《5D重力势能》设计

基本信息表标题势能学科高中物理一年级第二册第五章D节1课时资源教学设计（doc文件）1份；作者学校电话Email《5D重力势能》教学设计一、教学内容分析本节在课程标准中的学习水平属于B级，节名是重力势能，但内容还包括弹性势能。本节学习的重力势能，仍然以初中学习的知识为出发点，按照由具体到抽象，由试验到理论，由定性到定量的顺序组织教学。先由具体事例引入，通过讨论归纳势能的基本特征。再由学生实验定性探讨重力势能与哪些因素有关，通过重物落地能做多少功来确定重物落地前的重力势能，从而计算出重力势能的表达式。二、教学目标（一）知识与技能1．理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算重力势能的大小，知道重力势能的相对性。2．知道重力做功与路径无关。3．理解功是能量变化的量度。4．知道弹性势能的初步概念和表达式。（二）过程与方法根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式．（三）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．三、教学重点、难点重点：重力势能的概念、计算重力势能的大小。难点：重力势能的相对性和重力做功的特点。四、教学资源多媒体设备一套五、教学设计过程教学环节和内容教学活动设计意图教师活动学生活动1．创设情景，引入课题师：如图所示，拦河大坝将河流截断使水位上升到一定高度。水力发电站是就是利用其中的水来发电的，那水力发电站是利用这些水的什么能来发电的？师：学习这节课后，我们将会了解决这个问题。我们已知道能表示物体做功的本领。一个物体能够对外做功则这个物体就具有能。运动的物体能够做功具有动能。前面，我们根据物体最多可对外做多少功，就表示该物体具有多少能的事实推导出了动能的表达式是？师：那么静止的物体是否有能量？我们又是如何知道它是否具有能量的呢？请举例说明。（根据学生的回答引出新课内容）学生各抒已见生：Ek=mv2/2。生：打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里。通过生活实例激发学生学习兴趣。2．重力势能师：（利用刚才学生举的例子说明）被举高的重物一旦下落就可以做功，表明处于一定高度的物体储存着一种能量，这就是重力势能。物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。师：那么，重力势能的大小可能与什么因素有关呢？演示实验1：演示由质量不同的重锤从相同高度落下，木桩被打进沙箱的深度不同演示实验2：演示用同一重锤从不同高度落下，木桩被打进沙箱的深度不同，师：综上所述，物体的重力势能的大小与物体的质量和物体所处的高度有关。生：质量、高度引导学生分析得出：质量越大的重锤具有的重力势能越大。引导学生得出：重锤高度越大，具有的重力势能越大。通过实验定性得出重力势能与质量、高度有关的结论，加深印象。3．重力势能表达式师：怎样定量地表示重力势能？通过前面对功和能的关系的学习，我们知道一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。被举高的物体由于重力的存在，会下落到地面上，下落过程中，重力就会做功。重力能做多少功，就说明该物体在下落前具有多少能量。现在来推导重力势能的定量表达式：一质量为ｍ的物体从A点静止释放，落到地面，下落高度为ｈ，则重力所做的功为多少?师：因为重力能做多少功，就说明该物体在下落前具有多少能量，所以以地面为基准面的重力势能：EＰ＝WG＝ｍｇｈEＰ物体的重力势能焦（J）ｍ→物体的质量千克（kg）ｇ→重力加速度→(米每二次方秒)ｍ/s2ｈ→物体的高度→米（ｍ）④推导重力势能的单位：∵１kg·ｍ/s2·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝１J∴重力势能的单位是焦耳．⑤重力势能是标量师：一棵树上有一个质量为的红苹果P，求此苹果的重力势能值?师：为什么?学生求解得到重力所做功为：WG＝ｍｇｈ生：无法计算学生作答用功和能的关系推导重力势能表达式4．重力势能具有相对性师：看来在计算重力势能Ep时，要注意高度h的确定。因为要测量物体的高度必须先确定一个零高度的基准面(举例)。物体放在基准面上，高度为零，重力势能为零，我们将这个重力势能为零的基准面就叫做零势能面。若定了零势能面，在该平面上的物体高度为零、重力势能为零；所处位置低于零势能面的，重力势能为负值；所处位置高于零势能面的，重力势能为正值。由此看来，物体重力势能的值可能为正也可能为负或零。师：重力势能的正负表示什么？师：所以重力势能的正值表示物体的重力势能比在基准面上时大；重力势能的负值表示物体的重力势能比在基准面上时小。在零势能面以上的物体的重力势能一定大于零势能面以下物体的重力势能．（示例讲解）师：重力势能的变化与零势面的选择有关吗？生：重力势能的正负表示重力势能的大小。生：重力势能的变化与零势面的选择无关强调重力势能的相对性4．弹性势能师：除了重力势能，还有其他形势的势能吗？演示实验：被压缩的弹簧释放后，可以弹出物体。师：什么是弹性势能？通过举例看出，发生弹性形变的物体，在恢复形变时能对外界做功，所以它也具有一种潜在的能量，称之为弹性势能。弹性势能：发生弹性形变的物体，因为它的内部各部分之间的相对位置发生变化而具有的能。教师：同学们能举几个物体具有弹性势能的例子吗?师：弹性势能与什么因素有关师：我们知道，重力势能具有相对性，弹性势能也应该具有相对性，我们要选择一个弹性势能为零的位置，大家认为哪个位置最合适呢?师：当弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为零．弹簧被拉长或被压缩后，就具有了弹性势能．我们对弹簧拉长的情况进行研究，当劲度系数为k的弹簧被拉长一段距离x时的弹性势能应该等于什么?师(总结)：我们就把求解某一位置处的弹性势能问题转化成求从这个位置到原长弹力做功的问题了。引导学生利用弹力与形变关系的函数图象(如图)，求出弹力的功，从而得出弹性势能的定量表达式：Ep=kx2/2，k为劲度系数，x为形变量。生：弹性势能学生举例生：弹性势能的大小与弹簧的劲度系数和形变量有关。生：弹簧处于原长时是最合适的位置．生：应该等于弹簧从该位置恢复到原长过程中弹簧弹力做功的大小。与重力势能类比，明确弹性势能概念及得出弹性势能表达式。5．重力做功与重力势能变化之间的关系教师将手中粉笔头竖直上抛，然后让学生分析其上升和下落过程中重力做功与重力势能的变化。可以看出：下落过程中，WG>0，重力做正功，EP1>EP2，重力势能减少WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2上升过程中，WG<0，重力做负功，EP1<EP2，重力势能增加；WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2启发学生总结：物体从低处向高处运动，重力对物体做负功(物体克服重力做功)，物体的重力势能增加，物体克服重力做多少功，物体的重力势能就增加多少.6．重力做功的特点讨论：如图所示，物体从高为h1处运动到高为ｈ2处，运动的路径有无数条，讨论在这些运动过程中，重力所做的功是否相同．师：由此可见，体初位置的高度ｈ１和末位置的高度ｈ2有关，跟物体运动的路径无关．总结：重力做功与路径无关，只与物体起点和终点位置的高度差有关。提问：其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关？回答是肯定的。可见，重力做功的特点不能乱用，要视具体力而定。生：重力所做的功相同，因为重力所做的功等于重力势能的减少量，而重力势能的减少量是一定的。明确重力做功与路径无关。7．课堂小结作业布置略六、课后反思1、本节课用两个示例，即拦河大坝和打桩机引入课题，之后在讲述重力做功和路径以及重力势能的相对性时也结合生活中的情景，如滑