《5D重力勢能》設計

基本信息表標題勢能學科高中物理一年級第二冊第五章D節(jié)1課時資源教學設計（doc文件）1份；作者學校電話Email《5D重力勢能》教學設計一、教學內(nèi)容分析本節(jié)在課程標準中的學習水平屬于B級，節(jié)名是重力勢能，但內(nèi)容還包括彈性勢能。本節(jié)學習的重力勢能，仍然以初中學習的知識為出發(fā)點，按照由具體到抽象，由試驗到理論，由定性到定量的順序組織教學。先由具體事例引入，通過討論歸納勢能的基本特征。再由學生實驗定性探討重力勢能與哪些因素有關(guān)，通過重物落地能做多少功來確定重物落地前的重力勢能，從而計算出重力勢能的表達式。二、教學目標（一）知識與技能1．理解重力勢能的概念，能用重力勢能的表達式計算重力勢能的大小，知道重力勢能的相對性。2．知道重力做功與路徑無關(guān)。3．理解功是能量變化的量度。4．知道彈性勢能的初步概念和表達式。（二）過程與方法根據(jù)功和能的關(guān)系，推導出重力勢能的表達式．（三）情感、態(tài)度與價值觀滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學生探索自然規(guī)律的興趣．三、教學重點、難點重點：重力勢能的概念、計算重力勢能的大小。難點：重力勢能的相對性和重力做功的特點。四、教學資源多媒體設備一套五、教學設計過程教學環(huán)節(jié)和內(nèi)容教學活動設計意圖教師活動學生活動1．創(chuàng)設情景，引入課題師：如圖所示，攔河大壩將河流截斷使水位上升到一定高度。水力發(fā)電站是就是利用其中的水來發(fā)電的，那水力發(fā)電站是利用這些水的什么能來發(fā)電的？師：學習這節(jié)課后，我們將會了解決這個問題。我們已知道能表示物體做功的本領(lǐng)。一個物體能夠?qū)ν庾龉t這個物體就具有能。運動的物體能夠做功具有動能。前面，我們根據(jù)物體最多可對外做多少功，就表示該物體具有多少能的事實推導出了動能的表達式是？師：那么靜止的物體是否有能量？我們又是如何知道它是否具有能量的呢？請舉例說明。（根據(jù)學生的回答引出新課內(nèi)容）學生各抒已見生：Ek=mv2/2。生：打樁機的重錘從高處落下時，可以把水泥樁打進地里。通過生活實例激發(fā)學生學習興趣。2．重力勢能師：（利用剛才學生舉的例子說明）被舉高的重物一旦下落就可以做功，表明處于一定高度的物體儲存著一種能量，這就是重力勢能。物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。師：那么，重力勢能的大小可能與什么因素有關(guān)呢？演示實驗1：演示由質(zhì)量不同的重錘從相同高度落下，木樁被打進沙箱的深度不同演示實驗2：演示用同一重錘從不同高度落下，木樁被打進沙箱的深度不同，師：綜上所述，物體的重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和物體所處的高度有關(guān)。生：質(zhì)量、高度引導學生分析得出：質(zhì)量越大的重錘具有的重力勢能越大。引導學生得出：重錘高度越大，具有的重力勢能越大。通過實驗定性得出重力勢能與質(zhì)量、高度有關(guān)的結(jié)論，加深印象。3．重力勢能表達式師：怎樣定量地表示重力勢能？通過前面對功和能的關(guān)系的學習，我們知道一個物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個物體具有能量。被舉高的物體由于重力的存在，會下落到地面上，下落過程中，重力就會做功。重力能做多少功，就說明該物體在下落前具有多少能量?，F(xiàn)在來推導重力勢能的定量表達式：一質(zhì)量為ｍ的物體從A點靜止釋放，落到地面，下落高度為ｈ，則重力所做的功為多少?師：因為重力能做多少功，就說明該物體在下落前具有多少能量，所以以地面為基準面的重力勢能：EＰ＝WG＝ｍｇｈEＰ物體的重力勢能焦（J）ｍ→物體的質(zhì)量千克（kg）ｇ→重力加速度→(米每二次方秒)ｍ/s2ｈ→物體的高度→米（ｍ）④推導重力勢能的單位：∵１kg·ｍ/s2·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝１J∴重力勢能的單位是焦耳．