高中物理重力勢(shì)能教案大全
物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢(shì)能。接下來(lái)是小編為大家整理的高中物理重力勢(shì)能教案大全，希望大家喜歡!
高中物理重力勢(shì)能教案大全一
課 題 §7.4 重力勢(shì)能 課 型 新授課(2課時(shí)) 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能
1.理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算.
2.理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無(wú)關(guān).
3.知道重力勢(shì)能的相對(duì)性.
過(guò)程與方法
用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系，親身感受知識(shí)的建立過(guò)程.
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣.
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)
重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系.
教學(xué)難點(diǎn)
重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性. 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí) 教 學(xué) 手 段 教具準(zhǔn)備
鐵球(大小、質(zhì)量均不同)兩個(gè)、透明玻璃容器、沙子，投影片. 教 學(xué) 活 動(dòng)
[新課導(dǎo)入]
(多媒體投影演示.引發(fā)學(xué)生有意注意，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài))打樁機(jī)的重錘從高處落下，把水泥樁打進(jìn)地里;蘋果自高處下落;飛機(jī)投彈等等.
師：從剛才的畫面中，同學(xué)們想到了什么，從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度分析問(wèn)題.
生：重錘把水泥樁打進(jìn)地里;蘋果自高處下落;飛機(jī)投下的炸彈等物體下落過(guò)程中它們受到的重力對(duì)它們做了功.據(jù)功和能的關(guān)系，既然重力做了功，表明這些物體在沒有下落之前具有能.因?yàn)橐粋€(gè)物體能夠?qū)ν庾龉Γ赃@個(gè)物體具有能量.
師：這個(gè)能量與什么因素有關(guān)?
生：與物體所處的高度有關(guān).
師：由于物體被舉高而使物體具有的能量是什么能?
生：在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能.
師：那么重力勢(shì)能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢?本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題.
[新課教學(xué)]
一、重力的功
師：重力做功與什么因素有關(guān)呢?我們現(xiàn)在就通過(guò)幾個(gè)例子來(lái)探究一下.
(多媒體投影教材上的圖5.4—1、圖5.4—2、圖5.4—3，讓學(xué)生獨(dú)立推導(dǎo)這幾種情況下重力做的功)
師：比較容易做的是哪一個(gè)問(wèn)題?
生：第一個(gè)和第二個(gè)問(wèn)題.
師：為什么這兩個(gè)問(wèn)題容易研究呢?
生：因?yàn)檫@兩個(gè)問(wèn)題中物體運(yùn)動(dòng)的路徑是直線，所以在研究重力做功問(wèn)題上比較容易研究.
師：那么這兩個(gè)問(wèn)題的答案是什么呢?
生l：第一個(gè)問(wèn)題中WG=mg△h=mghl一mgh2.
生2：第二個(gè)問(wèn)題中WG=mgcosa=mg△h=mgh1一mgh2;，和第一個(gè)問(wèn)題中所求出的答案相同.
師：我們大膽猜想一下，第三個(gè)圖中重力做的功和前兩個(gè)是否相等呢?
生：可能是相等的.
師：我們來(lái)驗(yàn)證一下我們的猜想，第三個(gè)圖的困難在哪里?
生：力做功的路徑是曲線.
師：我們?cè)鯓油黄七@個(gè)難點(diǎn)呢?
生1(很為難)：這是力在曲線上做功的情況，不容易研究.
生2：我記得在第二節(jié)學(xué)習(xí)力對(duì)物體做功的問(wèn)題時(shí)曾經(jīng)接觸過(guò)有關(guān)變力做功的問(wèn)題.
師(鼓勵(lì))：說(shuō)說(shuō)看，解決的途徑是什么?
生2：曲線問(wèn)題不容易解決，我們可以把這一條曲線看作由很多小的直線組成，這樣把每小段直線上重力做的功合起來(lái)就是整個(gè)過(guò)程中重力做的總功.
師(表?yè)P(yáng))：這個(gè)同學(xué)分析得非常好，根據(jù)這個(gè)同學(xué)的分析方法，第三個(gè)問(wèn)題的答案應(yīng)該是什么呢?
