D重力勢能正式版

1、資源信息表標(biāo)題第五章D重力勢能關(guān)鍵詞重力勢能Ep=mgh彈性勢能重力做功描述本教學(xué)設(shè)計(jì)包括：一、教學(xué)任務(wù)分析二、教學(xué)目標(biāo)二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)四、教學(xué)資源五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路六、教學(xué)流程七、教案示例學(xué)科高中物理一年級第二冊第五章D節(jié)語種漢語媒體格式.doc學(xué)習(xí)者學(xué)生資源類型義木類素材課程類型局中基礎(chǔ)型課程作者桑嫣單位上海巾徐匯區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院地址上海巾徐匯區(qū)中山南一路800號Emailsun0523cn第五章D重力勢能執(zhí)教：上海市徐匯區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院桑嫣一、教學(xué)任務(wù)分析重力勢能是繼動(dòng)能后學(xué)習(xí)的另一種重要能量。與動(dòng)能相比，重力勢能概念更復(fù)雜，學(xué)生第一次接觸到能量的相對性、零勢能面等較抽象的概念，對能的概念的

2、理解將更深刻全面。學(xué)習(xí)重力勢能和重力做功的特點(diǎn)將為接下來學(xué)習(xí)功和能量變化的關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及以后學(xué)習(xí)電場力做功的特點(diǎn)等知識(shí)奠定重要基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)重力勢能需要以做功、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)為基礎(chǔ)。從研究物體的重力勢能與什么因素有關(guān)入手，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究和理論推導(dǎo)兩種方式得出重力勢能表達(dá)式。通過在實(shí)際情景中討論零勢能面的確定對重力勢能值的影響，深入理解重力勢能的相對性。然后通過簡單的實(shí)例訓(xùn)練，在練習(xí)使用重力勢能的表達(dá)式計(jì)算物體重力勢能的大小的過程中，進(jìn)一步加深這種體會(huì)，深刻理解重力勢能與動(dòng)能的區(qū)別。通過實(shí)例分析和探究小實(shí)驗(yàn)，知道彈性勢能的概念及與彈性勢能大小相關(guān)的因素。在此基礎(chǔ)上引出勢能的概念。通過討論交

3、流生活中利用彈性勢能的實(shí)例及彈性勢能帶來的危害，將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，感受辨證唯物的科學(xué)品質(zhì)。在得出重力勢能表達(dá)式的過程中，通過了解勢能概念的抽象性，體驗(yàn)物理理論源于實(shí)踐，高于實(shí)踐的科學(xué)規(guī)律。在結(jié)合從物理模型到實(shí)際生活兩方面多角度的分析，歸納得出重力做功的特點(diǎn)的過程中，感受得出科學(xué)規(guī)律從特殊到一般的歸納方法。二、教學(xué)目標(biāo)1. 知識(shí)與技能(1) 理解重力勢能的概念，學(xué)會(huì)用重力勢能表達(dá)式計(jì)算重力勢能的大小。(2) 知道零勢能面，理解重力勢能的相對性及勢能正負(fù)的物理含義。(3) 理解重力做功的特點(diǎn)，知道重力做功與路徑無關(guān)。(4) 知道彈性勢能及其相關(guān)因素。2. 過程與方法(

4、1) 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究和理論演繹的方法得出重力勢能表達(dá)式。(2) 通過應(yīng)用抽象的物理模型與實(shí)際情景相結(jié)合的方法，得出重力做功的特點(diǎn)的過程，感受從特殊到一般的科學(xué)歸納方法。3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀(1) 通過對重力勢能表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)探究和理論推導(dǎo)，經(jīng)歷物理知識(shí)產(chǎn)生的過程。(2) 通過學(xué)習(xí)重力勢能知識(shí)，了解勢能概念的抽象性，體驗(yàn)物理理論源于實(shí)踐，高于實(shí)踐。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：理解重力勢能的概念，計(jì)算重力勢能的大小。難點(diǎn)：理解重力勢能的相對性和重力做功的特點(diǎn)。四、教學(xué)資源1、器材：(1) 定性研究物體的重力勢能與什么因素有關(guān)：小鋼球、小木球、泡沫塑料板。(2) 定性研究物體的彈性勢能與什么因素有關(guān)：勁度

5、系數(shù)不同的兩個(gè)小彈簧、橡皮。2、課件：物體具有重力勢能、彈性勢能的圖片。3、視頻：生活中彈性勢能的利用與危害的視頻短片。五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路內(nèi)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括三個(gè)方面：一是通過定量探究實(shí)驗(yàn)與理論探究方法得出重力勢能的表達(dá)式；二是通過對零勢能面的確定深入理解重力勢能的相對性，學(xué)會(huì)利用重力勢能表達(dá)式正確計(jì)算重力勢能的大??；三是了解彈性勢能及彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)；四是通過示例分析歸納出重力做功的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的基本思路是：從定性實(shí)驗(yàn)與理論推導(dǎo)入手，先得到重力勢能的表達(dá)式。然后通過對零勢能面概念的提出，深入理解重力勢能的概念。在學(xué)習(xí)了彈性勢能的概念后，引出對勢能概念的一般理解。最后通過物理模型和實(shí)際分