⑤重力勢能是標量師：一棵樹上有一個質(zhì)量為的紅蘋果P，求此蘋果的重力勢能值?師：為什么?學生求解得到重力所做功為：WG＝ｍｇｈ生：無法計算學生作答用功和能的關(guān)系推導重力勢能表達式4．重力勢能具有相對性師：看來在計算重力勢能Ep時，要注意高度h的確定。因為要測量物體的高度必須先確定一個零高度的基準面(舉例)。物體放在基準面上，高度為零，重力勢能為零，我們將這個重力勢能為零的基準面就叫做零勢能面。若定了零勢能面，在該平面上的物體高度為零、重力勢能為零；所處位置低于零勢能面的，重力勢能為負值；所處位置高于零勢能面的，重力勢能為正值。由此看來，物體重力勢能的值可能為正也可能為負或零。師：重力勢能的正負表示什么？師：所以重力勢能的正值表示物體的重力勢能比在基準面上時大；重力勢能的負值表示物體的重力勢能比在基準面上時小。在零勢能面以上的物體的重力勢能一定大于零勢能面以下物體的重力勢能．（示例講解）師：重力勢能的變化與零勢面的選擇有關(guān)嗎？生：重力勢能的正負表示重力勢能的大小。生：重力勢能的變化與零勢面的選擇無關(guān)強調(diào)重力勢能的相對性4．彈性勢能師：除了重力勢能，還有其他形勢的勢能嗎？演示實驗：被壓縮的彈簧釋放后，可以彈出物體。師：什么是彈性勢能？通過舉例看出，發(fā)生彈性形變的物體，在恢復形變時能對外界做功，所以它也具有一種潛在的能量，稱之為彈性勢能。彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體，因為它的內(nèi)部各部分之間的相對位置發(fā)生變化而具有的能。教師：同學們能舉幾個物體具有彈性勢能的例子嗎?師：彈性勢能與什么因素有關(guān)師：我們知道，重力勢能具有相對性，彈性勢能也應該具有相對性，我們要選擇一個彈性勢能為零的位置，大家認為哪個位置最合適呢?師：當彈簧的長度為原長時，它的彈性勢能為零．彈簧被拉長或被壓縮后，就具有了彈性勢能．我們對彈簧拉長的情況進行研究，當勁度系數(shù)為k的彈簧被拉長一段距離x時的彈性勢能應該等于什么?師(總結(jié))：我們就把求解某一位置處的彈性勢能問題轉(zhuǎn)化成求從這個位置到原長彈力做功的問題了。引導學生利用彈力與形變關(guān)系的函數(shù)圖象(如圖)，求出彈力的功，從而得出彈性勢能的定量表達式：Ep=kx2/2，k為勁度系數(shù)，x為形變量。生：彈性勢能學生舉例生：彈性勢能的大小與彈簧的勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。生：彈簧處于原長時是最合適的位置．生：應該等于彈簧從該位置恢復到原長過程中彈簧彈力做功的大小。與重力勢能類比，明確彈性勢能概念及得出彈性勢能表達式。5．重力做功與重力勢能變化之間的關(guān)系教師將手中粉筆頭豎直上拋，然后讓學生分析其上升和下落過程中重力做功與重力勢能的變化?？梢钥闯觯合侣溥^程中，WG>0，重力做正功，EP1>EP2，重力勢能減少WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2上升過程中，WG<0，重力做負功，EP1<EP2，重力勢能增加；WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2啟發(fā)學生總結(jié)：物體從低處向高處運動，重力對物體做負功(物體克服重力做功)，物體的重力勢能增加，物體克服重力做多少功，物體的重力勢能就增加多少.6．重力做功的特點討論：如圖所示，物體從高為h1處運動到高為ｈ2處，運動的路徑有無數(shù)條，討論在這些運動過程中，重力所做的功是否相同．師：由此可見，體初位置的高度ｈ１和末位置的高度ｈ2有關(guān)，跟物體運動的路徑無關(guān)．總結(jié)：重力做功與路徑無關(guān)，只與物體起點和終點位置的高度差有關(guān)。提問：其他力(比如摩擦力)做功是否與路徑有關(guān)？回答是肯定的?？梢?，重力做功的特點不能亂用，要視具體力而定。生：重力所做的功相同，因為重力所做的功等于重力勢能的減少量，而重力勢能的減少量是一定的。明確重力做功與路徑無關(guān)。7．課堂小結(jié)作業(yè)布置略六、課后反思1、本節(jié)課用兩個示例，即攔河大壩和打樁機引入課題，之后在講述重力做功和路徑以及重力勢能的相對性時也結(jié)合生活中的情景，如滑