3. 势能优质教案设计

《重力势能》教学设计

西安市东城第一中学 成依青

【教材分析】

重力势能一节是高中第一次定量地研究能量，它在教材中的地位是不言而喻的，它的研究方法将会对今后的学习产生深远的意义。对于能量是如何来定义或是量度，是这节课首先要解决的问题,也就要求本课需先阐述物理学中是通过功能关系来定义能量这一思想，规定“功是能量转化的量度”，让学生明白物体做功的过程就是能量转化的过程。这样就能促进学生今后不管碰到什么形式的能量问题，都能通过做功的角度来思考并解决问题。

重力势能的学习,摒弃了以往直接给出定义和表达式的做法,采用了先从理论上探究重力做功特点,找出来既与重力做功联系密切,又与势能特征相一致的具有特殊意义的物理量mgh,然后根据追寻守恒量一节中学习的知识将mgh定义为重力势能.这样做的目的不是为了追求严密，而是想有助于学生形成严肃认真的科学态度,更体现了理论探究在新课程教学中的意义.同时,再深入学习重力势能及其相对性,重力势能的变化与重力做功的关系,为后续学习机械能守恒定律做好准备. 【学情分析】

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的逻辑思维过渡，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，在高中阶段重点是定量的学习重力势能。

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。

【教学目标】

（一）知识与技能

1．理解重力势能的概念,强调“势”的含义

2．理解重力做功与重力势能的变化关系，知道重力做功与路径无关。

3．知道重力势能的相对性和系统性,理解重力势能正负的含义.

（二）过程与方法

体会用

“理论探究法”

“微元法”推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程。

（三）情感、态度与价值观

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。

【教学重难点】

重点:是重力势能的概念及对重力势能的理解应用。

难点:是如何探究重力势能的概念, 重力做功与重力势能的变化关系

【教学方法】

理论探究法，演绎推理法，问题导学法,讲授讨论，分析归纳法。

【教学过程】

（一）创设情境、激趣导入

投影多媒体图片：利用生活常见事例，创设问题情景，激发学生兴趣。

（展示图片一：）这是一幅水力发电站图片，是利用水的重力势能来发电的。这些重力势能正在造福人类。

过渡语：当然，万事万物有利也有弊，如次巨大的重力势能也可能会造成重大的灾难。

（展示图片二：）这幅图片说的是2002年9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少100人失踪。

由以上资料可知，重力势能与我们的生活有密切关系。我们只有认识自然，才能更主动的改造自然。今天这节课我们将深入地学习重力势能知识及其应用。

前面我们学了这种物体由于被举高而具有的能量，叫重力势能。那么重力势能与什么因素有关呢？

情景体验:将一钢球和兵乓球举高.你在下面有怎样的感受? 同一钢球从不同高度处落下效果有什么不同? 重力势能跟物体的质量和高度都有关系；物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。

动手做做: 1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉

• • •

2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉

• • •

归纳总结：当物体的高度发生变化时，重力要做功物体被举高时,重力做正功; 物体下降时,重力做负功.

可见,物体高度发生变化时重力要做功,因而认识重力势能,不能脱离重力做功的研究.

(二)新课教学

主题1:探究重力做功特点:

问题:阅读教材中:“重力做的功”的内容,结合图7.4-1(物体竖直向下运动,高度从h1降为h2),图7.4-2(物体斜面直线向下运动，高度从h1降为h2), 7.4-3(物体沿任意路径向下运动，高度从h1降为h2)完成下面的问题。

