《重力势能》教学设计

2021-07-12 教学设计

  【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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