4.重力势能 教材的地位和作用: 《重力势能》这节课的内容在整个章节中既是重点,又是难点。新课标教材从重力的功 以及与重力做功和重力势能变化的关系引入重力势能这一概念,一方面顺承前节“功”的概 念的应用,另一方面促使功是能量转化的量度这一思想的生成,顺理成章,水到渠成。 学情分析: 1.高一学生认识事物的特点是开始从具体的形象思维向抽象的逻辑思维过渡,但思维 还常常与感性经验直接相联系,仍需具体形象的图片画面来支持。 2.学生在初中时已接触过重力势能的概念,在高中阶段重点是定量的学习重力势能 3.学生已学习了功的概念和计算方法,通过重力做功的计算来判断重力势能的变化 教学目标: 知识与技能目标 1.理解重力做功与重力势能的关系,并能用这一结论解决一些简单的实际问题,知道重力 做功与运动路径无关 2.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 知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性,势能是系统共有的。 4.理解重力功是物体重力势能变化的量度。 过程与方法目标: 1.经历发散思维和理论探究归纳能力 2.体会用“实验法”和“理论推导”相互验证研究问题的方法 情感态度与价值观目标: 1.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 2.体验科学不仅仅是认识自然,挑战自然,更在于能动的改造自然。 教学重点:重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系 教学难点:重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。 教学环境与准备:电教室天士博教学课件导学案 教学过程 1、导入新课
邴原少孤，数岁时，过书舍而泣。师曰：“童子何泣？”原曰：“孤者易伤，贫者易感。夫书者，凡得学者，有亲也。一则愿其不孤，二则羡其得学，中心伤感，故泣耳。”师恻然曰：“欲书可耳!”原曰：“无钱资。”师曰：“童子苟有志,吾徒相教,不求资也。”于是遂就书。一冬之间，诵《孝经》《论语》。 4．重力势能 教材的地位和作用： 《重力势能》这节课的内容在整个章节中既是重点，又是难点。新课标教材从重力的功 以及与重力做功和重力势能变化的关系引入重力势能这一概念，一方面顺承前节“功”的概 念的应用，另一方面促使功是能量转化的量度这一思想的生成，顺理成章，水到渠成。 学情分析： 1．高一学生认识事物的特点是开始从具体的形象思维向抽象的逻辑思维过渡，但思维 还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片画面来支持。 2．学生在初中时已接触过重力势能的概念，在高中阶段重点是定量的学习重力势能。 3．学生已学习了功的概念和计算方法，通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。 教学目标： 知识与技能目标： 1．理解重力做功与重力势能的关系，并能用这一结论解决一些简单的实际问题，知道重力 做功与运动路径无关。 2．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。 3．知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性,势能是系统共有的。 4．理解重力功是物体重力势能变化的量度。 过程与方法目标： 1．经历发散思维和理论探究归纳能力 2．体会用“实验法”和“理论推导”相互验证研究问题的方法 情感态度与价值观目标： 1．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。 2．体验科学不仅 仅是 认 识自 然 ，挑 战 自然 ， 更 在于 能 动的 改 造自 然 。 教学重点： 重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。 教学难点： 重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。 教学环境与准备：电教室天士博教学课件导学案 教学过程： 1、导入新课
