《5D重力勢能》設(shè)計

基本信息表標(biāo)題勢能學(xué)科高中物理一年級第二冊第五章D節(jié)1課時資源教學(xué)設(shè)計（doc文件）1份；作者學(xué)校電話Email《5D重力勢能》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)在課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)習(xí)水平屬于B級，節(jié)名是重力勢能，但內(nèi)容還包括彈性勢能。本節(jié)學(xué)習(xí)的重力勢能，仍然以初中學(xué)習(xí)的知識為出發(fā)點(diǎn)，按照由具體到抽象，由試驗(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)生實(shí)驗(yàn)定性探討重力勢能與哪些因素有關(guān)，通過重物落地能做多少功來確定重物落地前的重力勢能，從而計算出重力勢能的表達(dá)式。二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1．理解重力勢能的概念，能用重力勢能的表達(dá)式計算重力勢能的大小，知道重力勢能的相對性。2．知道重力做功與路徑無關(guān)。3．理解功是能量變化的量度。4．知道彈性勢能的初步概念和表達(dá)式。（二）過程與方法根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢能的表達(dá)式．（三）情感、態(tài)度與價值觀滲透從對生活中有關(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．三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：重力勢能的概念、計算重力勢能的大小。難點(diǎn)：重力勢能的相對性和重力做功的特點(diǎn)。四、教學(xué)資源多媒體設(shè)備一套五、教學(xué)設(shè)計過程教學(xué)環(huán)節(jié)和內(nèi)容教學(xué)活動設(shè)計意圖教師活動學(xué)生活動1．創(chuàng)設(shè)情景，引入課題師：如圖所示，攔河大壩將河流截斷使水位上升到一定高度。水力發(fā)電站是就是利用其中的水來發(fā)電的，那水力發(fā)電站是利用這些水的什么能來發(fā)電的？師：學(xué)習(xí)這節(jié)課后，我們將會了解決這個問題。我們已知道能表示物體做功的本領(lǐng)。一個物體能夠?qū)ν庾龉t這個物體就具有能。運(yùn)動的物體能夠做功具有動能。前面，我們根據(jù)物體最多可對外做多少功，就表示該物體具有多少能的事實(shí)推導(dǎo)出了動能的表達(dá)式是？師：那么靜止的物體是否有能量？我們又是如何知道它是否具有能量的呢？請舉例說明。（根據(jù)學(xué)生的回答引出新課內(nèi)容）學(xué)生各抒已見生：Ek=mv2/2。生：打樁機(jī)的重錘從高處落下時，可以把水泥樁打進(jìn)地里。通過生活實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。2．重力勢能師：（利用剛才學(xué)生舉的例子說明）被舉高的重物一旦下落就可以做功，表明處于一定高度的物體儲存著一種能量，這就是重力勢能。物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。師：那么，重力勢能的大小可能與什么因素有關(guān)呢？演示實(shí)驗(yàn)1：演示由質(zhì)量不同的重錘從相同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同演示實(shí)驗(yàn)2：演示用同一重錘從不同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，師：綜上所述，物體的重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和物體所處的高度有關(guān)。生：質(zhì)量、高度引導(dǎo)學(xué)生分析得出：質(zhì)量越大的重錘具有的重力勢能越大。引導(dǎo)學(xué)生得出：重錘高度越大，具有的重力勢能越大。通過實(shí)驗(yàn)定性得出重力勢能與質(zhì)量、高度有關(guān)的結(jié)論，加深印象。3．重力勢能表達(dá)式師：怎樣定量地表示重力勢能？通過前面對功和能的關(guān)系的學(xué)習(xí)，我們知道一個物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個物體具有能量。被舉高的物體由于重力的存在，會下落到地面上，下落過程中，重力就會做功。重力能做多少功，就說明該物體在下落前具有多少能量?，F(xiàn)在來推導(dǎo)重力勢能的定量表達(dá)式：一質(zhì)量為ｍ的物體從A點(diǎn)靜止釋放，落到地面，下落高度為ｈ，則重力所做的功為多少?師：因?yàn)橹亓δ茏龆嗌俟?