生：在第三種情況下重力做的功和前兩種情況中重力做的功相同.
師：我們可以得到什么樣的結(jié)論?
生：重力做功與路徑無(wú)關(guān).
師：既然重力做功與路徑無(wú)關(guān)，那么它與什么因素有關(guān)呢?
生：與物體的初末位置有關(guān).
師：具體的表達(dá)式是什么?
生：WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物體所處位置的高度.
師：很好，可見物體的重力mg與它所在位置的高度h的乘積“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量.
[課堂訓(xùn)練]
1.沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上將同一物體拉到頂端，以下說(shuō)法正確的是………………( )
A.沿坡度小、長(zhǎng)度大的斜面上升克服重力做的功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多
C. 沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多
D.上述幾種情況重力做功同樣多
2.將一物體由A移至B，重力做功 ………………………………………( )
A. 與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否存在阻力有關(guān)
B.與物體沿直線或曲線運(yùn)動(dòng)有關(guān)
C. 與物體是做加速、減速或勻速運(yùn)動(dòng)有關(guān)
D.與物體發(fā)生的位移有關(guān)
參考答案
1.D
解析：重力做功的特點(diǎn)是與運(yùn)動(dòng)的具體路徑無(wú)關(guān)，只與初末狀態(tài)物體的高度差有關(guān)，不論光滑路徑還是粗糙路徑，也不論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，只要初末狀態(tài)的高度差相同，重力做的功就相同.
2.D
解析：重力做功只與重力方向上發(fā)生的位移有關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路徑，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都沒有關(guān)系
二、重力勢(shì)能
[實(shí)驗(yàn)與探究]
探究影響小球勢(shì)能大小的因素有哪些.
準(zhǔn)備兩個(gè)大小相同的小球：一個(gè)鋼球、一個(gè)木球，再盛一盆細(xì)沙.如圖。5.4—l所示.在沙盆上方同一高度釋放兩個(gè)小球，鋼球的質(zhì)量大，在沙中陷得較深些.
讓鋼球分別從不同的高度落下，鋼球釋放的位置越高，在沙中陷得越深.
請(qǐng)同學(xué)們親自做實(shí)驗(yàn)探究一下重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān).
師：下面大家閱讀教材11～12頁(yè)“重力勢(shì)能”一段，回答下面幾個(gè)問(wèn)題.
學(xué)生閱讀課文，可以把問(wèn)題用多媒體投影到大屏幕上.
師：怎樣定義物體的重力勢(shì)能?
生：我們把物理量mgh叫做物體的重力勢(shì)能.
師：為什么可以這樣來(lái)進(jìn)行定義?
生：這是因?yàn)閙gh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力做功密切相關(guān)，另一方面它隨高度的變化而變化.
師：重力勢(shì)能的表達(dá)式是什么?用文字怎樣敘述?
生：Ep=mgh，物體的重力勢(shì)能等于它所受到的重力與所處高度的乘積.
師：重力勢(shì)能是矢量還是標(biāo)量?
生：與所有的能量一樣，重力勢(shì)能也是標(biāo)量.
師：重力勢(shì)能的單位是什么?符號(hào)是什么?
生：重力勢(shì)能和其他能量一樣，它們的單位和功的單位相同，都是焦耳，符號(hào)是J.
師：重力勢(shì)能與什么因素有關(guān)?你能否列舉生活中的實(shí)例加以說(shuō)明?
