《重力势能》教学设计【高中物理必修2(人教版)】.docx

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1、7.4 重力势能教学设计l 教学模式介绍“传递-承受”教学模式源于赫尔巴特的四段教学法，后来由前苏联凯洛夫等人进展改造传入我国。在我国广为流行，很多教师在教学中自觉不自觉地都用这种方法教学。该模式以传授系统学问、培育根本技能为目标。其着眼点在于充分挖掘人的记忆力、推理力量与间接阅历在把握学问方面的作用，使学生比较快速有效地把握更多的信息量。该模式强调教师的指导作用，认为学问是教师到学生的一种单向传递的作用，格外留意教师的权威性。“传递-承受”教学模式的课程环节：复习旧课激发学习动机讲授学问稳固运用检查评价间隔性复习l 设计思路说明1. 复习旧课复习关于能的概念2. 激发学习动机争论：1） 、请

2、同学们结合生活，列举“物质的不同运动形式对应着不同的能”的例子。2） 、请同学们结合生活，列举“各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中能 量守恒。”的例子。3. 讲授学问一、功和能的关系二、重力做功的特点三、重力势能四、重力势能的相对性五、势能是系统所共有的4. 稳固运用例 1 在离地 80 m 处无初速释放一小球，小球质量为m200 g，不计空气阻力，g 取 10 m/s2，取地面所在水平面为零势能参考面求：(1) 在第 2 s 末小球的重力势能；(2) 在第 3 s 内重力所做的功，重力势能的变化1解析：(1)在第 2 s 末小球所处的高度为h(80 1022) m60 m2重力

3、势能为E mgh0.21060 J120 J.p1 / 9(2)前 2 s 下降了 20 m，前 3 s 下降了 45 m，第 3 s 内的位移为 25 m 第 3 s 内重力做功为Wmgh0.21025 J50 JGW 0，所以小球的重力势能削减，且削减了50 J.答案：(1)120 J (2)50 J例 2 如下图，质量为 m 物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k.现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提上升度 h，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量 解析：物体离开地面后，弹簧的伸长量为mg/k可见，物体上升的高度为hmg/kmg从而，物体重力势能的增

4、加量为mg(h k )mg答案：mg(h k )5. 检查评价请同学总结本节课内容小结：本节课我们学习了：1、势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而打算。2、势能是标量，单位是焦耳。3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。4、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。6. 间隔性复习在以后的学习中表达教材分析物体由于被举高而具有重力势能，在被举高的过程中重力做功，重力做功的过程也就是重力 势能变化的过程，然后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。

5、进一 步争论重力势能具有相对性及系统性。从分析重力做功与路径无关入手，来建立重力势能的 概念，在这一环节上，要让学生亲自动手算一算这在不同路径状况下重力对物体做了多少功， 来加深对探究过程的理解。正是重力做功有这样的特点，才引入重力势能的概念。对这一点 学生会感觉比较困难。这一认知是渐渐建立起来的，在“寻找守恒量”一节中，给出了势能的定义，“物体势能是凭借其位置而具有的能量”。启发学生思考，请学生说一说重力势能应该与哪些物理量有关。经过争论，学生会得出，重力势能应当跟物体在地球的相对位置有关，还应与物体受到的重力有关。本节重点表达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。教学时最

6、好 能结合一些实例，从能量转化的角度分析，解开学生的困惑，例如可以列举自由落体运动中 重力做功和重力势能变化的关系。这样做，也可以为下一节讲解机械能守恒定律作好预备。l 教学目标学问目标1. 理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进展计算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 技能目标1. 依据功和能的关系，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 情感目标渗透从对生活中有关物理现象的观看，得到物理结论的方法，激发和培育学生探究自然规律的兴趣l 教学重难点【重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能转变的关系【难点

7、】重力势能的系统性和相对性l 课前预备1、多媒体课件；2、学生完成相应预习内容；3、学生课前查阅相关背景资料，搜集有关资料。l 教学过程一 复习旧课复习关于能的概念：一个物体能够对外做功，则这个物体具有能。二 激发学习动机争论：1、请同学们结合生活，列举“物质的不同运动形式对应着不同的能”的例子。2、请同学们结合生活，列举“各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中能量守恒。”的例子。三 讲授学问一、功和能的关系通过分析下边几个过程中能量的转化状况， 争论：1、“做功就肯定有能量发生转化或者转移”的观点是否正确？我们能得到什么结论？（1） 人拉重物在光滑水平面上由静止而运动.（2） 在水

8、力发电厂中，水流冲击水轮机，带动发电机转动.（3） 电力机车车在铁路上前进. 2.师生共同分析（1） 在人对重物做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能.（2） 在水力发电厂中，水流冲击水轮机冲击，带动水轮机转动.从而带动发电机转动而做功 ，水流的机械能转化为电能.（3） 机车前进而做功，把电能转化为机车的机械能。在上述过程中，发生了能量转化且都伴随着做功过程，板书做功使不同形式的能量发生转化.过渡：那么在能量转化中，能量的转化和所做的功之间有什么关系呢? 争论：在能量转化中，做功多少与能量转化或者转移多少的关系怎样？举例说明。（1） 举重运发动把重物举起来，对重物做了功，重物的重力势能增加，

9、同时运发动消耗了体内的化学能，且运发动做了多少功就有多少化学能转化为重力势能。（2） 被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去，小球的动能增加，同时弹簧的弹性势能减小 ，且弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为机械能。争论：1、功和能的联系是什么？2、功和能的区分有哪些？ 小结：1、功和能的联系：（1） 功和能都是标量（2） 功是能量转化的量度（3） 单位：焦J2、功和能的区分：（1） 功是和物体的运动过程有关的物理量，是一个过程量；能是和物体的运动状态有关的物理量，是一个状态量。但功不是能。（2） 做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化的大小是用做功的多少来量度的。但功和能不能相

