高中物理人教版 (新課標(biāo))必修24.重力勢(shì)能教案設(shè)計(jì)-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

4　重力勢(shì)能文本式教學(xué)設(shè)計(jì)(一) 江蘇淮安楚州范集中學(xué)　宗建芳　本教案獲江蘇新課程教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng) 教學(xué)設(shè)計(jì)思想　　　　　首先由重力做功的特點(diǎn)，引入重力勢(shì)能的概念，這一認(rèn)知是逐漸建立起來(lái)的．通過(guò)幫助學(xué)生回憶，在“追尋守恒量”一節(jié)中，給出了勢(shì)能的定義，“重力勢(shì)能是物體憑借其位置而具有的能量”．啟發(fā)學(xué)生思考，請(qǐng)學(xué)生說(shuō)一說(shuō)重力勢(shì)能應(yīng)該與哪些物理量有關(guān)．經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生會(huì)得出，重力勢(shì)能應(yīng)跟物體在地球的相對(duì)位置有關(guān)，還應(yīng)與物體受到的重力有關(guān)．然后讓學(xué)生體會(huì)教材中所寫(xiě)的“看起來(lái)，物體所受的重力mg與它所處位置的高度的乘積mgh是一個(gè)有特殊意義的物理量”．它的特殊意義在于，它一方面與重力所做的功密切相關(guān)，另一方面它隨著高度的變化而變化，它恰恰是我們要尋找的重力勢(shì)能的表達(dá)式．接著教材中給出了圖7.44和圖7.45，可以根據(jù)這一問(wèn)題情景，編制具體的問(wèn)題，讓學(xué)生算一算，重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系．這樣可以使學(xué)生體會(huì)到，物體向上運(yùn)動(dòng)，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加；重力做了多少功，重力勢(shì)能就增加多少．物體向下運(yùn)動(dòng)，重力做正功，重力勢(shì)能減少；重力做了多少功，重力勢(shì)能就減少多少．其次由教材中給出的圖7.47分析出重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的位置有關(guān)，而這個(gè)參考面可以任意規(guī)定，所以重力勢(shì)能具有相對(duì)性．一般以解決問(wèn)題時(shí)簡(jiǎn)便為原則來(lái)選取零勢(shì)能面．最后由重力勢(shì)能的定義分析，重力勢(shì)能與物體和地球的相對(duì)位置有關(guān)．重力勢(shì)能屬于物體和地球組成的系統(tǒng)共有的．它的變化量與重力所做的功相對(duì)應(yīng)，所以是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，都是焦耳．教學(xué)內(nèi)容分析　　　　　與以往教材相比，本教材分析了重力做功與路徑無(wú)關(guān)的問(wèn)題．教材通過(guò)物體從A點(diǎn)到B點(diǎn)的不同路徑的計(jì)算，得出重力對(duì)物體所做的功只跟起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)的結(jié)論．學(xué)生對(duì)圖7.41和圖7.42兩個(gè)路徑計(jì)算重力的功并不困難，但是要使學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，仍然要學(xué)生親自動(dòng)手算一算這兩種情況下重力對(duì)物體做了多少功．對(duì)于物體沿任意曲線運(yùn)動(dòng)的情況，又一次用到了極限的思想．在有了以前求變速運(yùn)動(dòng)的位移的學(xué)習(xí)經(jīng)歷之后，學(xué)生對(duì)極限的方法會(huì)有一定的印象．該處仍只要求學(xué)生能“跟”來(lái)，并不要求學(xué)生自己去重復(fù)．因?yàn)檫@里主要強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)方法，讓學(xué)生看到我們可以站在更高的角度去處理問(wèn)題．與以往教材不同的是，本教材沒(méi)有生硬地給出“功是能量變化的量度”，而是在探究重力做功、探究彈簧的拉力做功和探究功與物體速度變化關(guān)系的過(guò)程中，不斷滲透這一思想的．教學(xué)目標(biāo)分析　　　　　 ★知識(shí)目標(biāo) 1．理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算． 2．理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無(wú)關(guān)． 3．知道重力勢(shì)能的相對(duì)性． ★技能目標(biāo) 1．根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式． 