6、析歸納出重力做功的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：理解重力勢能的概念，計(jì)算重力勢能的大小。方法是：以初中學(xué)習(xí)的知識(shí)為出發(fā)點(diǎn)，按照由具體到抽象，由實(shí)驗(yàn)到理論，由定性到定量的順序組織教學(xué)。先由具體事例引入，通過討論歸納勢能的基本特征。再由學(xué)生定性實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)等方式建立準(zhǔn)確的重力勢能表達(dá)式，然后通過探討研究表達(dá)式中高度的含義引出零勢能面的概念，最后進(jìn)行實(shí)例計(jì)算，逐步加深對概念的理解。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：理解重力勢能的相對性和重力做功的特點(diǎn)。方法是：討論相對性時(shí)，設(shè)計(jì)了桌面情景與實(shí)例中蘋果下落的計(jì)算相結(jié)合；研究重力做功特點(diǎn)時(shí)，又設(shè)計(jì)了三種不同路徑運(yùn)動(dòng)與實(shí)例滑梯相結(jié)合的討論。將物理模型與實(shí)際情景相結(jié)合，

7、讓學(xué)生從容易接受的情景進(jìn)入，再遷移到較復(fù)雜的實(shí)際情況中去，在應(yīng)用中建立理解正確的概念。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)用定量實(shí)驗(yàn)探究與理論演繹等多種科學(xué)探究手段相結(jié)合的方法來得出正確結(jié)論；強(qiáng)調(diào)通過將抽象的物理模型與實(shí)際情景相結(jié)合，使學(xué)生感受從特殊到一般的科學(xué)歸納方法。強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)問題、提出質(zhì)疑、將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，感受“實(shí)驗(yàn)探究”、“歸納總結(jié)”等科學(xué)方法。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需1課時(shí)。六、教學(xué)流程：1、教學(xué)流程圖2. 流程圖說明情景1重力勢能圖片，設(shè)問：物體的重力勢能大小究竟和哪些因素有關(guān)?活動(dòng)I學(xué)生實(shí)驗(yàn)1讓大小相同的兩個(gè)小球，一個(gè)鋼球、一個(gè)木球，從一定高度下落到厚度均勻的泡沫塑料板上（也可用

8、一盆細(xì)沙代替泡沫板），通過撞擊產(chǎn)生的凹痕的深淺觀察小球具有的重力勢能大小與什么因素有關(guān)?；顒?dòng)n學(xué)生理論探究利用初中所學(xué)知識(shí)，創(chuàng)設(shè)情景，通過功與能的關(guān)系推導(dǎo)得出重力勢能的表達(dá)式?？梢杂蒙仙拖陆祪煞N不同方式的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)兩種運(yùn)動(dòng)過程中重力做功不同，而重力勢能大小完全相同，以區(qū)別功和能的不同?；顒?dòng)m質(zhì)疑討論質(zhì)疑重力勢能表達(dá)式中高度的確切含義，在創(chuàng)設(shè)的情景中，討論選定不同的基準(zhǔn)面時(shí)，重力勢能值的不同，理解重力勢能大小的相對r生。并通過與動(dòng)能、溫度等物理量的比較，理解重力勢能正負(fù)的意義?；顒?dòng)IV應(yīng)用重力勢能表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算根據(jù)蘋果下落的實(shí)例，通過選定不同的零勢能面，練習(xí)使用重力勢能表達(dá)式來計(jì)算重力

9、勢能的大小，進(jìn)一步理解重力勢能與零勢能面的關(guān)系。情景2彈性勢能圖片，設(shè)問：物體的彈性勢能大小和哪些因素有關(guān)？活動(dòng)V學(xué)生實(shí)驗(yàn)2用大小不同的力，使彈簧產(chǎn)生大小不同的彈性形變，觀察小橡皮被彈簧彈起的高度來確定與彈性勢能相關(guān)的因素?；顒?dòng)VI創(chuàng)設(shè)情景，討論歸納創(chuàng)設(shè)不同路徑的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用功的概念計(jì)算不同情景下重力做功的大小，結(jié)合實(shí)際事例將計(jì)算結(jié)果推廣到普遍情況，最終歸納得出重力做功得特點(diǎn)。3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)本設(shè)計(jì)采用從特殊到一般、從抽象到具體、從定性到定量的順序組織教學(xué)，整個(gè)教學(xué)過程可分為四個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)，通過提出問題后，讓學(xué)生使用探究實(shí)驗(yàn)與理論推導(dǎo)的方法得出重力勢能的表達(dá)式。第二環(huán)節(jié)，通過提出零