高中物理重力勢(shì)能教案大全二
教材內(nèi)容分析
本節(jié)教材與過(guò)去的處理方法相比，教材認(rèn)真分析了重力做功與路徑是否有關(guān)的問(wèn)題。這樣做的目的不是為了追求嚴(yán)密，而是想有助于學(xué)生形成嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。教材強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生用比較高的觀點(diǎn)處理問(wèn)題，只要求學(xué)生能夠“跟”來(lái)，并不要求學(xué)生去重復(fù)形成他們的“科學(xué)素質(zhì)”。在討論物體沿任意路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)重力做功的問(wèn)題時(shí)，又一次用到了極限的思想。學(xué)生經(jīng)過(guò)多次接觸，對(duì)這樣的方法逐漸就熟悉了。本節(jié)重力勢(shì)能是機(jī)械能的重要內(nèi)容。要從重力做功與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)出發(fā)，理解建立重力勢(shì)能概念的可能性，掌握重力勢(shì)能的定義式，明確重力做功和重力勢(shì)能變化的關(guān)系。
學(xué)情分析
高一學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的特點(diǎn)是：開始從具體的形象思維向抽象邏輯思維過(guò)渡，但思維還常常與感性經(jīng)驗(yàn)直接相聯(lián)系，仍需具體形象的圖片、現(xiàn)象來(lái)支持。
學(xué)生在初中時(shí)已接觸過(guò)重力勢(shì)能的概念，在高中階段要定量的學(xué)習(xí)重力勢(shì)能及體驗(yàn)建立過(guò)程。
3.學(xué)生已學(xué)習(xí)了功的概念和計(jì)算方法，通過(guò)重力做功的計(jì)算來(lái)判斷重力勢(shì)能的變化。
設(shè)計(jì)思路
《重力勢(shì)能》一節(jié)新教材與舊教材相比有很大變化。教材首先從重力做功開始，討論物體豎直向下運(yùn)動(dòng)、沿傾斜直線向下運(yùn)動(dòng)、以至物體沿任意路徑向下運(yùn)動(dòng)幾種情況的重力做功，利用極限思想，嚴(yán)格證明了重力對(duì)物體做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置的高度差有關(guān)。分析“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量，來(lái)定義重力勢(shì)能。通過(guò)讓學(xué)生求講臺(tái)上一本書的重力勢(shì)能，學(xué)生給出答案的多樣性，質(zhì)疑引導(dǎo)學(xué)生討論出重力勢(shì)能具有相對(duì)性。通過(guò)例題結(jié)論分析，形象地理解對(duì)于不同的參考平面，物體在某一位置具有不同的數(shù)值;引出重力勢(shì)能是標(biāo)量，但有正、負(fù)，正負(fù)代表大小，不代表方向，并且指出這里的正負(fù)與功的正負(fù)的區(qū)別;得出重力做功與參考平面無(wú)關(guān)，重力勢(shì)能的變化與參考平面無(wú)關(guān);探究出重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系。這樣做使學(xué)生對(duì)重力勢(shì)能的理解加深，思路清晰。
本節(jié)課內(nèi)容既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，學(xué)生在一節(jié)課內(nèi)不容易全面理解和掌握，教學(xué)中不宜追求多而全，可以在后續(xù)課程中逐漸理解與加深。
教學(xué)過(guò)程中可以多舉身邊的實(shí)際例子，由簡(jiǎn)單的現(xiàn)象如課本下落砸在手上感覺比較進(jìn)行分析，便于得出結(jié)論，學(xué)生也容易接受。
教法上教師應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，使學(xué)生始終處于學(xué)習(xí)的主體，激發(fā)探究意識(shí)和學(xué)習(xí)的積極性。
教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1、知道重力做功與路徑無(wú)關(guān).
2、理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算.
3、知道重力勢(shì)能的相對(duì)性.
4、理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系
(二)過(guò)程與方法
用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系，親身感受知識(shí)的建立過(guò)程
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣.
重點(diǎn)難點(diǎn)與突破方法
重點(diǎn)：重力做功與路徑無(wú)關(guān)，重力勢(shì)能的概念，重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系。
難點(diǎn)：重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系，重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性。
教學(xué)方法與教學(xué)資源
教學(xué)方法：探究、討論、講授、實(shí)驗(yàn)觀察法、分析歸納法、講練法。
教學(xué)資源：多媒體、兩本質(zhì)量不同的書、一張白紙、重錘
七、新課教學(xué)
(一)、新課引入
教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 引入新課
進(jìn)行新課
一、重力做功
在上課之前，老師想請(qǐng)一位學(xué)生幫老師一個(gè)忙，哪位同學(xué)?
現(xiàn)在老師把手中的一張白紙揉成團(tuán)，在距你手一定高度處由靜止釋放，你敢不敢接?