2．學(xué)會(huì)從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理形象． ★情感目標(biāo) 滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣． ★教學(xué)重點(diǎn) 重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系． ★教學(xué)難點(diǎn) 重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性．教學(xué)準(zhǔn)備　　　　　 Powerpoint設(shè)計(jì)整個(gè)教學(xué)流程．多媒體下載兩幅水力發(fā)電站的圖片．教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)　　　　　續(xù)表續(xù)表續(xù)表文本式教學(xué)設(shè)計(jì)(二) 山東省濟(jì)寧嘉祥二中　丁延禮教學(xué)目標(biāo)　　　　　知識(shí)與技能 1．理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算． 2．理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無(wú)關(guān)． 3．知道重力勢(shì)能的相對(duì)性，知道重力勢(shì)能是物體和地球所組成的系統(tǒng)共有的．過(guò)程與方法用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系，親身感受知識(shí)的建立過(guò)程．情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1．滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣． 2．培養(yǎng)學(xué)生遵守社會(huì)公德，防止高空墜物．教學(xué)重點(diǎn)　　　　　重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能變化的關(guān)系．教學(xué)難點(diǎn)　　　　　重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性．教學(xué)方法　　　　　啟發(fā)、引導(dǎo)、講練結(jié)合．教學(xué)過(guò)程新課導(dǎo)入　　　　　有句話是“搬起石頭砸自己的腳”，從物理學(xué)的角度看待這一問(wèn)題，搬起的石頭有了做功的本領(lǐng)，它就具有了能，這種能我們稱為重力勢(shì)能．我們今天就來(lái)學(xué)習(xí)重力勢(shì)能．新課教學(xué)　　　　　物體重力勢(shì)能發(fā)生變化時(shí)，必然牽扯到重力做功，物體下降時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減?。晃矬w被舉高時(shí)，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增大．因此認(rèn)識(shí)重力勢(shì)能，不能脫離對(duì)重力做功的研究． 1．重力做的功重力做功與什么因素有關(guān)呢？我們現(xiàn)在就通過(guò)下列三種例子來(lái)探究一下．圖甲　物體豎直向圖乙　物體沿傾斜直圖丙　物體沿任意路徑下運(yùn)動(dòng)，高度從線向下運(yùn)動(dòng)，向下運(yùn)動(dòng)高度， h1降為h2 高度從h1降為h2 從h1降為h2 (圖中沒(méi)有畫(huà)出重力的方向) 　　思考：你認(rèn)為這三種情形中哪個(gè)比較容易做呢？圖甲：重力做功WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2 圖乙：重力做功WG＝mglcos θ＝mgΔh＝mgh1－mgh2 圖丙：本圖中小球做曲線運(yùn)動(dòng)，怎樣來(lái)求解呢？聯(lián)系我們是如何推導(dǎo)出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式的．重力做功WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋mgΔh3＋…＋mgΔhn＝mgΔh＝mgh1－mgh2 這三種情形中重力做功有什么特點(diǎn)，我們得到的結(jié)論：重力做功只跟它的起點(diǎn)與終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)．表達(dá)式WG＝mgh1－mgh2. 練習(xí)1：下圖表示一個(gè)做斜拋運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)物體由拋出位置1運(yùn)動(dòng)到最高位置2時(shí)，重力做功是多少？由位置2運(yùn)動(dòng)到跟位置1在同一水平面上的位置3時(shí)，重力做功是多少？