3. 势能优质课教案内容

《重力势能》教学设计

课题

4.3重力势能

课时

2课时

教学对象

高一新生

教材分析

1.

教材概述：

本节知识点是教科版高一物理必修二第四章第三节的内容。

2.

课标要求：

理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系。

3.

地位与作用：

重力势能是本章的一个重要知识点，是机械能守恒定律的知识基础，也是学生第一个接触的能量形式。学生对于重力势能的理解和学习，对于以后相关能量概念的学习至关重要，如后面将会学习的弹性势能、电势能、分子势能等。本节的内容将进一步更加具体地加深学生对力做功和能量变化关系的理解。因此这一节内容具有重要的承上启下的作用。

4.

教材整体设计分析：

教材的设计是首先回顾前面学习过的关于重力势能的知识，明确重力势能的影响因素。通过物体上升与下落过程中重力做功与物体重力势能的变化情况，将重力势能与重力做功紧密地联系在一起。之后再分为“重力做的功”“重力势能”“重力势能的相对性”“势能是系统所共有的”四个板块展开学习。

1.

知识基础：

学生在初中学习过重力势能的基础内容，对重力势能有定性的认识。在前两节的学习中也对力做功有了一定的认识，会计算恒力做功情况。

2.

认知困难：

本节课难点之一是曲线情况下重力的做功情况，思维较抽象，和学生以往的形象思维不同。学生对于本节课所用的“无限分割”的取极限方法会存在一定的理解困难。

3.

心理分析：

学生对于所学知识的迁移和应用还不熟练，不能很好地解决不同情况下重力的做功情况，会产生惧怕心理。因此本节知识点的学习将会采取分小组讨论学习，加深重力做功的计算思路与方法，判断重力做功与重力势能的变化情况。

1.

90%的学生通过知识的回顾能够理解重力势能的概念；

2.

80%的学生通过小组对例题的讨论与解决，会运用重力势能的定义式进行计算；

3.

80%的学生通过对三种情境下重力做功情况的讨论，理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。

1.

根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式；

2.

学会从功和能的关系上解释和分析物理现象；

3.

通过对结果的分析，培养学生发散性思维，及分析、推理、归纳的能力。

学情分析

知识与技能

教学目标

过程与方法

1.

通过观察以及知识得出的过程和方法，激发学生探索的兴趣和热爱科学的精神；

情感态度与价值观

2.

渗透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。

教学重、难点

教学方法

教具

重点

难点

重难点突破方法

重力势能的概念；重力做功与物体重力势能改变的关系

曲线路径下重力的做功情况

引入极限的思想，通过把曲线路径的无限分割，进而把分割的每一段微小的曲线近似看做一段段直线路径来分析研究重力在曲线路径时的做功情况。

讲授法、实验探究法

两瓶装有不同水量的矿泉水瓶、报纸多张、多媒体课件。

教学过程设计

教学内容

1、播放雪崩的短视频

教师活动

引导学生思考，为什么雪崩有这么大的破坏力

（板书课题）

问：美丽的雪花，怎么会有这么大的破坏力？雪崩为什么会有这么大的能量？

问：大家还记得势能和重力势能的定义么？

问：大家根据自己的生活经验，想一想哪些因素会影响重力势能的大小？适当举例说明：放在地上的石块没有威胁，但是从高空落下的石块却十分可怕（高度）；上体育课，不小心被篮球和羽毛球打到了，哪个疼一点（质量）。

问：现在老师身边有多张相同的报纸，两瓶装有不同水量的矿泉水瓶，大家学生活动

观看视频，思考问题，引起兴趣

答1：雪很多、很高

答2：雪的重力势能很大

答1：相互作用的物体凭借其相对位置而具有的能量

答2：物体由于被举高而具有重力势能

答1（猜想一）：物体的高度越大，重力势能越大

答2（猜想二）：物体的质量越大，重力势能越大

答1：让同一瓶水从不同高度下落……

新

课导入

(3

分

钟)

2、引出重力势能的概念

3、回忆初中及前面学习

的重力势能的概念

一、探究重力势能的影响因素：

1.

引导学生做出猜想

3.

介绍实验器材，根据控制变量法，引导学生设计探究实验，并将学生简单分为三组

新课讲授

(32 分钟)

3.根据实验设计，指导学生进行实验

4.