敦师活动:投影多媒体图片,利用生活常见事例,创设间题情景,激发学生兴趣。 (展示图片一:)这是一幅美国内华达州亚利桑那陨石坑图片 (展示第二组图片:)左边这幅图是俄罗斯“和平号”空间站坠落时燃烧时的图片,中间这 幅是打桩机的重锤从高处落下能把水泥打进地里,右面这幅图中水力发电站为什么要修那么 高的大坝?切身的例子,如果在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和 5Kg的铅球,你的感觉有何不同? 估计同学们的心里肯定有了一个大大的疑问,为什么会有以上现象发生呢?其实这和 个物理量有关,“一个地球上的物体和高度有关的物理:重力势能”。也就是这节课我们要探 究的内容,学习了“重力势能”,我们心中的疑问就可以迎刃而解了! 媒体投影展示新课题:重力势能及学习目标。 学生活动:积极思考,调动思维,进入新课 2、推进新课 【第一环节】探究重力的功 设情境,引导学生计算下列三种情况下重力做的功 通过前面的学习我们知道,能量的变化是通过做功实现的,所以要研究重力势能就要先了解 重力做功。 要强调的是第三种情况,要化曲线为直线,利用极限思想来解决。极限法是物理硏究的 3用方法。 (1)第一种情况若物体从A点竖直下落到B点后,重力做的功是多少? Wc=mg△h=mgh1-mgh2 (2)第二情况,若物体是从A点沿斜面滑到与B点等高的C点,重力做的功又是多少?W =mg△h=mgh1-mgh (3)第三种情况,物体从A点沿曲面滑到与B点等高的C点,重力做的功又是多少? W=mg△h=ngh1-mgh2 (1)(2)(3) 学生活动:分别派三个学生展示计算结果,小组讨论重力做功特点,学生代表发言得出结论
邴原少孤，数岁时，过书舍而泣。师曰：“童子何泣？”原曰：“孤者易伤，贫者易感。夫书者，凡得学者，有亲也。一则愿其不孤，二则羡其得学，中心伤感，故泣耳。”师恻然曰：“欲书可耳!”原曰：“无钱资。”师曰：“童子苟有志,吾徒相教,不求资也。”于是遂就书。一冬之间，诵《孝经》《论语》。 教师活动：投影多媒体图片，利用生活常见事例，创设问题情景，激发学生兴趣。 （展示图片一：）这是一幅美国内华达州亚利桑那陨石坑图片。 （展示第二组图片：）左边这幅图是俄罗斯“和平号”空间站坠落时燃烧时的图片，中间这 幅是打桩机的重锤从高处落下能把水泥打进地里，右面这幅图中水力发电站为什么要修那么 高的大坝？切身的例子，如果在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和 5Kg 的铅球，你的感觉有何不同？ 估计同学们的心里肯定有了一个大大的疑问，为什么会有以上现象发生呢？其实这和一 个物理量有关，“一个地球上的物体和高度有关的物理：重力势能”。也就是这节课我们要探 究的内容，学习了“重力势能”，我们心中的疑问就可以迎刃而解了！ 多媒体投影展示新课题：重力势能及学习目标。 学生活动：积极思考，调动思维，进入新课。 2、推进新课 【第一环节】探究重力的功 创设情境，引导学生计算下列三种情况下重力做的功 通过前面的学习我们知道，能量的变化是通过做功实现的，所以要研究重力势能就要先了解 重力做功。 需要强调的是第三种情况，要化曲线为直线，利用极限思想来解决。极限法是物理研究的 常用方法。 （1）第一种情况若物体从 A 点竖直下落到 B 点后，重力做的功是多少？ WG＝mg△h =mgh1－mgh2 （2）第二情况，若物体是从 A 点沿斜面滑到与 B 点等高的 C 点，重力做的功又是多少？WG ＝mg△h =mgh1－mgh2 （3）第三种情况，物体从 A 点沿曲面滑到与 B 点等高的 C 点，重力做的功又是多少？ WG＝mg△h =mgh1－mgh2 ⑴⑵⑶ 学生活动：分别派三个学生展示计算结果，小组讨论重力做功特点，学生代表发言得出结论：