接著老師把紙團(tuán)換成一個(gè)重錘，如果重復(fù)剛才的動(dòng)作，你敢不敢接?
提問(wèn)：紙團(tuán)與重錘落到手上有什么不同的感覺?
為什么呢?
質(zhì)量大是一方面，實(shí)際上是重錘具有的能大。
在本章的第一節(jié)《追尋守恒量》中我們就認(rèn)識(shí)了一個(gè)物理量---重力勢(shì)能(物體由于被舉高而具有的能)。那么，今天我們就來(lái)定量的認(rèn)識(shí)這種能。
探究一：重力勢(shì)能大小與哪些因素有關(guān)呢?(定性)
用自己的課本做如下實(shí)驗(yàn)
1)同一課本從不同高度由靜止下落到自己手上，手的感覺 ? ? ?
2)不同質(zhì)量的課本從同一高度由靜止下落到自己手上，手的感覺 ? ? ?
從中可以得到什么結(jié)論?
重力勢(shì)能與質(zhì)量、高度有怎樣的定性關(guān)系?
書在下落過(guò)程中，高度降低，重力勢(shì)能要減小，我們還知道，高度變化了，重力就要做功。因此，重力做功與重力勢(shì)能的變化是有聯(lián)系的。本節(jié)課我們就從研究重力做功入手，來(lái)認(rèn)識(shí)重力勢(shì)能。
探究二：重力做功的特點(diǎn)?
根據(jù)功的計(jì)算公式分別計(jì)算甲、乙、丙三種情況中小球由A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中重力所做的功。
過(guò)程甲、乙結(jié)果為：WG=mgh=mg(h1-h2 )
過(guò)程丙：
這一過(guò)程中，教師聽取學(xué)生匯報(bào)，點(diǎn)評(píng)
把整個(gè)路徑分成許多很短的間隔;
由于每一段很小很小，都可以近似看作一段傾斜直線;
分別求出物體通過(guò)每一小段傾斜直線時(shí)重力所做的功;
物體通過(guò)整個(gè)路徑時(shí)重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代數(shù)和。
結(jié)果：WG=mgh=mg(h1-h2 )
板書：
公式：WG=mgh=mg(h1-h2 )
強(qiáng)調(diào)：h是物體初末位置的高度差。
通過(guò)甲、乙、丙的計(jì)算結(jié)果，請(qǐng)學(xué)生總結(jié)重力做功的特點(diǎn)。得出結(jié)論：
重力做功的特點(diǎn)：
(1)與物體的路徑無(wú)關(guān);(2)只跟物體初末位置的高度差有關(guān)。
例題1：一質(zhì)量為5kg的小球先豎直上升5m，再水平向右移動(dòng)5m，最后豎直下降5m，求：三個(gè)階段以及整個(gè)過(guò)程重力做功 (g=10m/s2)。
如何判斷重力做功的正負(fù)?
重力做功的正負(fù)
W>0重力做正功，高度下降
W=0重力不做功，高度不變
W<0重力做負(fù)功，高度上升
強(qiáng)調(diào)：在用重力做功公式時(shí)首先確定做功的正負(fù)。
學(xué)生回答敢。
學(xué)生回答敢。
學(xué)生思考、在老師的引導(dǎo)下，回答問(wèn)題。重錘砸在手上疼。
因?yàn)橹劐N的質(zhì)量大。
學(xué)生探究得到：重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量、高度有關(guān)。
質(zhì)量一定，物體高度越高，重力勢(shì)能越大;高度一定，物體質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大。
在練習(xí)本上推導(dǎo)后，學(xué)生代表發(fā)言。
學(xué)生選出代表發(fā)表自己的見解，直至談出微元的想法。
程度好一些的學(xué)生還可能根據(jù)功的定義式直接找出恒力(重力)及其方向上的位移(高度)，得出結(jié)果。
學(xué)生可能回答出“沿不同方向運(yùn)動(dòng)，重力做功相同”等結(jié)論，教師要進(jìn)一步給予說(shuō)明引導(dǎo)。也可能得出結(jié)論的意思，表達(dá)不一定很準(zhǔn)確。
提問(wèn)計(jì)算結(jié)果。
上升階段：
WG=-mgh=-250J
水平階段：WG=mgh=0
下降階段：WG=mgh
