之灾。——这就是雪崩。(出示幻灯片图片)

　　提问：为什么漂亮柔软的雪具有如此大的破坏力呢?是因为它具有潜在的能量，一有机会它就会把能量释放出来。我们把这种能量叫做重力势能。

　　定义：地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量，我们把这种能量叫做重力势能。?用EP表示。

　　学生可能的答案：用石头砸开;把核桃摔开等。 让学生从生活实际中感受重力势能的存在，以及这种能量的普遍存在。 新课教学 重力做功

　　提问：我们知道物体由于被举高而具有的能叫重力势能。那么重力势能的大小与哪些因素有关呢?也就是什么样的物体具有较大的重力势能呢?大家可以根据自己的生活实际，大胆的做出猜测，并说说你的理由。

　　实验定性验证：(教师演示)

　　将大小相同，装有相同水的瓶子从不同高度下落，使其穿过蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。

　　将大小相同，装有不同水的瓶子从相同高度下落，使其穿进蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。

　　师：那么我们可不可以通过重力做功来寻找一下重力势能的具体表达式呢?请同学们计算一下三种情况下重力所做的功。

　　质量5kg的物体自由下落10米

　　质量5kg的物体从高10米倾角30度的斜面滑到斜面底端

　　质量为5kg的物体从高10米的不规则斜面下滑到底端

　　师：同学们观察上面三种情况下重力所做的功，发现他们有什么共同点和什么不同点吗?

　　师：通过上述的计算，我们可以得到这样一个结论：

　　物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而与物体运动路径无关。

　　即：WG=mgh1—mgh2

　　重力势能

　　从上式大家可以看出，mgh这样一个物理量它即与重力mg有关，又与物体所处的位置h有关，并且mgh随高度的增加而增大，随质量的增加而增大，符合我们对重力势能的猜测。因此，我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用Ep表示，即

　　Ep=mgh

　　1、重力做功与重力势能的变化 WG = mgh1-mgh2= Ep1 - Ep2

　　重力做功WG

　　(正、负)

　　重力势能Ep

　　(增加、减少)

　　重力做功和重力势能变化的关系

　　物体上升

　　负

　　增加

　　物体克服重力做的功等于重力势能的增加

　　物体下落

　　正

　　减少

　　重力做的功等于重力势能的减少

　　2.重力势能的相对性

　　师：请同学们讨论一下，将质量是2kg的小球放在2楼的地面上，该球的重力势能是多少?一直g取10米每二次方秒，每层楼高3米。

　　师：大家得到的答案不同，主要原因是大家选择的高度起点不同，也就是我们所说的参考平面不同。

　　从大家的计算可以看出，如果不选择参考平面，重力势能的值也是不确定的。所以选择参考平面应该是我们确定重力势能的第一步。

　　确定重力势能的方法：

　　选择参考平面——高度为0的面，也即重力势能为0的面。

　　在参考平面上方的物体高度为正值，重力势能也是正值;

　　在参考平面下方的物体高度为负值，重力势能也是负值。+、-表示重力势能的大小。

　　参考平面的选取是任意的，一般从研究问题的方便出发来选择，很多时候我们选地面为参考平面。

　　例题：如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m.请按要求填写下表.(g=9.8m/s )

　　参考平面

　　小球在A点重力势能

　　高中物理重力势能教案设计二

　　教学目标 知识目标 1、理解重力势能的概念，会用重力势的定义进行计算。

　　2、理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关 。

　　3、知道重力势能的相对性。 能力目标 1、根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式;

　　2、学会从功和能的关系上解释和分析物理形象。 德育目标 渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。 教学重点 重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。 教学难点 重力势能的系统性和相对性 课程类型 新授课 教学方法 实验观察法、分析归纳法、讲练法 教学用具 ppt课件，电子教鞭 课时安排 1课时

　　教　　学　　步　　骤

　　导入新课 曾经读过一篇文章，叫做《汕头的雪》，汕头也会下雪吗?

　　汕头也会下雪，与众不同的雪——木棉棉絮。南方的人，对北方的雪总有一些期待，我也不例外。

　　有哪些同学见过北方的雪吗?

　　洁白无垠的雪，总让人浮想联翩，也让人向往，但是，令人想不到的是，它也具有惊人的破坏力：

　　例1：2002年9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成100人失踪(附图片)

　　例2：四川丹巴亚丁雪崩(附图片)

　　如此美丽的雪花，怎么会有这么大的破坏力?雪崩为什么会有这么大的能量?