10、勢能面的概念及利用重力勢能表達(dá)式計(jì)算實(shí)際情景中物體的重力勢能大小加深對公式的深入理解。第三環(huán)節(jié)，了解彈性勢能的概念及影響彈性勢能大小的因素，并引出勢能的概念。第四環(huán)節(jié)，通過在創(chuàng)設(shè)的情景和實(shí)際情景中的歸納總結(jié)得出重力做功的特點(diǎn)。七、教案示例（一）情景引入，復(fù)習(xí)舊知，導(dǎo)入新課。我們已知道運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能，那么靜止的物體是否有能量？圖片資料：高空巨石；攔河大壩的水位高達(dá)幾十米；打樁機(jī)的重錘被提高到離樁面高得多的高空。討論：從做功與能量的角度看，上述各種現(xiàn)象有什么共同之處。上述物體都可以通過被舉高后對其他物體做功，說明它們都具有了能量。而當(dāng)它從所處的高處落下時(shí)，這些能量就會(huì)以做功的方式釋放出來。初中

11、已經(jīng)學(xué)過：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。那么物體的重力勢能大小和什么因素有關(guān)？和這些相關(guān)的因素又是什么樣的關(guān)系？我們還是參照學(xué)習(xí)動(dòng)能時(shí)運(yùn)用的方法，用物體能夠?qū)ν庾龆嗌俟νㄟ^實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)兩種方法來度量物體所具有的重力勢能。（二）探究規(guī)律。1、實(shí)驗(yàn)定性探究學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：讓大小相同的兩個(gè)小球，一個(gè)鋼球、一個(gè)木球，從一定高度下落到厚度均勻的泡沫塑料板上（也可用一盆細(xì)沙代替泡沫板），通過撞擊產(chǎn)生的凹痕的深淺觀察小球具有的重力勢能大小與什么因素有關(guān)。討論歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果：物體的重力勢能與它的質(zhì)量和高度有關(guān)。2、理論推導(dǎo)探究初中已經(jīng)學(xué)過物體具有的能越多，對其他物體做功的本領(lǐng)越大的原理，那么反過來，若

12、對物體做功越多，物體具有的能也就越多，也同樣成立。被舉高的物體具有重力勢能是因?yàn)橛兄亓Υ嬖冢谥匚锵侣涞降孛嫔系倪^程中，重力能做多少功，就說明該物體在下落前具有多少勢能。我們現(xiàn)在就根據(jù)這一規(guī)律來理論推導(dǎo)重力勢能的表達(dá)式。一質(zhì)量為m小球，從A點(diǎn)由靜止釋放，落到地面，下落的高度為h,可以很容易地計(jì)算出重力所做的功Wg，用Ep表示勢能，也就是得到了重力勢能的表達(dá)式Ep=Wg=mgh。(說明：本推導(dǎo)過程較容易造成學(xué)生將功與能的概念混淆起來，也可進(jìn)一步舉下面的例子。用一外力把一質(zhì)量為m的物體勻速舉高h(yuǎn),由于物體的速度大小沒有改變，沒有通過外力做功獲得動(dòng)能，因此可以確定外力舉高物體做的功全部用于克服重力做

13、功，增加了物體的重力勢能。而此過程中克服重力做功亦為mgh,也就是克服重力做了多少功，就獲得了多少重力勢能。則處于高度h處的物體的重力勢能為：Ep=Wg=mgho(三) 這一例子與前面相比，重力做功一次為正功，另一次為負(fù)功，但重力勢能的表達(dá)式卻完全相同，說明能并不就是功。)公式理解，概念鞏固。(1) 1、重力勢能概念從重力勢能的表達(dá)式可以看出，物體的質(zhì)量越大，離地面高度越大，重力勢能就越大。(2) 重力勢能是標(biāo)量，單位與功的單位一樣，都是焦(J)。它是由物體所處的位置狀態(tài)決定的，所以與動(dòng)能一樣是狀態(tài)量。(1) 2、重力勢能的相對性和零勢能面因?yàn)榍懊嫱ㄟ^做功的方mgh;若以小球所在處在物體重力勢