=250J
整個(gè)過(guò)程：
WG=mgh=0 聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生思考。
引入課題
通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望。學(xué)生根據(jù)自己的探究情況在班上作發(fā)言、交流、逐步形成共識(shí)。
將重力做功與重力勢(shì)能的變化聯(lián)系起來(lái)。讓學(xué)生能夠了解本節(jié)課的學(xué)習(xí)目的，初步建立起學(xué)習(xí)思路。
學(xué)生根據(jù)公式可以自行推導(dǎo)出結(jié)果，要讓學(xué)生養(yǎng)成良好動(dòng)腦、動(dòng)手習(xí)慣，教師不可包辦代替。
極限的思想，學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已經(jīng)接受過(guò)，在此，學(xué)生應(yīng)該能夠按預(yù)想的思維結(jié)果回答出問(wèn)題。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極探索。
引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)規(guī)律。
了解公式的應(yīng)用，計(jì)算中明確h的含義。 二、重力勢(shì)能
回到重力做功的表達(dá)式。
分析表達(dá)式：WG=mgh=mgh1-mgh2
重力做功等于重力與初位置高度的乘積與重力與末位置高度乘積的差值。看起來(lái)，物體所受的重力mg與它所處位置的高度h的乘積“mgh”，是一個(gè)具有特殊意義的物理量。這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力密切相關(guān);另一方面，與高度有關(guān)。恰與重力勢(shì)能的基本特征一致。因此，在物理學(xué)中， 我們就用“mgh”表示物體的重力勢(shì)能。
下面請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材P65，完成下面三個(gè)問(wèn)題。課件展示內(nèi)容。
1、定義：物體由于被舉高而具有的能，叫做重力勢(shì)能。
2、表達(dá)式：Ep=mgh 即物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積。
3、單位：1J=1kg·m/s2·m=1N.m
問(wèn)題：一本質(zhì)量為0.2kg的書放在講臺(tái)桌上，教室層高4m，講臺(tái)高1m，請(qǐng)問(wèn)這本書的重力勢(shì)能是多少? (g=10m/s2)
哪個(gè)答案正確呢?都對(duì)，都不對(duì)!為什么呢?
重力勢(shì)能的相對(duì)性
那么，我們要確定物體在某一位置的重力勢(shì)能必須先做什么?
在參考平面，物體的重力勢(shì)能取做0，參考平面也叫零勢(shì)能面。
參考平面：參考平面可以任意選取
一般選地面為參考平面
(不加說(shuō)明的話是以地面為參考平面)
例如：如圖，質(zhì)量0.5kg的小球，從桌面以上h1=1.2m的A點(diǎn)落到地面的B點(diǎn)，桌面高h(yuǎn)2=0.8m.請(qǐng)按要求填寫下表.(g=10m/s2)
2)選擇不同的參考平面，同一位置物體的重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的。但這并不影響問(wèn)題的研究，因?yàn)榕c重力勢(shì)能相關(guān)的問(wèn)題中，有價(jià)值的是勢(shì)能的差值，而選擇不同的參考平面對(duì)于這個(gè)差值沒有影響。這點(diǎn)我們?cè)诤筮厗?wèn)題中探究。
3)重力勢(shì)能的正負(fù)
Ep>0物體的位置在參考平面的上方
Ep=0物體處于參考平面
Ep<0物體的位置在參考平面的下方
雖然重力勢(shì)能有正負(fù)之分，但是它是標(biāo)量
標(biāo)量，“+”、“-”只表示大小，不表示方向。“+”的一定大于“-”的。(與功的“+”、“—”含義比較)舉例：5J與-7J兩種情況誰(shuí)大?
