论势能《重力势能》教学设计

更新时间:2024-01-19 点赞:5087 浏览:17072 作者:用户投稿原创标记本站原创

摘 要:高中物理新课程教学主要是以学生为主体,让学生亲身体验,亲自动手算一算,从而更好地体会物理情景,理解物理概念,总结物理规律,最终达到能够灵活应用的目的。为更好地实施新课标要求,以高中物理必修二中的重力势能一节设计了教学案例。
关键词:重力势能;教学目标;难点
[教学目标]

1.知识与技能

(1)理解重力势能的概念,会用重力势能的定义进行计算。
(2)知道重力势能的值是相职称论文范文www.618jyw.com
对的,理解重力势能正负号的含义。
(3)理解重力做功与重力势能的关系,知道重力做功与路径无关。

2.过程与方法

(1)在探究过程中渗透科学的研究方法:控制变量法、实验过程观察法及实验结果分析法。
(2)体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。
(3)根据功和能的关系,推导出重力势能的表达式。

3.情感、态度与价值观

从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。
[重、难点]
重点:重力势能的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。
难点:重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。
[教学过程]

一、导入新课

人们外出时可能会遭遇突如其来的意外,请看这则报道,塑钢窗13楼高处坠落视频,说明物体具有很大的能量。
师:若从1楼落下会有这么大的能量吗?
生:不会,说明与高度有关。
物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
师:初中已学过,高中将更加深入地学习如何计算。

二、重力势能

师:重力势能的大小与什么因素有关?
学生思考讨论并猜想:重力、高度。
刚才塑钢窗的下落,我们也可以模拟实验检验:利用身边的不同物体从同一高度落到手上的感觉,相同物体从不同高度落到手上的感觉。(控制变量法)
师:什么情况下更有感觉?
生:质量越大,下落高度越高时,这说明重力势能越大。
过渡引言:物体下落时,高度减小,重力势能减小,重力做了功,看来二者有联系。要弄清重力势能的具体关系可从重力做功的角度来找。

(一)探究一:重力做功的特点

学生活动:分组算小球竖直下落,沿斜面下落,沿曲面下落三种情况下重力做的功。(曲面中的微元法)
师:三种对比,什么不同,什么相同,这说明了什么?
生总结:重力做功与运动路径无关,只与物体初末位置的高度差有关。
情景演示:1 kg小球从2 m高度落下再弹起再落地再在地上滚动最后停下。
师:这段过程,重力做多少功?上升呢?
生:20J;-20J
过渡引言:重力做功,位置高度发生变化,重力势能变化。mgh与做功有关且吻合重力势能的特点,即为重力势能的表达式。
师生总结:Ep=mgh和式中各物理量的含义。
师:特别是h的大小。
可举例分析h与参考面的选择有关。

(二)探究二:重力势能的特性

质量m=2 kg灯距离桌面的高度h1=1.5 m,桌面距离地面的高度h2=1 m,灯距离天花板的高度h3=0.5 m,求灯的重力势能的大小?
生:算出有三个值。
师:对吗?为什么会出现这种情况?
生:选取的参考面不同,产生的结果不同。
师:选择小球上方平面作为参考面的话,结果是负值。正负表什么?
生:正负表大小,表比参考面的重力势能大还是小。
师:可类比温度。
师生总结:重力势能是相对的,与参考面的选择有关,参考面选择是任意的,最好选择能使问题简化的。
重力势能是标量,正负表大小。
过渡引言:我们分析了重力做功和重力势能,那它们的具体关系应该是怎样的?

(三)探究三:重力做功和重力势能变化的关系

以视频中塑钢窗从13楼下落为真实情景分析。只能估算,可转化为物理模型和物理情景过程。
师:解决实际问题,我们可以先将其抽象为物理模型,建立物理情景。
学生活动:填写表格。
如图,质量为10 kg的塑钢窗从13楼落下,每层楼高3 m,请按要求填写下表.(g=10 m/s2)
师引导总结:选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同。(高度)
对一个确定的过程,WG和△EP与参考面的选择无关(高度差);
对一个确定的过程,WG是△EP的量度,互为相反数。
师:对照表下落时重力做正功,重力势能减小。重力势能的变化等于末态时的减初态的。若值是负值,则说明是在减小。重力做了多少功,重力势能变化数量相同。则有重力做功与重力势能的变化互为相反数。
师:可在黑板上理论推导。
三、小结

1.重力势能Ep=mgh (相对性:选零势能面)

2.重力做功的特点:(1)与路径无关;(2)WG=Ep1-Ep2

3.重力做功是重力势能变化的量度:WG=-ΔEp

物体上升,重力做负功,重力势能增加。重力做了多少负功,重力势能就增加多少。
物体下降,重力做正功,重力势能减小。重力做了多少正功,重力势能就减小多少。
[课堂反馈]
1.一质量为5 kg的小球从4 m高处下落,碰撞地面后弹起,弹起的高度比下落高度低1 m,求:小球下落过程重力做功多少?重力势能怎样变化?上升过程重力做功多少?重力势能怎样变化?
2.把大小相同的实心塑胶球和实心小钢球放在水平地面上,设它们的半径为r,塑胶球的质量为m1,小钢球的质量为m2。试比较两球的重力势能的大小。
3.一条铁链长为2 m,质量为10 kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到其全部离开地面瞬间,物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?
思考:高空抛物为何危害大?
(作者单位 重庆市南坪中学)
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