2024-2025學年高中物理第四章機械能和能源3勢能教案2教科版必修2

PAGE8-勢能（第1課時）設計思想《重力勢能》這節(jié)課是學生第一次從定量的角度學習能量的詳細表達形式。在以后的學習過程中，能量概念的重要性會被學生逐步相識到，因而本節(jié)課的內容具有特別重要的意義。就內容的呈現(xiàn)方式來看，本節(jié)課有探究課的特點。因而從教學的角度來看，宜實行師生互動、引導、啟發(fā)的教學方式。學情分析1.學問層面：重力勢能是學生在初中已經接觸過的，但當時只停留在定性的分析上。新課應留意對學問從定性到定量的轉化。2.實力層面：高一學生對事物的認知還停留在詳細的形象思維上，抽象的邏輯思維的建立還須要時間。所以在教學中我們要借助試驗、視頻等直觀手段漸漸引入抽象的物理概念。教學目標物理觀念1.正確理解重力勢能的概念；2.正確理解重力做功的特點。科學思維1.發(fā)展學生分析、概括和科學推理實力；2.能運用重力勢能表達式計算重力勢能；3.能利用重力做功與重力勢能的關系解決一些實際問題。試驗探究1.能描述和探究影響重力勢能的因素；2.會試驗驗證重力做功與路徑無關。科學看法與責任1.知道重力勢能的相對性及其與地球系統(tǒng)共有性，形成科學的物質觀；2.滲透從生活中來，到生活中去的科學方法，激發(fā)和培育學生探究自然規(guī)律的愛好；3.通過學生之間的探討溝通與協(xié)作探究，培育團隊合作精神；4.培育學生遵守社會公德，防止高空墜物。教學重難點1．重力做功的特點；2．重力勢能的概念。教學資源體積相同質量不同的塑料球（1個）和鐵球（2個）；裝有沙子的塑料桶；多媒體展臺教法設計引導式、啟發(fā)式、探究式、分組探討教學過程老師活動學生活動設計意圖引入新課在前一章萬有引力的學習中我們曾經提到過一個好玩的故事：[PPT展示：牛頓與蘋果的圖片]那就是牛頓在被蘋果砸中腦袋之后，起先思索地球上的引力與天體間引力的關系，最終得出了宏大的萬有引力定律！今日，老師也拿來了一個蘋果，想讓同學們也當一回牛頓，感受一下被蘋果砸中腦袋的感覺！誰想來試試？假如我再從更高的地方釋放呢？比如10層樓高？小小蘋果能有多大威力？有人做了一個類似試驗，我們來看一段視頻。[PPT播放視頻：蘋果高空墜落]試驗結果還是很震撼的！小蘋果竟然蘊含了大能量！緣由是什么？大家在初中時已經學過，物體由于被舉高而具有的能量叫做——重力勢能，今日我們將更進一步學習重力勢能的學問和應用。[PPT展示標題][板書：§7.4重力勢能]感受從頭頂?shù)袈涮O果砸中腦袋觀看影片回答問題激發(fā)學生的新奇心，引起共鳴新課教學一、影響重力勢能的因素那么重力勢能的大小可能與哪些因素相關呢？你是如何想到的？重力勢能的大小要通過肯定的途徑呈現(xiàn)出來，就像剛才看到的視頻中蘋果從高處落下可以砸碎玻璃，我給大家供應了一套簡潔的試驗裝置來檢驗你的猜想。[PPT展示：學生分組試驗儀器圖片]介紹裝置：體積相同質量不同的塑料球（1個）和鐵球（2個）；裝有沙子的塑料桶，大家探討一下可以如何探究？這里用到了哪種試驗方法？[板書：一、影響重力勢能的因素]老師：請大家匯報一下試驗結果。[PPT播放：試驗視頻]試驗說明，質量越大的物體，能量越大，釋放高度越高的物體，能量越大。[板書：影響因素：質量、高度]回答問題：不同質量的球從同一高度釋放，相同質量的球從不同高度釋放，視察小球進入沙子的深度。限制變量法分組試驗讓學生分析問題，提出試驗方案，讓他們體驗探究、發(fā)覺的成就感直觀的試驗現(xiàn)象引發(fā)學生思索新課教學二、重力做功的特點現(xiàn)在我們知道了重力勢能與物體的質量和高度有關，那么究竟該怎樣定量的表達重力勢能呢？其實在前面的教材里，已經給出方法了，大家來看教材第57頁最上面第一段話，請一位同學來讀一下這段話。[PPT展示：教材內容]對于找尋重力勢能的定量的表達，這段話能給你什么啟示嗎？重力勢能釋放的過程離不開重力做功，所以，我們就先從重力做功分析入手！[板書：二、重力做功的特點]物體的真實下落過程其實要比我們做的試驗困難的多，大家來看這幅圖。