，就說明該物體在下落前具有多少能量，所以以地面為基準(zhǔn)面的重力勢能：EＰ＝WG＝ｍｇｈEＰ物體的重力勢能焦（J）ｍ→物體的質(zhì)量千克（kg）ｇ→重力加速度→(米每二次方秒)ｍ/s2ｈ→物體的高度→米（ｍ）④推導(dǎo)重力勢能的單位：∵１kg·ｍ/s2·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝１J∴重力勢能的單位是焦耳．⑤重力勢能是標(biāo)量師：一棵樹上有一個質(zhì)量為的紅蘋果P，求此蘋果的重力勢能值?師：為什么?學(xué)生求解得到重力所做功為：WG＝ｍｇｈ生：無法計算學(xué)生作答用功和能的關(guān)系推導(dǎo)重力勢能表達(dá)式4．重力勢能具有相對性師：看來在計算重力勢能Ep時，要注意高度h的確定。因?yàn)橐獪y量物體的高度必須先確定一個零高度的基準(zhǔn)面(舉例)。物體放在基準(zhǔn)面上，高度為零，重力勢能為零，我們將這個重力勢能為零的基準(zhǔn)面就叫做零勢能面。若定了零勢能面，在該平面上的物體高度為零、重力勢能為零；所處位置低于零勢能面的，重力勢能為負(fù)值；所處位置高于零勢能面的，重力勢能為正值。由此看來，物體重力勢能的值可能為正也可能為負(fù)或零。師：重力勢能的正負(fù)表示什么？師：所以重力勢能的正值表示物體的重力勢能比在基準(zhǔn)面上時大；重力勢能的負(fù)值表示物體的重力勢能比在基準(zhǔn)面上時小。在零勢能面以上的物體的重力勢能一定大于零勢能面以下物體的重力勢能．（示例講解）師：重力勢能的變化與零勢面的選擇有關(guān)嗎？生：重力勢能的正負(fù)表示重力勢能的大小。生：重力勢能的變化與零勢面的選擇無關(guān)強(qiáng)調(diào)重力勢能的相對性4．彈性勢能師：除了重力勢能，還有其他形勢的勢能嗎？演示實(shí)驗(yàn)：被壓縮的彈簧釋放后，可以彈出物體。師：什么是彈性勢能？通過舉例看出，發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)形變時能對外界做功，所以它也具有一種潛在的能量，稱之為彈性勢能。彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體，因?yàn)樗膬?nèi)部各部分之間的相對位置發(fā)生變化而具有的能。教師：同學(xué)們能舉幾個物體具有彈性勢能的例子嗎?師：彈性勢能與什么因素有關(guān)師：我們知道，重力勢能具有相對性，彈性勢能也應(yīng)該具有相對性，我們要選擇一個彈性勢能為零的位置，大家認(rèn)為哪個位置最合適呢?師：當(dāng)彈簧的長度為原長時，它的彈性勢能為零．彈簧被拉長或被壓縮后，就具有了彈性勢能．我們對彈簧拉長的情況進(jìn)行研究，當(dāng)勁度系數(shù)為k的彈簧被拉長一段距離x時的彈性勢能應(yīng)該等于什么?師(總結(jié))：我們就把求解某一位置處的彈性勢能問題轉(zhuǎn)化成求從這個位置到原長彈力做功的問題了。引導(dǎo)學(xué)生利用彈力與形變關(guān)系的函數(shù)圖象(如圖)，求出彈力的功，從而得出彈性勢能的定量表達(dá)式：Ep=kx2/2，k為勁度系數(shù)，x為形變量。生：彈性勢能學(xué)生舉例生：彈性勢能的大小與彈簧的勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。生：彈簧處于原長時是最合適的位置．生：應(yīng)該等于彈簧從該位置恢復(fù)到原長過程中彈簧彈力做功的大小。與重力勢能類比，明確彈性勢能概念及得出彈性勢能表達(dá)式。5．重力做功與重力勢能變化之間的關(guān)系教師將手中粉筆頭豎直上拋，然后讓學(xué)生分析其上升和下落過程中重力做功與重力勢能的變化?？梢钥闯觯合侣溥^程中，WG>0，重力做正功，EP1>EP2，重力勢能減少WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2上升過程中，WG<0，重力做負(fù)功，EP1<EP2，重力勢能增加；WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2啟發(fā)學(xué)生總結(jié)：物體從低處向高處運(yùn)動，重力對物體做負(fù)功(物體克服重力做功)，物體的重力勢能增加，物體克服重力做多少功，物體的重力勢能就增加多少.6．重力做功的特點(diǎn)討論：如圖所示，物體從高為h1處運(yùn)動到高為ｈ2處，運(yùn)動的路徑有無數(shù)條，討論在這些運(yùn)動過程中，重力所做的功是否相同．師：由此可見，體初位置的高度ｈ１和末位置的高度ｈ2有關(guān)，跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)．總結(jié)：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)。提問：其他力(比如摩擦力)做功是否與路徑有關(guān)？回答是肯定的?？梢?，重力做功的特點(diǎn)不能亂用，要視具體力而定。生：重力所做的功相同，因?yàn)橹亓λ龅墓Φ扔谥亓菽艿臏p少量，而重力勢能的減少量是一定的。明確重力做功與路徑無關(guān)。7．課堂小結(jié)作業(yè)布置略六、課后反思1、本節(jié)課用兩個示例，即攔河大壩和打樁機(jī)引入課題，之后在講述重力做功和路徑以及重力勢能的相對性時也結(jié)合生活中的情景，如滑