重力对物体所做的功与物体路径无关,只跟起点和终点的位置有关(设计意图:从具体情景 入手,教师引导,学生自己推导,总结寻求重力做功的特点,培养学生的探究能力) 琮习:设想你要从某座髙楼的第10楼下到第3层,你可以乘电梯下,也可以沿楼梯走下 两种方式下楼,重力对你做的功是否相等? 学生计算,得出结囵 答案:相等W=mgh1-mgh2 【第二环节】探究重力势能 【步骤一】探究重力势能表达式 我们已经总结重力做功的表达式:W=mg△h=mgh1-mgh 可见mgh是一个有特殊意义的物理量。我们初中探究过重力势能和哪些因此有关呢?mgh 既和质量有关又和高度有关,和重力势能的特征基本一致,我们就把mgh叫重力势能,用 学生活动:让学生回忆,初中学过的重力势能和物体的质量和高度有关,(设计意图让学生 做初高中知识的衔接,有助于接受新知识) 再引入重力势能变化量:△Ep= ghg-mgh 【步骤二】探究重力势能的相对性(举例说明) 殴间:小球的重力势能是多少? 学生讨论后有的回答mgh,有的回答mgh(h1+h2),还有的回答是0,(设计意图,是让学生意 识到高度具有相对性,所以重力具有相对性)
邴原少孤，数岁时，过书舍而泣。师曰：“童子何泣？”原曰：“孤者易伤，贫者易感。夫书者，凡得学者，有亲也。一则愿其不孤，二则羡其得学，中心伤感，故泣耳。”师恻然曰：“欲书可耳!”原曰：“无钱资。”师曰：“童子苟有志,吾徒相教,不求资也。”于是遂就书。一冬之间，诵《孝经》《论语》。 重力对物体所做的功与物体路径无关，只跟起点和终点的位置有关（设计意图：从具体情景 入手，教师引导，学生自己推导，总结寻求重力做功的特点，培养学生的探究能力） 练习：设想你要从某座高楼的第 10 楼下到第 3 层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。 两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？ 学生计算，得出结论 答案：相等 WG＝mgh1－mgh2 【第二环节】探究重力势能 【步骤一】探究重力势能表达式 我们已经总结重力做功的表达式：WG＝mg△h =mgh1－mgh2 可见 mgh 是一个有特殊意义的物理量。我们初中探究过重力势能和哪些因此有关呢?mgh 既和质量有关又和高度有关，和重力势能的特征基本一致，我们就把 mgh 叫重力势能，用 Ep=mgh 表示。 学生活动：让学生回忆，初中学过的重力势能和物体的质量和高度有关，（设计意图让学生 做初高中知识的衔接，有助于接受新知识） 再引入重力势能变化量：△Ep=mgh2-mgh1 【步骤二】探究重力势能的相对性（举例说明） h1 h2 A B h1 h2 A B 设问：小球的重力势能是多少？ 学生讨论后有的回答 mgh1,有的回答 mgh(h1+h2)，还有的回答是 0，（设计意图，是让学生意 识到高度具有相对性，所以重力具有相对性）
(继续探究:)所以在确定物体重力势能时要选取零参考面:在参考平面以上势能为正;在 参考平面以下势能为负。正的势能大于负的势能。 (1、参考平面:重力势能总是相对于某个水平面来说的,这个水平面叫参考平面。在 参考平面,重力势能为0 2、参考平面的选择:选择哪个水平面作为参考平面,可视研究问题的方便而定,通常 选择地面作为参考平面。) 学生认识到重力势能有正有负,正负代表大小。(这是本节的难点) 【步骤三】 讨论:天花板至灯的距离、灯距桌面的距离以及桌面到小球的距离均为1米,小球和灯的质 量均为1kg,问题 1.分别以地板和天花板为参考平面讨论灯的高度 2.以桌面为参考平面讨论灯的高度及重力势能,小球的高度及重力势能 学生活动:通过以上问题的讨论充分认识了h和E具有相对性 【第三环节】势能是系统所共有的 殴间:重力势能是谁的 学生会想当然回答是物体m的 殴间:如果没有地球,还有重力势能吗 学生豁然开朗:原来重力势能是地球和物体组成的系统所共有的 (设计意图:设置问题,引发思维冲突,学生不断思考,讨论,加深对问题的认识,突破本 节难点。激发学生对科学探究的的兴趣。)