學(xué)生積極思考，跟上老師的思路。
高中物理重力勢(shì)能教案大全三
整體設(shè)計(jì)
重力勢(shì)能及其相對(duì)性是本節(jié)的主要教學(xué)內(nèi)容.教材從分析重力做功與路徑無(wú)關(guān)入手，來(lái)建立重力勢(shì)能的概念.按照“以學(xué)生為主體”新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，在這一環(huán)節(jié)，要讓學(xué)生親自動(dòng)手算一算這兩種情況下重力對(duì)物體做了多少功，來(lái)加深對(duì)探究過(guò)程的理解.正是因?yàn)橹亓ψ龉τ羞@樣的特點(diǎn)，才引入重力勢(shì)能的概念，對(duì)這一點(diǎn)學(xué)生會(huì)感覺比較困難.這一認(rèn)知是逐漸建立起來(lái)的，在這里要求不宜過(guò)高.教師可以幫助學(xué)生回憶，在“追尋守恒量”一節(jié)中，給出了勢(shì)能的定義，“物體勢(shì)能是物體憑借其位置而具有的能量.”啟發(fā)學(xué)生思考，請(qǐng)學(xué)生說(shuō)一說(shuō)重力勢(shì)能應(yīng)該與哪些物理量有關(guān).經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生會(huì)得出，重力勢(shì)能應(yīng)跟物體在地球的相對(duì)位置有關(guān)，還應(yīng)與物體受到的重力有關(guān).本節(jié)重點(diǎn)講述重力勢(shì)能及其相對(duì)性，重力勢(shì)能的變化以及與重力做功的關(guān)系.重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，克服重力做功(重力做負(fù)功)時(shí)，重力勢(shì)能增加，關(guān)于這個(gè)關(guān)系，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)時(shí)最好能結(jié)合一些實(shí)例，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，解開學(xué)生的困惑，例如可舉在自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力做正功，重力勢(shì)能減少，同時(shí)由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這樣做，也可以為下一節(jié)講解機(jī)械能守恒定律作好準(zhǔn)備.
為了突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，采用學(xué)生實(shí)際操作、推理和互動(dòng)探究的方法，學(xué)生對(duì)計(jì)算結(jié)果分析，先思索由結(jié)果發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，然后由教師層層提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，逐步解決問(wèn)題，使學(xué)生理解和掌握本節(jié)的知識(shí).關(guān)于重力做功與路徑無(wú)關(guān)和彈性勢(shì)能的教學(xué)：只要求學(xué)生知道即可.
教學(xué)重點(diǎn)
重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系.
教學(xué)難點(diǎn)
重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性.
課時(shí)安排
1課時(shí)
三維目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行計(jì)算.
2.理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系.知道重力做功與路徑無(wú)關(guān).
3.知道重力勢(shì)能的相對(duì)性.
4.了解彈性勢(shì)能.
過(guò)程與方法
1.根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式.
2.學(xué)會(huì)從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理現(xiàn)象.
3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法——控制變量法;培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力.
4.通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維，及分析、推理、歸納的能力.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作、觀察、討論，以及得出本節(jié)課物理知識(shí)的過(guò)程和方法，激發(fā)學(xué)生探索的興趣和熱愛科學(xué)的精神.
2.滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣.
課前準(zhǔn)備
自制課件、事先搜集各種投影圖片;大小不一的兩個(gè)鐵塊、自制小桌、盛滿沙的盒子等.
教學(xué)過(guò)程
導(dǎo)入新課
故事導(dǎo)入
1994年7月7日，蘇梅克·列維9號(hào)彗星以60 km/s的速度，向木星飛馳而去.第一顆彗核撞上了木星，緊接著，其余的彗核也接二連三地向木星撞擊，這一壯烈的天體碰撞，持續(xù)了5天才告結(jié)束.碰撞產(chǎn)生了相當(dāng)于20億顆原子彈爆炸的威力，產(chǎn)生的火球，直徑達(dá)10 km，溫度達(dá)到7 000 ℃，產(chǎn)生的光亮在數(shù)億千米外也能拍到，騰起的蘑菇云極為壯觀，形成的塵埃云團(tuán)與地球同樣大小，并存在了幾個(gè)月之久.
教師引導(dǎo)學(xué)生思考討論：為什么彗星撞擊木星時(shí)會(huì)產(chǎn)生如此大的能量呢?
情景導(dǎo)入
大屏幕投影展示下面幾幅圖片，讓學(xué)生自己仔細(xì)觀察，并自己提出問(wèn)題來(lái)討論.
