重力势能-公开课教案

1 7 5 重力势能重力势能 教材分析教材分析 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 学生分析学生分析 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 通过弹性力 做功来判断弹性势能的变化 教学目标教学目标 1 1 知识与技能 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 来源 Zxxk Com 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 4 了解弹性势能 2 过程与方法 过程与方法 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 3 情感 态度与价值观 情感 态度与价值观 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 重点难点重点难点 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 难点 重力势能的相对性 重力势能变化的绝对性 教学流程教学流程 实例分析重力做功特点 通过实例探究 WG EP关系 总结提升练习反馈 弹性势能初步了解 经历探究过程得出 EP mgh 结合生活理解 EP mgh 视频引入复习重力势能概念 2 教师活动学生活动设计意图 一 视频引入 激发兴趣一 视频引入 激发兴趣 雪崩 我们看到一个冰天雪地 广袤无垠的银色世界 它带给人们是 圣洁 平和 宁静的感受 一种心灵的洗涤 但是一旦大量积雪从 高处滑下形成 雪崩 一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来 你将感 受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧 将对人们的生命与 财产带来灾难 为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力 是因为它们具有潜 在能量 只要一有机会 就会通过做功把这种能量释放出来 我们 将这种能量叫重力势能 我们初中的时候学过重力势能 那它是怎么定义的呢 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 二 教学过程二 教学过程 一 重力势能 一 重力势能 第一层次 探究 EP mgh 程序一 提出问题 重力势能的大小与什么因素有关 程序二 建立假设 师 同学们可以根据已有的知识和经验 大胆提出自己的假设 并且说明你的理由 程序三 检验假设 实验定性检验 观看视频 结论 同一高度的物体 质量越大 重力势能越大 质量相同的物体 高度越高 重力势能越大 在物理学中我们 用 EP来表示重力势能 那 EP具体是怎么计算的 呢 理论定量推导 如图所示 小球做自由落体运动 由动能 定理 WG mgh mg h1 h2 mgh1 mgh2 2 2 1 mv 功是能量转化的量度 做功的过程就是能 量转化的过程 做了多少功 就有多少能量发 生转化 重力做了多少功 就有多少重力势能发生了转化 重力势 能等于动能即EP 所以重力势能 EP mgh 2 2 1 mv 程序四 得出结论 EP mgh 即重力势能等于物体重力与高度的乘积 有了重力势能的定量表示 重力做功 WG mgh1 mgh2 Ep1 Ep2 第二层次 理解 EP mgh 物体由于被举高而具有的 能量叫做重力势能 高度有关 质量有关 视频引入 激 发学生兴趣 渗透 功 是能量变化的 量度 能量的 变化通过做功 来实现 为下 面实验定性检 验作理论铺垫 渗透社会公德 教育 预防高 空坠物的危险 3 主要采取讲授式 标矢性 标量 单位 焦耳 J 相对性 Ep与参考平面 零势能面 的选择有关 系统性 重力势能为地球与物体所共有的 重力势能具有系 统性 为了叙述方便 可以说成是某一物体的重力势能 相对性的教学 2005 年我国公布世界第一高峰 珠穆朗玛峰海拔高度的最 新测量结果为 8844 43 米 某同学的身高 1 75m 问 他们分别 以什么平面作为起始高度来计算的 师生讨论 确定高度需要零高度参考平面的必要性 物体具有的重力势能 mgh 高度是相对的 所以重力势能也是 相对的 计算重力势能之前需要先选定参考平面 参考平面的高度 为零 重力势能也为零 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 对一个确定的过程 WG和 EP与参考面的选择无关 二 重力做功与重力势能的改变 二 重力做功与重力势能的改变 上述例题中 小球由 A 点运动到 B 点 重力做正功还是负功 重力势能怎么变化 让小球从 B 点运动到 A 点 重力做正功还是负 功 重力势能怎样变化 总结 重力做正功时 重力势能减少 减少的重力势能等于重 力所做的功 重力做负功时 物体克服重力作功 重力势能增加 增加的重力势能等于物体克服重力所做的功 三 重力做功和物体运动路径的关系 三 重力做功和物体运动路径的关系 1 重力做功的特点 如图 2 让学生写出几种情况下 物体从 A C 重力做的功 图 C 是物体沿曲面由 A 滑到 C 可以把曲面看成很多段小斜面 组成 利用图 B 的结论可以得出 重力做功也为 mgh 结论 重力做功只跟它的起点和终点的位置 高度差 有关 海平面 地面 重力做正功 重力势能减 少 重力做负功 重力势能增 加 A WG mgh B WG mgscos mgh C W1 mgscos 1 mg h 1 W W1 W2 W3 mg h 1 h 2 h 3 mg h 4 与物体运动的路径无关 与物体运动的路径无关 四 四 弹性势能 弹性势能 据课时情况 可以让学生自学 生活中还有一些物体既没有运动也没有很大的高度却同样 储 存 着能量 哪怕它只是孩童手里的玩具 图片 弹弓 张紧的弓 一撒手就会对箭支做功改变它的动能 松弛的弓有这样的本领吗 同样是弓前者具有能量而后者没有 那么什么情况下物体才具有这 种能量呢 张紧的弓在恢复原状的过程会对外做功 但是拉断的弓 还能有做功的本领吗 1 定义 物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能 2 弹性势能的大小与哪些因素有关呢 3 势能 由相互作用的物体的相对位置决定的能量 重力势能 由地球和物体间相对位置决定 弹性势能 由发生形变的各部分的相对位置决定 五五 反馈练习反馈练习 1 物体在运动过程中 克服重力做功 50J 则 A 重力做功为 50J B 物体的重力势能一定增加 50J C 物体的重力势能一定减少 50J D 重力做功为 50J 2 选择不同的水平面作为参考平面 物体在某一位置的重力势 能和某一过程中重力势能改变量 A 都具有不同的数值 B 都具有相同的数值 C 前者具有相同的数值 后者具有不同的数值 D 前者具有不同的数值 后者具有相同的数值 3 质量是 50kg 的人沿着长 L 150m 倾角为 30 的坡路走上土丘 重力对他所做的功是多少 他克服重力所做的功是多少 他的重力 势能增加了多少 g 取 10m s2 解析 重力对人做的功为 WG mgLcos 120 50 10 150 0 5 J 3 75 104J 人克服重力所做的功为 3 75 104J 由 WG Ep得 重力势能增加了 3 75 104J 六 课堂小结 六 课堂小结 一 重力势能一 重力势能 1 物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积 即 物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积 即 P Emgh 2 重力势能是标量 单位是焦耳 重力势能是标量 单位是焦耳 J 二 重力做功与重力势能变化