由位置1運(yùn)動(dòng)到位置3重力做功是多少呢？由位置1運(yùn)動(dòng)至位置2重力做功－mgh 由位置2運(yùn)動(dòng)至位置3重力做功mgh 由位置1運(yùn)動(dòng)至位置3重力做功為零物體所受的重力mg與它所處位置的高度h的乘積mgh是一個(gè)具有特殊意義的物理量．它一方面與重力所做的功密切相關(guān)，另一方面它隨著高度的變化而變化恰與勢(shì)能的基本特征一致．因此，我們把物理量mgh叫做重力勢(shì)能． 2．重力勢(shì)能重力勢(shì)能的定義Ep＝mgh物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積．重力勢(shì)能是矢量？還是標(biāo)量？與所有的能量一樣，是標(biāo)量．重力勢(shì)能的單位：焦耳，符號(hào)是J. 重力做功與重力勢(shì)能之間的關(guān)系WG＝Ep1－Ep2. 即物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減少；由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加．思考與討論：閱讀課本P65說(shuō)一說(shuō)，并回答上面有關(guān)問(wèn)題．如果重力做功與運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)，能量變化不能表示重力做的功． 3．重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性討論歌詞：“山上有棵小樹(shù)，山下有棵大樹(shù)，我不知道，不知道哪棵更高”這是說(shuō)高度具有相對(duì)性．重力勢(shì)能與高度有關(guān)，重力勢(shì)能也有相對(duì)性．在研究重力勢(shì)能時(shí)應(yīng)該選擇參考平面．在參考平面上，物體的重力勢(shì)能為零；在參考平面上方物體的重力勢(shì)能為正的，表示重力勢(shì)能比零勢(shì)能面的勢(shì)能大；在參考平面下方物體的重力勢(shì)能為負(fù)的，表示重力勢(shì)能比零勢(shì)能面的勢(shì)能?。?參考平面的選擇是任意的，選不同的參考平面，重力勢(shì)能是否相等？重力勢(shì)能的差值是否相同？例如根據(jù)圖，m＝0.5 kg，h1＝1.2 m，h2＝0.8 m．完成下列表格：重力勢(shì)能是物體與地球所組成的系統(tǒng)共同具有的． 1 在離地80 m處無(wú)初速釋放一小球，小球質(zhì)量為m＝200 g，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2，取地面所在水平面為零勢(shì)能參考面．求： (1)在第2 s末小球的重力勢(shì)能； (2)在第3 s內(nèi)重力所做的功，重力勢(shì)能的變化．解析：(1)在第2 s末小球所處的高度為h＝(80－eq \f(1,2)×10×22) m＝60 m 重力勢(shì)能為Ep＝mgh＝0.2×10×60 J＝120 J. (2)前2 s下降了20 m，前3 s下降了45 m，第3 s內(nèi)的位移為25 m 第3 s內(nèi)重力做功為W＝mgh＝0.2×10×25 J＝50 J WG＞0，所以小球的重力勢(shì)能減少，且減少了50 J. 答案：(1)120 J　(2)50 J 2 如圖所示，質(zhì)量為m物體靜止在地面上，物體上面連著一個(gè)直立的輕質(zhì)彈簧，彈簧的勁度系數(shù)為k.現(xiàn)用手拉住彈簧上端，使彈簧上端緩慢提升高度h，此時(shí)物體已經(jīng)離開(kāi)地面，求物體重力勢(shì)能的增加量．解析：物體離開(kāi)地面后，彈簧的伸長(zhǎng)量為mg/k 可見(jiàn)，物體上升的高度為h－mg/k 從而，物體重力勢(shì)能的增加量為mg(h－eq \f(mg,k))．答案：mg(h－eq \f(mg,k)) 課堂小結(jié)　　　　　 1．重力做功的特點(diǎn)：與路徑無(wú)關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)． 2．重力勢(shì)能：Ep＝mgh. 3．重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系． 4．重力勢(shì)能是相對(duì)的，正負(fù)表示大?。?布置作業(yè)　　　　　課本61頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)第1,2題．板書(shū)設(shè)計(jì) 4　重力勢(shì)能一、重力的功WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2 只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)．與物體的路徑無(wú)關(guān)．二、重力勢(shì)能 Ep＝mgh WG＝Ep1－Ep2 三、重力勢(shì)能的相對(duì)性 1．