2002年9月21日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)的一個(gè)村莊發(fā)生雪崩，造成至少100人失蹤
美國(guó)內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑。這個(gè)隕石坑是5萬(wàn)年前，一顆直徑約為30—50米的鐵質(zhì)流星撞擊地面的結(jié)果.據(jù)說(shuō)，坑中可以安放下20個(gè)足球場(chǎng)，四周的看臺(tái)則能容納200多萬(wàn)觀眾
參考問(wèn)題：1.我們看到一個(gè)冰天雪地、廣袤無(wú)垠的銀色世界，它帶給人們的是圣潔、平和、寧?kù)o的感受，一種心靈的洗滌.但是一旦大量積雪從高處滑下形成雪崩.一面面白茫茫的雪墻排山倒海而來(lái)，你將感受到大雪崩所帶來(lái)最令人驚心動(dòng)魄的白色恐懼，將對(duì)人們的生命與財(cái)產(chǎn)帶來(lái)災(zāi)難……為什么這么漂亮的雪花有如此大的破壞力?發(fā)生的雪崩為什么具有這么大的能量?
2.通過(guò)美國(guó)內(nèi)華達(dá)州亞利桑那的隕石坑現(xiàn)象，你能說(shuō)出這么大的能量與哪些因素有關(guān)?
實(shí)驗(yàn)引入
教師利用課前準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)儀器：自制小桌、鐵塊(一大一小兩個(gè))、盛滿沙的小盒，如圖.先讓學(xué)生猜測(cè)重力勢(shì)能的影響因素.
通過(guò)學(xué)生分組討論，由學(xué)生代表表述自己的想法，重力勢(shì)能的影響因素有哪些?然后分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證學(xué)生的猜想.
推進(jìn)新課
一、重力的功
問(wèn)題：物體的重力勢(shì)能跟哪些影響因素有關(guān)呢?
通過(guò)重力勢(shì)能的定義，引導(dǎo)學(xué)生找出重力勢(shì)能的影響因素：物體的質(zhì)量與高度.具體的關(guān)系，要求學(xué)生設(shè)計(jì)具體的物理情景來(lái)探討.
情境設(shè)置：把自制的物理小桌放在盛滿沙的盒子中，比較質(zhì)量不同的兩個(gè)鐵塊落在小桌上時(shí)小桌陷入的深度;比較同一鐵塊從不同的高度落在桌子上陷入的深度.
實(shí)驗(yàn)一：用質(zhì)量不同的兩個(gè)鐵塊從同一高度釋放，觀察小桌陷入沙子中的深度.
實(shí)驗(yàn)二：用同一個(gè)鐵塊從不同高度釋放，觀察小桌陷入沙子中的深度.
學(xué)生認(rèn)真操作實(shí)驗(yàn)，并記錄觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
現(xiàn)象：在實(shí)驗(yàn)一中，鐵塊的質(zhì)量越大，小桌陷入沙子中的深度越大;在實(shí)驗(yàn)二中，鐵塊釋放的高度越高，小桌陷入沙子中的深度越大.
通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，學(xué)生深切感受兩個(gè)影響因素對(duì)重力勢(shì)能的影響，并從中總結(jié)具體是怎樣影響的：
物體的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢(shì)能就越大.
因此，要研究重力勢(shì)能，就不能脫離對(duì)重力做功的研究.
重力做功的特點(diǎn)：
創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)重力做功的特點(diǎn)：如圖，提出物體從A到C的幾種情況，讓學(xué)生寫出在這幾種情況下，物體從A→C，重力做的功：
圖A是物體由A做自由落體到B，再水平運(yùn)動(dòng)到C，容易得出此過(guò)程中，重力做功為mgh;
圖B是物體沿斜面由A滑到C，重力做功為：mgs·sinθ=mgh;
圖C是物體沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面組成，利用圖B的結(jié)論可以得出，重力做功也為mgh.還可從A到BC面畫任意路徑讓學(xué)生求重力做功，可以看出結(jié)論都為mgh.
