重力势能【教学教案】—【教学设计】.docx

中小学教学参考资料教学设计试卷随堂检测7.4 重力势能设计思路重力势能一节新教材与旧教材相比有很大变化。教材首先从重力做功开 始，讨论物体竖直向下运动、沿倾斜直线向下运动、以至物体沿任意路径向下运 动几种情况的重力做功，利用极限思想，严格证明了重力对物体做功与路径无关。 分析“mgh”是一个具有特殊意义的物理量，来定义重力势能。然后再分析重力 势能的变化和重力做功的关系，再讲重力势能的相对性和系统性。这样将重力势 能的讲法准确了，也加深了，思路比较清晰。.本节课内容既是重点又是难点，学生在一节课内不容易全面理解和掌握，教 学中不宜追求多而全，可以在后续课程中逐渐理解与加深。教学过程中可以多举身边的实际例子，由简单的现象如自由落体等进行分 析，便于得出结论，学生也容易接受。教法上教师应充分调动学生的思维，使学生始终处于学习的主体，激发探究 意识和学习的积极性。教学三维目标1、知识与技能（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，知道重力做功与路径无关；（3）知道重力势能的相对性和系统性。2、过程与方法（1）根据已有的知识，利用极限的思想证明重力做功与路径无关；（2）根据功和能的关系，推导重力势能的表达式。使学生体会知识建立的方法。 3、情感态度与价值观：从对生活中有关的物理现象观察、对已有知识的掌握得 到物理结论，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。教学重点：重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变化和重力 做功的关系。教学难点：重力势能的变化和重力做功的关系，重力势能的相对性和系统性。教学内容：第四节重力势能（一）弓入新课问题1:水力发电站是利用水来发电的，水是利用什么来发电的呢？高处的 石头欲落下，你为什么害怕，急于要躲开呢？（物体由于被举高而具有重力势能。） 问题2：怎么样认识重力势能呢？演示：粉笔在竖直方向上的运动。（引导学生分析粉笔上升和下降过程重力 做功与重力势能的变化）功与能是两个密切联系的物理量。物体的高度发生变化,重力势能发生变化, 重力要做功。我们认识重力势能，不能脱离重力做功的研究。（二）进行新课本节课就从重力做功的研究入手，来认识重力势能。1、重力做功根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A到B过程中重力 所做的功。过程甲、乙结果为：Wmg=mgh=mghi-mgh2过程丙：物体沿任意路径向下运动情况，学生会感到困难。在分析过程中要 体现出极限思想，主要强调的是科学方法。思路为：逐步提出问题，引发学生思 考并逐步进行分析计算。（1）物体沿曲线运动，就已有的知识，重力做功能求出吗？（不能）怎么办？ （2）想一想我们能够解决的是什么样的情况？（物体沿直线运动过程重力做功， 可以根据过程甲乙的计算结果进行计算。）（3）回忆前面学习过的方法，可不可以变曲为直呢，怎么变？（将整个路径分 成许多很短的间隔）（4）怎么样来进一步计算重力的做功？ （W=W1+ W2+见+）这一过程中，教师听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。根据上面的分析，归纳总结出解决问题的方法是：把整个路径分成许多很短 的间隔；由于每一段很小很小，都可以近似看作一段倾斜直线；分别求出物体通 过每一小段倾斜直线时重力所做的功；物体通过整个路径时重力所做的功，等于 重力在每小段上所做的功的代数和。先猜想以下结果可能是什么样的？有没有依 据，还是一种感觉？然后再进行计算，自己检验你的猜想。结果:ML=mgh二mghmghz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。2、重力势能重力势能应该与那些量有关？如果轻重不同的石头从同一高度下来砸到脚 上，感觉怎样？同一块石头从不同高度下来，砸到脚上，感觉又如何？分析出重 力势能应该与重力、高度有关。分析表达式：Wmg二mgh二mghi-mgh2重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘积 mghi与终点的mgh2两者之差，观察重力mg与所处位置的高度h的乘积“mgh” 看出，一方面给与重力做功密切相关；另一方面它随高度变化而变化，恰与势能的基本特征一致。这是一个具有特殊意义的物理量。（1）定义：地球上的物体具有的和它的高度有关的能量，叫做重力势能。（2）表达式：E=mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。（3）重力势能为标量。(4)单位：lj=lkg m/s2 m=lNmhhi举例计算如图小球在1和2位置的重力势能。(m=10kg, hi=3m, h2=lm) 3、重力势能的变化和重力做功的关系问题L定性分析上图中小球从1-2和从2-1过程中，重力做功情况，重 力势能变化情况？问题2：定量分析重力势能的变化和重力做功的关系？结合上面的具体数值，计算重力势能的变化值，和重力做功的数值，首 先建立一个数量上的概念。分析：取二mghnigh2式中：Wmg为重力做功；Ei/mghi为初位置的重力势能;Ep2=mgh2为末位置的重力势能。重力势能的变化表示为：ZEp=EP2- EP1则： Wnig= (EP2EP1) = A EP问题3:小球沿光滑斜面下滑到底端，计算重力做功。问题4:重力势能的变化量。如果斜面粗糙结果如何？总结：(1)物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量 等于重力所做的功；(2)物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量 等于物体克服重力所做的功。(3)重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。4、重力势能的相对性问题L手拿教科书放在某一位置，问高度是多少？物体的高度总是相对某一水平面来说的。同样，物体的重力势能也是相对于某一 水平面来说的，具有相对性。问题2：以天花板为参考平面，讲桌上的粉笔盒重力势能是多少？总结：(1)参考平面上，EP=0；(2)参考平面的选取一般以研究问题的方便为原则。(3)对选定的参考平面而言：上方：h>0, EP>0；下方：h<0, EP<0,表示物体这个位置具有的重力势能比在参考平面上具 有的重力势能要少。5、重力势能的系统性我们一直在讲某物体的重力势能，是不是准确呢？由重力做功与重力势能的 关系、重力的产生看，如果没有地球，就谈不上重力势能，因此，严格说，重力势能是地球与物体这一系统所共有的，不是物体单独所有的，通常说某 物体的重力势能是多少，只是一种简化的说法。板书设计：第四节重力势能1、重力做功：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。2、重力势能(1)定义：地球上的物体具有的和它的高度有关的能量，叫做重力势能。(2)定义式：Ep-mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。(3)重力势能为标量。(4)单位：lj=lkg m/s2 m=lNm3、重力势能的变化和重力做功的关系Wmg=-AEP(1)物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量 等于重力所做的功；(2)物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于 物体克服重力所做的功。(3)重力势能变化只与重力做功有关，与其他力无关。4、重力势能的相对性(1)参考平面上，EP=0；(2)参考平面的选取一般以研究问题的方便为原则。(3)对选定的参考平面而言：上方：h>0, EP>0；下方：h<0, EpVO,表示物体这个位置具有的重力势能比在参考平面上具 有的重力势能要少。5、重力势能的系统性：我们一直在讲某物体的重力势能，是不是准确呢？由重力做功与重力势能的 关系、重力的产生看，如果没有地球，就谈不上重力势能，因此，严格说：重力势能是地球与物体这一系统所共有的，不是物体单独所有的，通常说某 物体的重力势能是多少，只是一种简化的说法。