邴原少孤，数岁时，过书舍而泣。师曰：“童子何泣？”原曰：“孤者易伤，贫者易感。夫书者，凡得学者，有亲也。一则愿其不孤，二则羡其得学，中心伤感，故泣耳。”师恻然曰：“欲书可耳!”原曰：“无钱资。”师曰：“童子苟有志,吾徒相教,不求资也。”于是遂就书。一冬之间，诵《孝经》《论语》。 （继续探究：）所以在确定物体重力势能时要选取零参考面：在参考平面以上势能为正；在 参考平面以下势能为负。正的势能大于负的势能。 （1、参考平面：重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面。在 参考平面，重力势能为0. 2、参考平面的选择：选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常 选择地面作为参考平面。） 学生认识到重力势能有正有负，正负代表大小。（这是本节的难点） 【步骤三】： 讨论：天花板至灯的距离、灯距桌面的距离以及桌面到小球的距离均为 1 米，小球和灯的质 量均为 1kg,问题: 1. 分别以地板和天花板为参考平面讨论灯的高度 2. 以桌面为参考平面讨论灯的高度及重力势能,小球的高度及重力势能 学生活动：通过以上问题的讨论充分认识了 h 和 Ep 具有相对性 【第三环节】势能是系统所共有的 设问：重力势能是谁的？ 学生会想当然回答是物体 m 的 设问：如果没有地球，还有重力势能吗？ 学生豁然开朗：原来重力势能是地球和物体组成的系统所共有的 （设计意图：设置问题，引发思维冲突，学生不断思考，讨论，加深对问题的认识，突破本 节难点。激发学生对科学探究的的兴趣。）
【第四环节】通过典型例题讨论下一个知识点:W和B的关系 质量0.5kg的小球,从桌面以上h=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=10m/s2) 参考小球在A点小球在B点下落过小下落对小 平面重力勢能重力能|球重力做功|球重力勢能 Ep. 变化△Ep 桌面 10 10J 地面 10J 0 J 10J 10J ①观察这两组数据,你能得出什么结论? 学生总结: A、选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 B、对一个确定的过程,W和△E与参考平面的选择无关 再观察一下这组数据,你还有什么发现吗 学生思考后有的回答:W=△Ep(有的学生心里存有疑问) 的同学回答:W=△E,它们之间的关系是不是在这道题里偶然出现呢?让同学们试着诅 明一下两者的关系 学生通过自己的证明发现: △Ep=mgh2-ngh 以上关系的确成立,消除了心里的疑问
邴原少孤，数岁时，过书舍而泣。师曰：“童子何泣？”原曰：“孤者易伤，贫者易感。夫书者，凡得学者，有亲也。一则愿其不孤，二则羡其得学，中心伤感，故泣耳。”师恻然曰：“欲书可耳!”原曰：“无钱资。”师曰：“童子苟有志,吾徒相教,不求资也。”于是遂就书。一冬之间，诵《孝经》《论语》。 【第四环节】通过典型例题讨论下一个知识点：WG 和 Ep 的关系 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=10m/s2 ) h1 h2 A B h1 h2 A B 参考 平面 小球在A点 重力势能 EpA 小球在B点 重力势能 EpB 下落过程小 球重力做功 WG 下落过程小 球重力势能 变化△Ep 桌面 6J -4 J 10 J -10 J 地面 10 J 0 J 10 J -10 J ⑴观察这两组数据，你能得出什么结论？ 学生总结： A、选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 B、 对一个确定的过程，WG 和△EP 与参考平面的选择无关 ⑵再观察一下这组数据，你还有什么发现吗？ 学生思考后有的回答：WG=-△Ep（有的学生心里存有疑问） 有的同学回答：WG=-△Ep，它们之间的关系是不是在这道题里偶然出现呢？让同学们试着证 明一下两者的关系 学生通过自已的证明发现： WG＝mgh1－mgh2 △Ep=mgh2-mgh1 以上关系的确成立，消除了心里的疑问