根据实验现象，得出实验结果

问：想一下我们怎么利用这些器材来验证我们的猜想呢？

第一组的同学探究猜想一，第三组同学探究猜想二

请第二组同学总结实验结论

复述标准结论

问.：那么重力势能与质量和高度具体存在怎样的一种关系？我们该从什么方面入手研究呢？

（重力做功入手）

答2：让两个水瓶从同一个高度下落……

学生分组进行实验，每组3个代表

答：相同物体高度越大，重力势能越大。相同高度的物体，质量越大，重力势能越大。

学生思考

二、重力做功特点：（10分钟）

定量研究：如何研究重力势能与质量、高度的关系

（引出本节课的重点之一）

对于同一物体，上升与下落过程中重力势能是变化的。而且这个过程中，重力也做功了，物体被举高时，重力做负功；物体下降时，重力做正功。

因此，要研究重力势能，可以从重力做功方面入手进行分析。

1、PPT展示当小球竖直下落的情况：

将A球离地面的高度定为h1，B球离地面的高度定为h2.A，B之间的高度差为h。小球质量为m，重力加速度为g。

当小球从球A的位置下落到球B的位置时，重力做功的大小情况进行计算。

2、放入一个高度为h的斜面于h2高度，斜面顶点在h1高度处。将同一个小球放置在斜面顶点处，下滑至底端。计算小球在这一个过程中重力的做功的大小情况。

PPT展示重力竖直做功的

情况

答：

问（1）：在这种情况下，

重力做了多少功呢？

问（2）: 在这种情况下，学生思考

重力又做了多少功呢？

(引导学生复习力做功的

公式) 答：W =FLcos

3、设想同一个小球沿着一曲线路径由A球处下落到B球处，A、B之间的高度差仍然为h。计算此时重力做功的大小情况

问（3）：此时，小球的重力做功大小情况又该如何进行计算呢？请同学们分析思考并试着计算。

此情况下，小球的运动轨迹是曲线，做功公式W=FLcos

不再适用。那我们应该如何进行研究呢。下面就引入我们要学习的一种思想方法：无限分割法。此时就可以将下落高度无限的分割成一段非常小的高度，此时就可以将这无限小的高度所对应的路径近似的看作直线来进行问题研究。

带领学生一起计算曲线情况下重力所做的功

问：以上三种情况，虽然运动的路径不同，但重力所做的功大小相同。

引导学生归纳出结论。

复述标准结论

学生思考和计算

学生了解和学习了“无限分割”的思想方法后，再次对第三种情况的重力做功进行计算。

答：重力对物体所做的功只与物体的高度差有关，而与路径无关。

根据分析计算得到的在上面三种情况下重力做功的情况，分析归纳，得到结论。

得出重力做功的表达式。

三、重力势能：（10分钟）

引导思考重力势能与mgh的关系。

根据重力做功的表达式

“mgh”，这个式子的变化。结合重力做功时有重力势能的变化，知道重力势能与“mgh”这个式子的联系是紧密的。

学生思考、做笔记

从上式大家可以看出，

mgh这样一个物理量它既

与重力mg有关，又与物

体所处的位置h有关，并

且mgh随高度的增加而增

大，随质量的增加而增大，

1、表达式： Ep=mgh

2、单位：1J=1kg·kg·s-2·m

=1N·m（能量单位都是J）

教师讲解

3、标量

重力势能是相对于零势能

4、状态量

面来说的。

5、相对性

A．物体在零势能面，Ep=0 教师讲解

B．零势能面的选取是任意的，但是我们

一般选择地面或在特定情况下的最低平例:教室的灯相对于地面、

面作为零势能面

天花板、楼下的地面重力学生思考、做笔记

C．只有确定了零势能面才能确定Ep大小

势能的正负。

D．重力势能的大小与零势能面的选取有

关，重力势能的变化量与零势能面的选取

无关。

地球上的物体的重力势能

6、系统性

是地球与物体所组成的物

Ep是相互作用的两个物体相互作用产生体“系统”所共有的，而

的，所以说势能是系统所共有的。

不是地球上的物体单独具

有的。

四、重力势能的改变与重力做功的关

系：（10分钟）

（重力做功的特点已经知道了，重力势能

的概念也已经讲了，那么这两者之间到底

存在什么关系呢）

例题：物体从高度为h1的位置运动到了高教师讲解

度为h2的过程中，求重力做的功和重力势

能的变化量。

让同学来分析物体下落、回答：物体下落，重力上升过程中重力做功和重做正功，重力势能减力势能变化量的情况

少；物体上升，重力做

负功，重力势能增加。补充完善：下落时，重力物体下落，重力做正做得功等于重力势能的减功，重力势能减少。

少量；上升时，物体克服重力做的功等于重力势能符合我们对重力势能的猜测，与势能的基本特征一致，因此，我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用Ep表示，

即 Ep=mgh

（初减末）

（末减初）

结论：

=-

（重力做正功，重力势能是减少的；重力做负功，重力势能是增加的）

的增加量。

1、关于重力势能，下列说法中正确的是( )

A．重力势能的大小只由物体本身决定 B．重力势能恒大于零 ppt展示题目

C．在地面上的物体，它具有的重力势能请同学回答

一定等于零 D．重力势能是物体和地球所共有的

2、关于重力做功和物体的重力势能，下课列说法正确的是：（

AB ）

堂A、当重力对物体做正功时，物体的重力练势能一定减少；

习

B、物体克服重力做功时，物体的重力势（0能一定增加；

至C、地球上物体一个物体的重力势能都有10一个确定值；

分D、重力做功的多少与参考平面的选取有钟）

关。

3、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则：（

BD ）

A、重力做功为50J；

B、物体的重力势能一定增加了50J；

C、物体的能量一定减少50J；

D、重力做了50J的负功。

课堂小结

(2分钟)

学生计算

本节我们学习了以下知识：

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

表达式：

二、重力势能：物体所受重力与所处高度的乘积

Ep=mgh

三、重力做功与重力势能变化的关系

重力做正功，重力势能减少

重力做负功，重力势能增加

四、重力势能是相对的

，正负表示大小。

一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。

板书设计

4.3

重力势能

一、重力做功：

物体运动时，重力对它做的功只与它起点和重点的位置有关，而与运动路径无关。

二、重力势能

重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

教学反思