【设计思想】
1.使学生对重力势能概念的建立和理解有一个从感性到理性,从定性到定量的过程,在多媒体、实验、板书的运用上,相互补充,克服了单一媒体运用的呆板的课堂教学形式,幻灯片所展示的各种生动、活泼、有趣的图片,激发学生探究知识的欲望和积极性。
2.教学方法上看:运用“实验(举例)——理论探究归纳——实例研究”教学方法。贴近生活的实例、小实验,使学生的学习兴趣高涨,。
【教材分析】
“势能的改变”是下节“能量守恒定律”的知识基础,是本章的一个重要知识点。本节进述重力势能及其相对性,重力势能的变化以及与重力做功的关系。由于与动能定理的表述不一致,学生往往不易理解,教学时最好能结合一些实例,从功能关系、能量转化的角度分析,解开学生的困惑,为下节讲机械能守恒定律及能量转化和守恒定律做好准备。
【学生分析】
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、视频画面来支持。
2.学生在初中时已接触过重力势能的概念,在高中阶段要定量的学习重力势能及体验建立过程。
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,通过弹性力做功来判断弹性势能的变化。
【教学目标】
㈠。知识与技能
1.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。
2.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。
3.理解重力功是物体重力势能变化的量度。
4.知道弹性势能的初步概念。
㈡。过程与方法
1.经历“以理思物”的发散思维和“见物思理”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
㈢。情感态度与价值观
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.预防高空坠物的社会公德教育,通过实例分析增强民族自豪感和荣誉观念。
3.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。
【重点难点】
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。
难点:重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。
举生活现象分析重力做功特点
通过实例探究WG=-ΔEP关系
总结提升
练习反馈
弹性势能初步了解
经历探究过程得出EP=mgh
结合生活理解EP=mgh
【教学流程】
【教学过程】
一、视频引入,激发兴趣
我们看到一个冰天雪地、广袤无垠的银色世界,它带给人们是圣洁、平和、宁静的'感受,一种心灵的洗涤。但是一旦大量积雪从高处滑下形成——雪崩。一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来,你将感受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧,将对人们的生命与财产带来灾难……
为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力?是因为它们具有潜在能量。只要一有机会,就会通过做功把这种能量释放出来。我们将这种能量叫重力势能。(渗透:功是能量变化的量度,能量的变化通过做功来实现。为下面实验定性检验作理论铺垫。)
定义:地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量,我们把这种能量叫做重力势能。 用EP表示。
二、教学过程
(一)重力势能
第一层次:探究EP=mgh
▲程序一:提出问题:重力势能的大小与什么因素有关?(教师引导:如果我们要进一步对重力势能定量的研究,你需要解决什么问题)
▲程序二:建立假设
师:同学们可以根据已有的知识和经验,大胆提出自己的假设,并且说明你的理由。
生:高度有关。
①由定义:地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量,我们把这种能量叫做重力势能。
②例如,放在地面上的石头没有杀伤力,一旦从较高处落下,就会很危险;一个杠铃放在你的脚边,你一定不觉得什么?但是如果把它悬挂在你的头顶之上,那一定会让你如坐针毡。“禁止高空抛物”;高层建筑在施工时必须有“工程防护网”等。(渗透社会公德教育:预防高空坠物的危险)
生:
①与物体的质量(重力)有关。如果悬挂在头顶之上的是一团棉花,不是杠铃,就不会觉得可怕。
②如果你的头顶电线下悬挂的不是日光灯,而是200千克的杠铃,你有何感受?
生:与质量和高度都有关系。 ……(教师做好对学生的即时性评价)
▲程序三:检验假设
①实验定性检验
出示实验器材:塑料桶、报纸(蒙上塑料桶口)、大小相同而质量不同的两个小球。以报纸是否被小球击破来体现势能的大小。这样实验效果明显,可见度大。
教师演示,要求通过3个实验步骤,能够科学严谨的说明重力势能的大小与质量和高度之间的定性关系。
[教师引导]前面我们已学过,物体所具有能量越大,对外做功的本领就越强。
图1
图2
得到:同一高度的物体:质量越大,重力势能越大;
质量相同的物体:高度越高,重力势能越大。
②理论定量推导
师:功是能量变化的量度,我们可否通过“力做了多少功,从而使重力势能发生多少变化”的角度,来定量推导重力势能的表达式。
问题:你能设计一个物理过程来从理论上定量推导重力势能与重力mg和高度h的关系?
学生讨论、设计物理过程,并发表自己的设想。
可能的设想:(教师可随手演示)
如图1,小球做自由落体运动,由动能定理mgh= ;由“能量守恒与转化思想”(动能由重力势能转化而来)重力势能等于动能即EP= ,所以EP=mgh
如图2,将物体竖直向上匀速抬高h,由平衡条件F=mg ;则F做功为WF=Fh=mgh;
由功能关系得到:EP=WF=Fh=mgh
▲程序四:得出结论:EP=mgh
第二层次:理解EP=mgh
主要采取讲授式
①标矢性:标量
②单位:焦耳(J)
③相对性:Ep与参考平面(零势能面)的选择有关
④系统性:重力势能为地球与物体所共有的,重力势能具有系统性。为了叙述方便,可以说成是某一物体的重力势能。
[相对性的教学]
二、重力势能的相对性和系统性
讨论回答:
1、把课本放在桌面上,课本的高度是多少呢?你的理解:_____________________
答案1、大约是讲桌的高度,约为1 m左右。
答案2、它就在讲桌上,所以它的高度是0 m 。
2、哪个答案错了呢?为什么?答:_________________________________
3、由此我们可以得到一个什么结论?答:______________________________
4、那么重力势能有没有相对性呢? 答:______________________________
5、我们在研究一个物体重力势能时应该先干什么?答:_________________________________
【总结1】:重力势能总是相对于某个水平面来说的,这个水平面叫_______._______选取不同,重力势能的数值就__ ___.
可见,重力势能具有相对性。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。选择不同的参考平面,物体的重力势能的数值是不同的。
6、那么重力势能是谁具有的呢?答:______________________________
7、如果没有地球,有没有重力呢?那么还有没有重力势能呢?答:_____________________________
【总结2】:重力势能应该是____________组成的系统共同具有的,而不是地球上某一个物体单独具有的,不只是重力势能,任何形式的势能,都是相应的物体系统由于其中各物体之间,或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能,是由各物体的相对位置决定的。
过渡语:功是能量变化的量度,合外力做功是物体动能变化的量度,物体重力势能发生变化与什么力做功相对应呢?
(二)重力做功与重力势能的改变
例题1、如图,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?)
拓展:如?果人拿小球从B匀速回到A呢?尝试再填写下表。
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