學(xué)生從以上三個(gè)過(guò)程的推導(dǎo)中容易得到重力做功的特點(diǎn)：重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與物體起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的高度差有關(guān).
思維拓展
重力做功與路徑無(wú)關(guān)，其他力(比如摩擦力)做功是否與路徑有關(guān)?回答是肯定的.可見，重力做功的特點(diǎn)不能亂用，要視具體力而定.同時(shí)提醒學(xué)生，今后學(xué)習(xí)中還會(huì)遇到具有這種特點(diǎn)的力(例如電場(chǎng)力).
如右圖所示，指導(dǎo)學(xué)生計(jì)算質(zhì)量為m的物體，從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，重力做的功是多少?
小球的質(zhì)量為m，從高度為h1的A點(diǎn)下落到高度為h2的B點(diǎn)，如圖所示，重力所做的功為：
WG=mgΔh=mgh1-mgh2
從上面的表達(dá)式，可以看出重力做功的大小等于重力跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與重力跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差.
點(diǎn)評(píng)：引導(dǎo)學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)mgh1、mgh2兩個(gè)量是用來(lái)描述初末狀態(tài)能量特點(diǎn)的，為重力勢(shì)能概念的提出作思路引導(dǎo).
二、重力勢(shì)能
復(fù)習(xí)勢(shì)能的概念：相互作用的物體憑借其相對(duì)位置而具有的能量，稱為勢(shì)能.
mgh這個(gè)物理量具有特殊的物理意義，一方面與重力做功有關(guān)(相互作用)，又隨高度的變化而變化(憑借其相對(duì)位置)，具有了勢(shì)能的特征.物理學(xué)中，把物理量mgh叫做物體的重力勢(shì)能，用Ep表示.
點(diǎn)評(píng)：教師在分析重力做功的基礎(chǔ)上，分析勢(shì)能的兩個(gè)主要特征，mgh同時(shí)具備兩個(gè)主要特征，重力勢(shì)能概念的提出就水到渠成.
師生共同討論，理解Ep=mgh，主要采取講授式：
1.標(biāo)矢性：標(biāo)量
2.單位：焦耳(J)
問(wèn)題：重力做功引起了物體位置的變化，物體位置變化引起重力勢(shì)能變化，重力做功與重力勢(shì)能變化有什么關(guān)系呢?
引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)：重力做功也可以寫成WG=Ep1-Ep2
當(dāng)物體下落時(shí)，重力做正功mgh，WG>0，即Ep1>Ep2，這說(shuō)明，重力做功，重力勢(shì)能Ep減少，減少的值等于重力所做的功.
同理，當(dāng)物體上升時(shí)，重力做負(fù)功-mgh，重力勢(shì)能Ep增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做負(fù)功也可以說(shuō)成物體克服重力做功.重力做功是重力勢(shì)能變化的量度.
三、重力勢(shì)能的相對(duì)性
問(wèn)題：將一個(gè)質(zhì)量為5 kg的鐵球放在4樓一張1.5 m高的桌子上，已知每層樓的高度均為2.5 m，求鐵球的重力勢(shì)能.
要求學(xué)生分組計(jì)算，讓各小組代表自由表述自己的計(jì)算結(jié)果，教師暫不作評(píng)價(jià).預(yù)測(cè)學(xué)生的計(jì)算情況，在高度的數(shù)值代入上有不同的意見.出現(xiàn)計(jì)算上的矛盾，此時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生感受由于參考面的選取不同，給計(jì)算造成了不便，無(wú)法計(jì)算.因?yàn)闆]有說(shuō)明物體的高度是以什么位置為零高度.
請(qǐng)學(xué)生分別寫出上圖中以B和地面C為零點(diǎn)的物體的重力勢(shì)能：Ep1=mgh1，Ep2=mg(h1+h2)，(h1=AB，h2=BC).
總結(jié)：1.重力勢(shì)能具有相對(duì)性，是與零點(diǎn)選取有關(guān)的，因此在表達(dá)重力勢(shì)能時(shí)，要指明勢(shì)能零點(diǎn)的位置.我們把重力勢(shì)能為零的水平面叫做零勢(shì)能面.通常以水平地面為零勢(shì)能面.
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