[PPT展示：幼兒園小摯友滑滑梯走不同路徑]提問：干脆滑竿，滑斜坡，滑彎道，這幾種狀況下重力功如何求？為了探討問題便利，我們通常把問題簡化成物理模型：[PPT：三種不同路徑類型]小球從A運動到B，已知A、B的高度，求重力功，請兩位同學到黑板上寫出前兩種類型的計算過程。[板書：兩種狀況下都有：WG=mgh1-mgh2]圖3該怎么辦？前面兩種小球運動的路徑是直線運動，圖3的隨意曲線如何處理？大家有沒有好的方法？有什么方法能將變更的位移方向變成不變的呢？在咱們以前的學習中有沒有遇到過類似的問題，如何化變量為不變量的？[PPT展示：勻變速運動位移時間關系的求法]總結：這種方法叫微元法，那么對于現(xiàn)在這種狀況可不行以類比一下，用微元法來求圖3中小球重力做的功？[板書：WG=mg△h1+mg△h2+……=mgh1-mgh2]通過計算，我們發(fā)覺重力做功有什么特點？[板書：重力做功與路徑無關，只與初、末位置高度差有關]為了驗證理論推導，我們做個試驗驗證一下，這里兩個不同路軌的軌道，高度相同，從同一高度釋放兩個球，視察它們飛出后的落點，假如重力做功相同，它們最終從軌道末端飛出的狀況應當一樣，依據(jù)平拋原理，落點的距離應當一樣，這里摩擦力的影響比較小，我們忽視不計。[試驗檢驗：重力做功與路徑無關][PPT播放：試驗視頻和圖片]自主閱讀教材57頁回答問題板書圖1和圖2的計算過程回答問題總結方法視察試驗自主閱讀建立模型理論推導自主閱讀對比遷移加深印象試驗驗證新課教學三、重力勢能試驗再次說明白事實！現(xiàn)在我們來視察一下這個表達式，式中“mgh”在做功的表達式中反復出現(xiàn)，書中提到：“mgh”是一個具有特別意義的物理量，為何說它特別？閱讀教材64至65頁，找尋答案！總結：“mgh1”代表位置1的量，“mgh2”代表位置2的量，這兩者僅僅是位置的不同，做功等于這個跟位置有關的量的變更，而與路徑無關，而功的大小等于能量的變更，另一方面，式子本身含有質量和高度，與勢能特征相符！勢能的定義（由位置確定的能量）又再次強調了與位置相關的特性，所以“mgh”就是重力勢能表達式！[板書：三、重力勢能Ep=mgh]［板書：WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2=—（Ep2-Ep1）=—△Ep]我們結合實例來運用一下，看下面這個情景：[PPT：起重機例題]邊總結邊板書［板書：WG＞０，Ep1＞Ep2，Ep減?。籛G＜０，Ep1＜Ep2，Ep增加]自主閱讀教材，回答問題計算例題聯(lián)系已有學問，培育學問遷移實力，思索問題的實力，訓練邏輯思維。培育學生的運用學問實力。新課教學四、重力勢能的相對性我們再回到牛頓的蘋果問題來看看，當年砸中牛頓的那個蘋果有多大勢能？［PPT：蘋果例題］同一個蘋果怎么會有不同的重力勢能？計算重力勢能前要先選取零勢能面，選取的參考面不同，結果也會有不同，有的大，有的小，有的是正數(shù)，有沒有可能是負數(shù)？蘋果的重力勢能可不行能算出負數(shù)？［板書：Ep取決于零勢面的選取，Ep＜０表示在參考面以下］［PPT：再計算掉落到頭頂?shù)膭菽茏兏浚萦嬎憬Y果相同，說明重力勢能的變更量與零勢能面的選取無關?。郯鍟害P與零勢面無關］計算出不同的勢能結果分析問題回答問題分組計算，分別以頭頂、腳面、山腳下為參考面計算結果。對比思索。運用既有學問解決問題的實力。鞏固學問學以致用牛頓被蘋果砸中作為一個故事被傳為佳話，但現(xiàn)實生活中估計沒有人喜愛被從高處掉落的東西砸中，所以我們常常看到有這樣的警示標記：［PPT：高空墜物警示牌］因為在高處的物體具有很大的重力勢能，所以肯定不要高空拋物！重力勢能也不總是那么可怕的，既然是一種能量，人們就想要加以利用，我們想方法讓重力勢能變成為人們服務的能源。［PPT播放：重力燈視頻］結束語：希望將來大家能開發(fā)出更多簡便可行的利用重力勢能的裝置為人類造福！聯(lián)系生活實際增加學生的社會公德意識，用學問變更生活的實例。小結從學問和科學方法