14、能的表達(dá)式中，要注意物體所處高度h的確定。法推導(dǎo)物體重力勢能，其實(shí)物體不下落或上升，同樣也具有重力勢能，因?yàn)樗丫邆淞俗龉Φ谋绢I(lǐng)。前面所說的高度指的都是離地高度，計(jì)算重力勢能也可以不從地面算起。(2) 如圖1所示，一小球離開地面的高度為H,離開桌面的高度為那么它所具有的重力勢能是多少呢？若以地面為基準(zhǔn)面，表示為mgH;若以桌面為基準(zhǔn)面，則可表示為為基準(zhǔn)面，則可表示為零?？梢娢矬w下落的高度和所處的高度是兩個(gè)不同的概念，要表示物體所處的高度時(shí)，必須先選取一個(gè)基準(zhǔn)面，物體離基準(zhǔn)面之間的高度才是重力勢能表達(dá)式中h的確切含義。物體處于該基準(zhǔn)面上時(shí)，高度為零，重力勢能既為零，因此將該基準(zhǔn)面叫做零勢能面。零

15、勢能面的選取位置不同，同一位置的重力勢能的大小也就不同，可見重力勢能的大小具有相對性。物體處于零勢能面以上，重力勢能的值為正；隨著高度下降，重力勢能減?。划?dāng)處于零勢能面時(shí)，重力勢能的值為零；處于零勢能面以下時(shí)，重力勢能的值為負(fù)?？梢娭亓菽苤档恼?fù)表示其大小。這與動(dòng)能的表示不同，動(dòng)能的最小值為零，而重力勢能的零值也是其大小的一個(gè)表示，并不真的說明此時(shí)沒有重力勢能了，這和溫度的表示很類似。在實(shí)際計(jì)算重力勢能大小時(shí)，通常以水平地面為零勢能面。3、運(yùn)用重力勢能表達(dá)式計(jì)算物體的重力勢能完成書上的示例，體驗(yàn)選取不同的零勢能面對重力勢能值的影響。（四）彈性勢能。1、彈性勢能的概念除了重力勢能之外還有其他形

16、式的勢能嗎？舉例書上圖片5-26（d）蹦蹦桿、5-30（a）圓珠筆，發(fā)生彈性形變的彈簧釋放后，彈簧在恢復(fù)原狀過程中彈力會(huì)對物體作功。因而被壓縮或拉伸的彈簧也具有勢能，這種勢能叫做彈性勢能。日常生活中，能儲(chǔ)存彈性勢能的物體很多。書上舉例：彈簧門和射箭運(yùn)動(dòng)中的弓。請同學(xué)討論交流一下生活中還有哪些物體具有彈性勢能（如上緊鐘表的發(fā)條、被壓彎的樹枝等）。2、彈性勢能與哪些因素有關(guān)學(xué)生小實(shí)驗(yàn)：將圓珠筆里的彈簧取出，再用塊小橡皮（硬幣也可）壓在彈簧上，用力將小橡皮往下壓，然后突然放開手，看看小橡皮能彈多高。用大小不同的力，使彈簧產(chǎn)生大小不同的彈性形變，重復(fù)做幾次，看看小橡皮彈起的高度有什么不同。換個(gè)不同的彈

17、簧，再做做看。歸納結(jié)論：彈簧彈性勢能的大小與彈簧的形變量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，在彈性范圍內(nèi)，形變量越大，勁度系數(shù)越大，彈性勢能越大。討論交流：由彈性勢能相關(guān)因素，談?wù)勆钪袕椥詣菽艿膽?yīng)用及防止彈性勢能造成的危害事例。利用：蹦床、跳板、自動(dòng)傘、彈射坐椅等；危害：彈簧門夾到手指、繃緊的鋼纜斷裂后又反彈回來造成事故等。3、勢能的概念彈性勢能和重力勢能一樣，都與物體間的相對位置有關(guān)；重力勢能是受到地球吸引的物體與地球間的相對位置決定的；彈性勢能是由發(fā)生彈性形變的物體各部分的相對位置決定的。人們把這類由相互作用物體的相對位置決定的能稱為勢能。（五）重力做功的特點(diǎn)。1、自主活動(dòng)、得出規(guī)律如圖2,請根據(jù)前面

18、學(xué)過的有關(guān)功的知識(shí)，寫出以下幾種情況中，物體從A處運(yùn)動(dòng)到C處,F目I,圖a是物體由A豎直向下運(yùn)動(dòng)到B,再水平運(yùn)動(dòng)到C,容易得出此過程中，重力共做功為mgh;圖b是物體沿斜面由A滑到C,重力做功為：mgssin0=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。討論書上圖5-31所示是同一個(gè)小孩沿不同的路徑從滑梯的頂端滑到地面的情景，他可沿斜梯、旋梯或直桿等不同方式下滑。重力做功是否相同？將前面的斜面與實(shí)際生活中的各類情況結(jié)合起來，將抽象的物理模型中得到的結(jié)論應(yīng)用到實(shí)際情景中去，將特殊情況推廣到普遍情況?？偨Y(jié)規(guī)律：重力做功與路徑無關(guān)，只與物體起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的高度差有關(guān)。2、拓展聯(lián)想彈力做功也具有這樣的特點(diǎn)。