（1）推导这几种情况下重力做的功。

（2）在推导第三种情况下重力做的功的过程中，你用到了什么方法？体现了一种什么样的思想方法？

（3）重力做功和物体运动路径有怎样的关系？重力做功的表达式是什么？

总结：在这个过程中，重力所做的功都为：动路径无关，只与初末位置有关。

(板书)一.重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关。

扩展：对于今后凡是碰到哪个力做功与路径无关，我们都可以引入一个相应的势能概念。

提问：回过来看一看，既然功是能量转化的量度，表达式表示的是什么？

总结：表示的能量之差，就是说、就应该是物体在初末位置所对应的能量。也的右边，得证重力做功与其运就是我们寻找的重力势能的表达式。

主题2：探究重力势能以及重力势能的相对性和系统性

问题：阅读教材中:“重力势能”“重力势能的相对性”以及“势能是系统所共有的”标题下的内容，结合重力做功的特点思考下列问题。

（1）怎样定量表示物体的重力势能？

（2）重力势能与那些物理量有关？重力势能是矢量还是标量？

（3）为什么说重力势能具有相对性？

（4）为什么说“势能是系统所共有的”？

板书:二.重力势能

（1）定义：物体所受的重力与其所处的高度的乘积。

（2）表达式：。

（3）理解：①状态量，②标量，③单位：焦耳（J）。

（4）特点：

①具有相对性。因高度h具有相对性，重力势能也具有相对性。

提问：对于讲桌上的粉笔盒，它所处的高度是多少？（等待学生思考）

要确定高度就必须先确定一个参考平面。我们把所选的参考平面认为势能为零。物体处在零势能面之上，就认为势能为正；处在零势能面之下，就认为势能为负。

提问：物体大小形状不能忽略时，它距参考平面的高度怎么来确定？（等待学生思考）

物体大小形状不能忽略时，它距参考平面的高度应是物体重心到参考面的高度。如图3所示。

②重力势能有正负，正负表示大小。

③具有系统性。物体的重力是地球施加的，如果没有地球，就不可能受到重力作用。重力势能应该归物体和地球所共有的。

主题3：探究重力势能的变化与重力做功的关系

问题：

如图4所示，质量m=0.5kg的小球，从桌面以上高h1=1.2m的A点下落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。

根据给出的数据填表，并从表格中总结规律，然后回答下面的为题。

所选择的的参考平面

桌面

地面

小球在A点的小球在B点的整个过程中重力势能EP1

重力势能EP

小球重力做的功WG=mgh

整个下落过程中小球重力势能的变化EP2- EP1

（1）重力势能与零势能的选取有关吗？

（2）物体在某两点间重力势能改变与零势能面的选取有关吗？

（3）物体在某两点间重力势能的改变与重力做功有什么关系？

(板书)三.重力势能的变化与重力做功的关系

上面重力做功的表达式就可以写成：讨论：当重力做正功时，重力势能就要减小，即重力势能就要增加，即重力势能的变化定义为：。

。（与参考面的选取无关。）

。

。当重力做负功时，提问：我们发现问题中，整个过程中小球重力做的功与整个下落过程中小球重力势能的变化成什么关系？

总结：重力做功与重力势能的变化的关系：WG=-ΔEP

例: 质量为m的均匀链条长为L，开始放在光滑的水平桌面上时，有边缘，如图5所示，松手后，链条滑离桌面，问从开始到链条刚滑离桌面过程中重力势能变化了多少？

(三)课堂小结：

1．重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关。

2．重力势能：。

的长度悬在桌面3．重力势能具有相对性与系统性，具有正负且表示大小。

4．重力做功与重力势能变化的关系：WG=-ΔEP。

写给学生: 山上有棵小树

“

山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道哪棵更大，那棵更高。”

这是电视连续剧《雪城》插曲里的唱词，一如我们的人生！我们就很像是生长在山脚或山顶的树。生长在山顶，一出生就拥有了山这个高度的平台，即使是刚刚“刺头深草里，”也拥有山下大树穷其一生也难以企及的高度。因为对于山脚的大树来说，想要超越小树，首先要超越山，而你如果出生在山脚，你绝长不到山腰，遑论山顶，更不必说站在山顶上的小树！

你说哪个更高？你喜欢在山脚还是在山顶?

如果你幸运的长在了山顶，虽然说无论如何都是一件值得自豪的事，但你在被仰视、被瞻望时不要忘了提醒自己，那并不是我真正的高度，你应该对山脚的

大树怀有虔诚的礼敬之心！你更要常怀戒惧之心，高处不胜寒，高处的迅雷骤雨会更猛烈的击打你，高处的烈风飘风会扭曲你，甚至会把你连根拔起！

如果你长在了山脚，你也无须仰视山顶的小树而感觉命运的不公！你拥有的高度是你自己的高度，能成就为一棵大树是你自己的努力，你根深蒂固，你枝繁叶茂，你是从山下到山上的第一道风景，也是从山上到山下的最后一道风景，不是吗，连鸟儿都经常绕你而飞，为你而鸣！

山上有棵小树，山上有棵大树，哪个更高哪个更大？

山顶有山顶的风光，山脚有山脚的风景！

【作业布置】

1.课本66页问题与练习第2、4题。

2.课后网上搜索观看多米诺骨牌吉尼斯世界纪录视频,思考多米诺骨牌效应产生的能量及其物理原理。