重力勢(shì)能與參考平面的選取有關(guān)，但重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取無(wú)關(guān) 2．勢(shì)能是物體與地球所組成的系統(tǒng)所共有的四、例題講解步驟教學(xué)內(nèi)容方法運(yùn)用導(dǎo) 入新課　　問(wèn)題一：大家都知道水力發(fā)電站是用水來(lái)發(fā)電的，水是利用了什么能來(lái)發(fā)電的呢？為什么要修那么高的大壩？　　　學(xué)生：因?yàn)樗哂兄亓?shì)能．修那么高的大壩是為了提升水的高度．問(wèn)題二：什么是重力勢(shì)能？學(xué)生：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能．(初中學(xué)過(guò)) 今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)重力勢(shì)能的相關(guān)知識(shí)． (板書(shū))四、重力勢(shì)能學(xué)生觀察提問(wèn) 思考回憶步驟教學(xué)內(nèi)容方法運(yùn)用新課教學(xué)　　1.重力做功(板書(shū)) 物體的高度發(fā)生變化時(shí)，重力要做功．物體被舉高時(shí)，重力做負(fù)功；物體下降時(shí)，重力做正功．因此，認(rèn)識(shí)這種勢(shì)能，不能脫離對(duì)重力做功的研究． ①(問(wèn))如圖7.41，設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m的物體，從高度是h1的位置，豎直向下運(yùn)動(dòng)到高度是h2的位置，這個(gè)過(guò)程中重力做的功是 (學(xué)生)答：WG＝mgh＝mgh1－mgh2 ②(問(wèn))如圖7.42，物體沿傾斜直線運(yùn)動(dòng)的距離是L，在這一過(guò)程中重力所做的功是 (學(xué)生)答：WG＝mgcosθ·L＝mgh＝mghl－mgh2 ③(思考)如圖7.43，假設(shè)這個(gè)物體沿任一路徑由高度是h1的起點(diǎn)A，運(yùn)動(dòng)到高度是h2的終點(diǎn)B，在這一過(guò)程中重力所做的功是多少？方法點(diǎn)撥：我們把整個(gè)路徑分成許多很短的間隔AA1，A1A2，A2A3…… 由于每一段都很小很小，它們都可以近似地看做一段傾斜的直線．設(shè)每段小斜線的高度差分別是Δh1，Δh2，Δh3，…則物體通過(guò)每段小斜線時(shí)重力所做的功分別為mgΔh1，mgΔh2，mgΔh3，…物體通過(guò)整個(gè)路徑時(shí)重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代數(shù)和，即 WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋mgΔh3＋…＝mg(Δh1＋Δh2＋Δh3＋…) ＝mgh＝mgh1－mgh2 重力做功的特點(diǎn)：重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)．(板書(shū)) 重力做功的大小等于物重跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與物重跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差．看起來(lái)，物體所受的重力mg與它所處位置的高度h的乘積“mgh”，是一個(gè)具有特殊意義的物理量． 2．重力勢(shì)能(板書(shū)) mgh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力所做的功密切相關(guān)，另一方面它隨著高度的變化而變化，它恰恰是我們要尋找的重力勢(shì)能的表達(dá)式． ①重力勢(shì)能：等于它所受重力與所處高度的乘積．(板書(shū)) ②重力勢(shì)能的公式：Ep＝mgh(板書(shū)) ③重力勢(shì)能與其他形式的能一樣，也是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國(guó)際單位制中都是焦耳，符號(hào)為J.(板書(shū)) ④重力做功與重力勢(shì)能變化之間的關(guān)系進(jìn)行討論：學(xué)生觀察分析思考師生互動(dòng) 教師配合講解極限思想應(yīng)用得出結(jié)論思考分析引出重力勢(shì)能的概念學(xué)生討論得出結(jié)論步驟教學(xué)內(nèi)容方法運(yùn)用新課教學(xué)　　教師：我們用Ep1＝mgh1來(lái)表示物體在初位置的重力勢(shì)能，用Ep2＝mgh2來(lái)表示物體在末位置的重力勢(shì)能，則WG＝Ep1－Ep2. 學(xué)生討論得到： a．當(dāng)物體由高處向低處運(yùn)動(dòng)時(shí)，h1>h2，WG>0，所以Ep1>Ep2. b．當(dāng)物體由低處向高處運(yùn)動(dòng)時(shí)，h1

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