势能的变化与机械功(教学设计)

势能的变化与机械功石嘴山市第十三中学 杨超教材分析本节讲述重力势能及其相对性，重力势能的变化与重力做功的关系以及重力做功与路径无关的特点。重力做正功时，重力势能减少，克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，关于这个关系，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，从能量转化的角度分析，解开学生的困惑。教学目标一、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二、过程与方法1.根据功能关系推导出重力势能的表达式2.在教师的引导下根据具体实例发现重力势能的相对性及重力做工的特点三、情感态度价值观让学生感受到物理来源于生活，运用于生活，激发和培养学生探索自然奥秘的兴趣。教学重点 1.重力势能表达式的理解与运用2.重力做功的特点及与重力势能的关系3.重力势能的相对性教学难点 1.重力势能的相对性教学过程一、复习引入教师：学习新课之前请同学们回顾上一章所学内容，结合上一章内容解决这样一个问题（幻灯片展示例题） 质量为m的物体在力F的作用下在光滑的水平面上由静止向前移动了位移S，试问两种情况下力F对物体做了多少功？物体的动能增加了多少？总结：根据前面所学知识我们知道当力的方向与运动方向相同时有 如果力的方向与运动方向存在一定的夹角此时 根据动能定理可以计算出这两种情况下木块的动能，体现出功是能量变化的一种量度，力对物体做了多少功能量就变化了多少。二、新课教学（一）重力势能教师：以上是我们上一章学习的主要内容，这一节我们主要来学习重力做工与重力势能的变化（板书标题）1、学生观看视频，教师引导得出重力势能的概念教师：打桩机的重锤举高后能够将水泥桩打入地下，为什么？学生：因为举高的重锤具有了重力势能2、观察演示实验，定性的得出影响重力势能的因素有哪些教师：请大家仔细观察实验实验一：不同质量的小球举起相同的高度后落到装有细沙的容器中，观察小球落到细沙中的深度实验二：相同质量的小球举起不同的高度后落到装有细沙的容器中，观察小球落到细沙中的深度学生回答实验现象：实验一：质量越大的小球，落到沙中的深度越深。实验二：举得越高的小球，落到沙中的深度越深。 3、将乒乓球悬于一位同学的头顶处，观察该同学有什么反应；如果换成一个铁球又会有什么反应；如果铁球离同学头顶很近又会是什么反应？教师：通过以上实验我们可以定性的知道，物体的重力势能和物体的质量和高度有关系，高度越高，质量越大物体的重力势能也越大。教师：高度越高，质量越大物体的重力势能也越大，那么我们怎么准确的计算物体重力势能的大小呢？3.根据功能关系推导重力势能的表达式教学实例（幻灯片展示）例1、有一质量为m的小球，将其从距地面高为处的地方竖直向上抛出，到达距地面高为处时开始下落最终落回原处，试问这一过程中小球的重力分别做什么功？重力势能是怎么变化的？学生：上升时，重力做负功重力势能增加；下降时，重力做正功重力势能减少。教师：前面我们学习了功能关系，力对物体做了多少功，能量就改变了多少。那么重了做功和重力势能的变化之间有着怎么样的关系呢？学生：重力做功等于重力势能的变化。教师：重力做正功重力势能减少，重了做负功重力势能增加，重力做了多少功，重力势能就改变了多少即重力做功等与重力势能的变化（板书）教师：那么上述过程中重力到底做了多少功呢？学生计算的出结果： 教师引导：前面我们刚学到，重力势能和物体的质量和高度有关，mgh这个式子中含有质量和高度，它的值取决于质量和高度。重力做功等于重力势能的变化又代表的是mgh前后两次的差即mgh的变化量。教师：由此我们不难发现mgh这一表达式有着非常特殊的物理含义。我们物理学中就把mgh定义为重力势能的表达式 即 单位：焦耳（J） 标量（2）重力势能的相对性教学实例（幻灯片演示）教师：大家现在已经知道了重力势能的表达式，那现在请大家帮老师解决这么一个问题 hhh例2、有一顿三层楼，每层楼的高度都是h，有一质量为m的木块放在三楼楼顶处，站在一楼的甲同学说木块的重力势能为3mgh，站在二楼的乙同学说木块的重力势能为2mgh，站在三楼的丙同学说木块的重力势能只有mgh，请问这三位同学的说法哪个才是正确的？学生讨论给出结果：三个都是正确的，原因是他们各自选择的参照物不同，木块的高度就不同，从而重力势能也不同。教师：由此看来，我们今后在讨论一个物体的重力势能时首先要选取一个参考面，让参考面处的重力势能为零引入零势面：重力势能为零的平面。重新回到教学实例二，由学生说出这三位同学分别选取哪里作为零势面。（3）重力做功的特点教学实例（幻灯片演示）教师：通过前面的讨论和分析，我们知道了怎样计算重力势能，并且知道重力势能是个相对量，与选取的零势面密切相关，下面还请大家解决一个问题。OAFFCD 例3、 质量为的小球可以看成质点，距地面竖直高度，第一次小球沿竖直方向由图示O点下落至C点，第二次沿与水平地面成夹角的光滑斜面下滑至A点，第三次沿与水平地面成夹角的光滑斜面下滑至B点，第四次沿与水平地面成夹角的光滑斜 面下滑至D点，A、B、C、D处在同一水平地面上，试求：在这四个过程中重力分别对小球做了多少功？重力势能变化了多少？()教师引导：研究重力做工，位移是否相同？重力的方向是怎样的？四个过程中重力方向是否和运动方向相同？（学生分组计算得出结论）解析：沿OA过程 根据可知 同理可得到OB、OC、OD过程中重力做功都为要求学生根据这一实例讨论，重力做功有什么特点学生：重力做功与路径无关，取决于始末位置的高度差。（板书）（4）课堂练习1.关于重力势能的理解，下列说法正确的是A、地球上每一个物体的重力势能都是一个确定的值B、物体克服重力做功时，重力势能减少C、当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少D、放在地面上的物体，它的重力势能一定等于02. 物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则：A、重力做功为50J；B、物体的重力势能一定增加了50J；C、物体的重力势能为50J；D、重力做了50J的负功。课堂小结请学生自己总结后教师加以总结板书设计 主板 草板标题：重力做功与重力势能的变化 重力势能：物体由于被举高而具有的能量 重力做功与重力势能的变化：重力做正功重 力势能减少，重力做正功重力势能增加，重力 做了多少功重力势能就变化了多少即重力做功等于重力势能的变化。表达式：单位：焦耳（J）标量 相对性零势面：重力势能为零的平面重力做功的特点：重力做功与路径无关，只取决于物体始末位置的高度差教学反思 “直接的传授式教学，学生接受式学习”在课堂中仍然是的最直接有效的教学方式，“探究式学习”并不是所有学习内容