　　浩瀚夜空，点点繁星，当我们在欣赏璀璨星空的时候，绝不会想象到它们也会给地球带来巨大的伤害：

　　美国内华达州亚利桑那陨石坑，5万年前，一颗直径约为30～50m的铁质流星撞击地面，它的爆炸力超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个大坑，据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。(附图片)

　　陨石为何具有这么大的能量?这些能量与什么因素有关?

　　雪崩和陨石都有一个特点，具有一定的高度。

　　学习了中学物理后，我们知道物体由于被举高而具有的能量就叫做重力势能，物体的重力势能的大小与什么因素有关呢?

　　小实验(视频)：

　　实验一：相同质量的小球，从不同高度下落。

　　实验二：不同质量的物体，从同一高度下落。

　　学生观察后得出结论：

　　实验一：质量一定时，高度越高，重力势能越大。

　　实验二：高度一定时，质量越大，重力势能越大。

　　要研究重力势能，就不能脱离对重力做功的研究 新课教学 一、重力做功

　　讨论小球竖直下落，重力所做的功

　　物体由A运动到B，重力做功mgh

　　讨论小球沿斜线下落，重力所做的功

　　物体由A运动到B，重力做功mgh

　　3、讨论小球沿曲线下落，重力所做的功

　　物体由A运动到B，重力做功mgh

　　综合以上三种情况，可以得到结论：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。

　　即 WG =mgh1- mgh2

　　二、重力势能：

　　结合功和能的关系，我们可以分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，并且经过推导又得到重力所做的功等于mgh这个量的变化，所以在物理学中就用mgh这个式子来表示物体的重力势能。

　　重力势能：物体凭借其高度而具有的能量 EP=mgh

　　1、重力做功与重力势能的变化 WG = mgh1-mgh2= Ep1 - Ep2

　　重力做功WG

　　(正、负)

　　重力势能Ep

　　(增加、减少)

　　重力做功和重力势能变化的关系

　　物体上升

　　负

　　增加

　　物体克服重力做的功等于重力势能的增加

　　物体下落

　　正

　　减少

　　重力做的功等于重力势能的减少

　　【练习】

　　一质量为5kg的小球从5m高处下落， 碰撞地面后弹起， 每次弹起的高度比下落高度低1m， 求：小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功?重力势能如何变化? (g=9.8m/s )

　　解略 新课教学 讨论课本P60中的“说一说”。

　　2、确定重力势能的大小

　　学生分组讨论：一栋三层高的楼房，每层的高度3m，将一个质量为5kg的小球放在三楼阳台的栏杆上，栏杆的高度是1m，求小球的重力势能。( g=9.8m/s2 )

　　不同学生得到的重力势能数值可能不同。

　　这是由于所选高度的起点不同而造成的。

　　我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面

　　确定重力势能的方法：

　　①先选定参考平面(0势能面)

　　②在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值;

　　高中物理重力势能教案设计三

　　教材分析

　　【本课在教材中的地位】

　　本节课是人民教育出版社出版的《物理 2》(必修)中，第7章第4节“重力势能”中的内容。“重力势能”是下节“机械能守恒定律”的知识基础，是本章的一个重要知识点。本节进述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系。由于与动能定理的表述不一致，学生往往不易理解，教学时最好能结合一些实例，从功能关系、能量转化的角度分析，解开学生的困惑，为下节讲机械能守恒定律及能量转化和守恒定律做好准备。 学情分析 1.高一学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片、视频画面来支持。

　　2.学生在初中时已接触过重力势能的概念，在高中阶段要定量的学习重力势能及体验建立过程。

　　3.学生已学习了功的概念和计算方法。通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。

　　设计思想 首先，引入重力势能概念时着重体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本概念，通过一些自生活实例，让学生体验到高处物理具有潜在的能力——重力势能。通过实验，体验重力势能与哪些因素有关，引导得出重力势能的公式。

　　接着，以例题计算引出高度具有相对性。重力势能与高度有关，在研究重力势能时应选取参考平面或零势能面。在零势能上，物体的重力势能为零，解释重力势能“+” “—”号的含义。

　　其次，在掌握了势能零点的基础上，通过一道分组计算，发现，选取不同的是势能平面，计算得出的重力做功的大小是一样的，从而得出结论：选择不同的参考平面，物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的，并不随参考平面的改变而改变，即重力做功具有绝对性

　　最后，通过例题，引导学生得出重力势能与重力势能变化的关系。推出的WG = mgh初 – mgh末，得出结论，正功势能减少，负功势能增加。

　　教学目标 [知识目标]

　　1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.

