重力势能教学设计比赛一等奖

重力势能教学设计重力势能教学设计 教材分析教材分析 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 学生分析 1 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 2 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 教学目标分析教学目标分析 1 知识目标 1 理解重力势能的概念 会用重力势能的表达式计算 2 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 3 知道重力势能的相对性 2 技能目标 1 根据功能关系 推导出重力势能的表达式 2 学会从功能关系上解释和分析物理现象 3 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 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 1 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 2 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 一 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 1 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 2 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 1 质量 5kg 的物体自由下落 10 米 2 质量 5kg 的物体从高 10 米倾角 30 度的斜面滑到斜面 底端 3 质量为 5kg 的物体从高 10 米的不规则斜面下滑到底 学生分组探 究 生 与高度 有关 依据 放在 地上的石块 没有威胁 但是从高空 落下的石块 却十分可怕 生 与质量 有关 依据 下雨 的时候雨滴 打在身上不 疼 冰雹打 在身上却很 疼 雨大和 雨小打在身 上的痛感也 不一样 在教师的引 导下得出 物体具有能 量的大小可 以通过物体 让学生 定性的 对重力 势能的 大小影 响因素 做出判 断 通过简 单且观 察性强 的实验 给学生 直观的 印象 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 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 而与物体运动路径无关 即 即 WG mgh1 mgh2 二 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 22 mh smg kgm JEp 米物体的高度 秒米物体的重力加速度 千克物体的质量 焦物体的重力势能 单位表示 单位表示 单位表示 单位表示 1 重力做功与重力势能的变化 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 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 做功本领的 强弱来衡量 结论 在相 同高度 物 体质量越大 重力势能越 大 相同质量的 物体 高度 越高物体的 重力势能越 大 第一种情况 WG mgh 5 第二种情况 第三种情况 生 共同点 三种情况重 力做功相同 不同点 三种情况物 体运动的路 径不同 学生填写表 格 学生分组讨 论 每个组 可能有不同 答案 有的 确定重力势能的方法 1 选择参考平面 高度为 0 的面 也即重力势能为 0 的面 2 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 3 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 小球在 B 点 重力势能 下落过程小 球重力做功 下落过程小球 重力势能变化 桌面5 88J 3 92J9 8J减少 9 8J 地面9 8J09 8J减少 9 8J 请同学们完成表格后回答问题 1 比较小球在 A B 两点重力势能的大小 2 参考平面不同时 重力势能相同吗 重力所做的功呢 重力势能的变化量呢 结论 重力势能的大小与参考平面的选择有关 重力势能的变结论 重力势能的大小与参考平面的选择有关 重力势能的变 化量与参考平面的选择无关 化量与参考平面的选择无关 4 重力势能的系统性 重力势能是谁的 是物体的 还是地球的 质量是物体的固有属性 而重力的施力物体是地球 两者 缺一不可 故 重力势能是物体和地球组成的系统所共有的 故 重力势能是物体和地球组成的系统所共有的 得到是 60J 有的说 是 0J 学生填写表 格并分组讨 论 随 堂 练 习 1 关于重力势能 下列说法中正确的是 A 重力势能的大小只由物体本身决定 B 重力势能恒大于零 C 在地面上的物体 它具有的重力势能一定等于零 D 重力势能是物体和地球所共有的 2 关于重力势能 下列说法中正确的是 A 物体的位置一旦确定 它的重力势能的大小也随之确定 B 物体与零势面的距离越大 它的重力势能也越大 C 一个物体的重力势能从 5 J 变化到 3 J 重力势能变大 了 D 重力势能的减少量等于重力对物体做的功 学生做题 教师巡视 小 结 本节我们学习了以下知识 一 重力做功的特点 与路径无关 只与起点和终点的高度差有关 二 重力势能 地球上的物体具有的与它高度有关的能量 表