10、互转化。图片雪崩视频2023 年月日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少 人失踪。打桩机工作现场视频 打夯筑土美国内华达州亚利桑那陨石坑美国内华达州亚利桑那陨石 坑。这个陨石坑是 5 万年前，一颗直径约为 3050 米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约 50 万千克、速度到达20 千米秒，爆炸力相当于 2023 万千克梯恩梯(TNT)，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直径约1245 米，平均深度达 180 米的大坑。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。“和平号”空间站残片水电站思考：（1） 俄罗斯“和

11、平号”空间站坠落时，为什么会燃烧？碎片燃烧时，温度可达3000，其能量由什么能量转化而来？（2） 打桩机的重锤从高处落下时，为什么能把水泥打进地里?（3） 水力发电站为什么要修那么高的大坝？（4） 在你的头顶上方一样的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和7.5Kg 的铅球，你的感觉有何不同？以上问题的根本缘由是什么？ 用自己的课本做如下试验1） 同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉 2） 不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉 探究得到的结论：1、与高度有关2、与质量有关重力势能:物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能,用 E 表示。P（1） 从高度是h 的 A 位置，1竖直向下运动到高度

12、是 h 的 B 位2置；（2） 从高度是h 的 A 位置，沿倾1二、重力做功的特点设一个质量为m 的物体，斜直线运动l 的距离，到达高度是h 的 B 位置；23从高度是h 的 A 位置，沿沿任一路径，运动到高度是h 的 B 位置；12探究：依据功的公式，计算重力所做的功分别是多少？是否一样？由此得到什么结论？ 结论：重力所做的功只跟初位置的高度和末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关。探究重力势能的表达式：一个质量为 m 的物体从距地高为 h 的 A 点下落到距地高为 h 的 B 点，求重力做的功？由此得到什么结论？结论：重力做的功等于物体重力势能的变化量W =mgh mghG12(即 W 等

13、于mgh 这个量的变化G探讨：认真争论重力势能表达式 E =mgh，P从中可以获得哪些信息？(1)重力势能的单位是什么？为什么？12(2) 重力势能是矢量还是标量？可以为负值吗？ (3)重力做功与重力势能变化有何关系？1、定义：物体由于被举高而具有的能叫重力势能，用EP表示。2、公式：E =mghP物理意义：物体的重力势能等于物体的重力和它的高度的乘积。 3、重力势能是标量，也是状态量单位：焦J4、重力做功与重力势能变化的关系WG=Ep - Ep12三、重力势能重力做功WG重力势能EP重力做功和重力势能变化(正、负增加、削减的关系物体上升负增加物体抑制重力做的功等于重力势能的增加物体下降正削减

14、重力做的功等于重力势能的削减四、重力势能的相对性争论：1、为什么说重力势能具有相对性？参考平面的选取是唯一确定的吗？2、重力势能的转变与参考面选择有关吗？为什么？3、重力势能为正值？表示什么含义？重力势能为负值？表示什么含义？参考平面的选择是任意的，选不同的参考平面，重力势能是否相等？重力势能的差值是否一样？例如依据图，m0.5 kg，h 1.2 m，h 0.8 m完成以下表格：参考平面的选择小球在A 处的重力势能小球在B 处的重力势能整个下落过程中 整个下落过程中重力做的功重力势能的增量桌面地面12选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值不同。 对一个确定的过程，WG 和EP 与参考面的选择

15、无关1、重力势能的相对性：高度的相对性重力势能的数值与参考面的选择有关。在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值； 在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。参考 平面的选取是任意的,通常选择地面作为参考平面。2、重力势能变化确实定性：高度变化确实定性重力势能的转变与参考面选择无关。五、势能是系统所共有的重力势能是地球与物体所组成的这个“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。分子势能或电势能分别属于分子或电荷组成的系统，不是一个分子或一个电荷单独具有的。重力势能是物体与地球所组成的系统共同具有的重力势能跟重力做功亲热相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力也就是说，如果

16、没有地球，就谈不上重力所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这个“系统” 所共有的，而不是地球上的物体单独具有的四 稳固运用例 1 在离地 80 m 处无初速释放一小球，小球质量为m200 g，不计空气阻力，g 取 10 m/s2，取地面所在水平面为零势能参考面求：(1) 在第 2 s 末小球的重力势能；(2) 在第 3 s 内重力所做的功，重力势能的变化1解析：(1)在第 2 s 末小球所处的高度为h(80 1022) m60 m2重力势能为E mgh0.21060 J120 J.p(2)前 2 s 下降了 20 m，前 3 s 下降了 45 m，第 3 s 内的位移为 25 m 第

17、3 s 内重力做功为Wmgh0.21025 J50 JGW 0，所以小球的重力势能削减，且削减了50 J.答案：(1)120 J (2)50 J例 2 如下图，质量为 m 物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k.现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提上升度 h，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量 解析：物体离开地面后，弹簧的伸长量为mg/k可见，物体上升的高度为hmg/kmg从而，物体重力势能的增加量为mg(h k )mg答案：mg(h k )五 检查评价请同学总结本节课内容小结：本节课我们学习了：1、势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而打算。2、势能是标量，单位是焦耳。3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。4、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。六间隔性复习在以后的学习中表达教学反思本节课承受了“传递-承受”的教学模式来进展教学。留意理论和实际相结合，激发学习 兴趣理论联系实际是激发学生学习兴趣，启迪学习动机，活泼课堂气氛的一种重要方法。在日常生活中有很多物理现象是趣味性习题的好素材。