　　2.理解重力势能的变化和重力做功的关系。?

　　3.知道重力势能的相对性.?

　　[能力目标]

　　通过回忆前面的知识，为新的学习打下基础;

　　结合已有工具，配合教师的引导，让学生自己推导关系，发现新的学习;

　　过程中配合练习，加深学生对公式、结论的理解和应用，同时发现新的知识

　　[情感目标]

　　1.本节课重点培养学生，运用已有知识解决当前问题的能力，通过教师的铺设、引导，鼓励学生发现学习，培养学生独立解决问题的能力，了解物理的研究过程，对物理产生更大的兴趣。

　　2.渗透社会公德教育：预防高空坠物的危险 教学重点 重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。 教学难点 重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。

　　教学方法

　　实验观察法、分析归纳法、讲授法 教学流程 教具准备 PPT课件、电子教鞭、标有刻度的塑料管(每个刻度4厘米)、两个质量和大小不相同的沙袋、装有沙子的瓶子、固定在筷子上的泡沫片、

　　教学时间 40分钟 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 时间 引入新课 播放雪崩视频?

　　提问：为什么圣洁漂亮的雪一旦形成雪崩，就会有如此大的破坏力?

　　这种能量是什么能量?那么它的能量是从哪里来的?为了能理解以上问题这节课我们就来学习新的内容——重力势能(板书) 学生回答

　　联系实际，激发学生的兴趣，引发学生思考。

　　带着问题引入新课

　　3分钟 展示目标 1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。(重点)

　　2.理解重力势能的变化和重力做功的关系。(重点)

　　3.知道重力势能的相对性和系统性。(难点)

　　听教师解读，并记录 让学生明确学习目标 1分钟

　　进行新课

　　一、重力势能 1.重力势能

　　什么是重力势能?阅读课本。从而引出重力势能的定义

　　重力势能：物体处于一定的高度具有的能量叫重力势能。 用EP表示。

　　并提出问题：影响重力势能的因素有哪些呢?

　　学生思考讨论交流进行分析得出定义

　　猜想与假设 通过对运动实例的观察与分析。 2分钟 2、重力势能大小

　　演示实验【提供实验器材：标有刻度的塑料管(每个刻度4厘米)、两个质量和大小不相同的沙袋、装有沙子的瓶子、固定在筷子上的泡沫片】

　　在一个透明的塑料瓶子内装上沙子。

　　实验一：将同一个沙袋从不同的高度释放，观察泡沫片在沙子中下陷的深度。

　　实验二：用大小不同的两个沙袋从同高一度释放，观察泡沫片在沙子中下陷的深度。

　　学生回答观察的现象：沙袋的释放高度越大，泡沫片在沙子中下陷的深度越大。沙袋的质量越大泡沫片在沙子中下陷的深度越大。

　　归纳上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越高，重力势能就越大。

　　物理学中就用mgh这个式子来表示物体的重力势能.?

　　(板书)：重力势能公式：EP=mgh

　　3. 重力势能的单位是焦耳。

　　4. 重力势能是标量

　　5.相对性(板书)

　　例题：

　　一个质量为10kg的投影仪，把它吊在一张高1m的桌面上空2m处，这个投影仪是否具有重力势能呢?此投影仪的重力势能是多少呢?(取g=10m/s2)

　　重力势能与参考平面的选择有关，其数值由参考平面的改变而改变

　　(板书)

　　上方

　　参考平面

　　下方

　　计算重力势能之前需要先选定参考平面。

　　例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m.请按要求填写下表.(g=10m/s2)

　　结论：

　　选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值不同

　　重力做功的多少和重力势能的变化与参考面的选择无关

　　学生回答观察的现象：沙袋的释放高度越大，在泡沫片在沙子中下陷的深度越大。质量大的泡沫片在沙子中下陷的深度越大

　　动手计算，让两个同学上讲台把答案写出

　　认真听讲并记录笔记

　　认真做笔记

　　思考、动手计算

　　训练学生的观察及总结归纳能力

　　培养学生学与致用的能力