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文档简介
《2.3重力势能》教学设计【教学内容】第二单元第3节第1课时:重力势能。【教学目标】1.理解重力势能的概念,会运用重力势能的公式进行计算;理解重力势能与重力做功的关系;了解重力势能的相对性;了解弹性势能。2.通过重力势能的计算,体会重力势能的相对性及重力势能变化量的绝对性;学会根据重力的功计算重力势能的变化量,根据重力势能的变化量计算重力的功。3.通过对重力的功与物体重力势能的变化间的关系的理解与运用,体会事物间的普遍联系。【教学重点】重力势能、弹性势能的概念。【教学难点】重力势能变化与重力做功的关系。【教具准备】小球、弹簧、斜面、细线、小车等。【教学过程】◆创设情境──引出课题1.回顾复习初中所学的相关知识(1)什么是重力势能?举例说明具有重力势能的物体?重力势能的多少与什么因素有关系?物体由于被举高而具有的能是重力势能。物体的质量越大、位置越高,具有的重力势能就越多。(2)什么是弹性势能?举例说明哪些物体具有弹性势能?弹性势能的多少与什么因素有关系?物体由于发生弹性形变而具有的能是弹性势能。同一物体形变越大,具有的弹性势能就越多。(3)什么是势能?重力势能,弹性势能统称势能。(4)举例说明,有没有既具有势能又具有动能的物体?有沿倾斜路面运动的汽车,飞行中的飞机,高山滑雪中的滑雪运动员等。(5)什么是机械能?一个物体所具有的势能与动能的和。2.说明本节课学习内容:学习重力势能。◆合作探究──新课学习一、势能1.对势能的重新定义在力学中,由物体间的相互作用和物体间的距离决定的能量叫做势能。比如由物体与地球间的相互吸引以及两者间距离决定的重力势能,由于弹性物体形变后具有的弹性势能,分子间相互作用的引力、斥力及两分子间的距离决定的分子势能等。在力学中常见的是重力势能和弹性势能。2.重力势能(1)讨论被举高的物体下落后做功多少的决定因素:用从斜面滚下的物体推定小车做功定性演示;再用打桩机重锤对桩做功进行讨论。不同质量物体从同一高度下落后做功的多少比较:质量大的物体做的功多。同质量物体从不同高度出下落后做功多少的比较:下落高度大的物体做功多。归纳小结:物体质量越大,距离地面越高,下落到地面做的功越多,具有的能越多。(2)重力势能的定义:地球上的物体具有的跟它所受的重力和高度有关的能叫重力势能。(3)物体重力势能的大小计算设想把质量为m的物体匀速举高h,这一过程中人需要对物体施加方向竖直向上大小为mg的力,这一力对物体做的功是mgh。若物体由这一高度落至地面,重力将做功mgh,这就说明物体在h高度时具有能量mgh,这就是它的重力势能,如用EP表示重力势能,则有:这就是计算物体重力势能的公式,公式说明:物体的重力势能等于物体所受重力和它的高度的乘积。3.重力做过与路径的讨论:(1)如图所示,质量相同的两同学分别沿台阶和竖梯从地面上到同一高度的A处,计算重力的功分别是多少上升过程中两同学所受重力大小相等,是mg,方向都竖直向下,重力对沿竖梯上升的同学做功是;设每阶台阶高s,则每上升一阶,重力的功是,整个过程中重力的功等于上升每一台阶时重力功的和,提取公因数(-mg)后,另一项是所有台阶高度之和,等于h。所以重力对沿台阶上升的同学做的功是。如这两同学沿原路返回地面,同样可算得重力对他们的功都是mgh。(2)小结归纳──重力做功的特点重力做功的多少只与初末位置间的高度差有关,与具体路径无关。计算重力做的功是,只需确定初末两位置间的高度差,不需要考虑具体的运动路径。二、重力做功与重力势能1.问题讨论:(1)质量为m的物体由高度为h1处上升至高度为h2处,重力做的功是;物体重力势能的增加量为。(2)质量为m的物体由高度为h1处下降至高度为h2处,重力做的功是;物体重力势能的减少量为。2.归纳小结──重力做功与重力势能变化间的关系:重力做负功,物体的重力势能增加,重力势能的增加量等于重力功的绝对值;重力做正功,物体的重力势能减少,重力势能的减少量等于重力的功。3.重力势能的相对性:物体的高度是相对的,因此重力势能也是相对的,与我们选取的零高度位置(重力势能零位置)有关。但物体在两位置之间运动,重力势能的变化量却是确定的。4.势能的单位:势能是标量,只有大小没有方向。在国际单位制中,单位与功的单位相同,是J。◆案例研究──小结巩固1.案例剖析例1
讲解教材第63页“例题1”:体会重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性。例2
讲解教材第63页“例题2”:进一
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