重力勢(shì)能設(shè)計(jì)

重力勢(shì)能一、任務(wù)分解任務(wù)1：任務(wù)1：重力勢(shì)能及相關(guān)因素任務(wù)1：探究影響閉合電路電流的因素任務(wù)2：重力做功特點(diǎn)和重力勢(shì)能的表達(dá)式任務(wù)4：重力勢(shì)能的相對(duì)性、系統(tǒng)性任務(wù)5：彈性勢(shì)能及其大小因素二、教學(xué)活動(dòng)任務(wù)1：重力勢(shì)能及相關(guān)因素問題情景：安全警示牌(如圖1所示)和新聞視頻（圖2為截圖）圖2圖2圖1圖1甲乙問題1.圖1中甲、乙兩幅是安全警示標(biāo)志牌，此圖在警示什么?石塊對(duì)人車的損傷與什么因素有關(guān)?2.為新聞報(bào)導(dǎo)了2018年03月9日東莞市塘廈鎮(zhèn)某小區(qū)一名嬰兒被墜落蘋果砸傷（圖2），為何蘋果也能對(duì)人造成傷害？3.重力勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)？教學(xué)建議： （1）思維引導(dǎo)建議：圖1中甲、乙兩幅是安全警示標(biāo)志牌，此圖在警示高處的石塊對(duì)人(車)可能造成損傷，即石塊具有能量，初中已經(jīng)知道被舉高的物體具有重力勢(shì)能，重力勢(shì)能與什么因素有關(guān)?根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)不難猜想物體重力勢(shì)能跟物體質(zhì)量和高度有關(guān)，質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大、高度越高，重力勢(shì)能越大。蘋果雖然質(zhì)量不大，但如果高度大，也能對(duì)人造成傷害。（2）教學(xué)活動(dòng)建議：對(duì)問題1、2、3，均可以讓學(xué)生獨(dú)立回答，其他學(xué)生補(bǔ)充。任務(wù)2：重力做功的特點(diǎn)和重力勢(shì)能表達(dá)式甲AABB乙h1h2hABhh2甲AABB乙h1h2hABhh2h1丙A1A2A3△h1△h2△h3圖4圖3問題1.如圖3所示，籃球上升和下降過程中重力分別做什么功?重力勢(shì)能怎樣變化?它們之間有關(guān)系嗎？2.要確定重力勢(shì)能的表達(dá)式(定量關(guān)系)應(yīng)該從何角度入手?為什么?3.對(duì)圖4中甲、乙所示，從A到B重力做了多少功？4.對(duì)圖4中丙所示，從A到B是曲線,如何計(jì)算重力做的功呢？5.圖4中甲、乙、丙三種情況，重力做功有什么特點(diǎn)?數(shù)據(jù)都等于什么?6.為什么說“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量?應(yīng)該用什么來定義它?7.這個(gè)有特殊意義的物理量該怎樣定義?如何表示?教學(xué)建議：（1）思維引導(dǎo)建議：引導(dǎo)學(xué)生分析籃球上升和下降過程重力做功與重力勢(shì)能的變化之間的定性關(guān)系，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到功與能是兩個(gè)密切聯(lián)系的物理量，我們研究重力勢(shì)能，應(yīng)從研究重力做功開始。如何確定重力勢(shì)能的定量表達(dá)式，從理論上探究三種情況下小球由A到B過程中重力所做的功，在過程丙中物體沿任意路徑向下運(yùn)動(dòng)情況，學(xué)生會(huì)感到困難。在分析過程中要體現(xiàn)出微元(極限）思想，分步提出問題:①物體沿曲線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)已有的知識(shí)，重力做功能求出嗎？（不能）怎么辦？②想一想我們能夠解決的是什么樣的情況？（物體沿直線運(yùn)動(dòng)過程重力做功，可以根據(jù)過程甲乙的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。）③回憶前面學(xué)習(xí)過的方法，可不可以“變曲為直”呢，怎么變？（將整個(gè)路徑分成許多很短的間隔）說“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量是mgh之差可以表示重力做功，mgh與我們對(duì)重力勢(shì)能相關(guān)因素的猜想一致，如隨質(zhì)量、高度變化而變化。（2）教學(xué)活動(dòng)建議:對(duì)問題1，可讓學(xué)生獨(dú)立思考并回答的方式，對(duì)問題2，可讓學(xué)生小組討論并交流，必要時(shí)教師進(jìn)行引導(dǎo)；對(duì)問題3要求學(xué)生獨(dú)立計(jì)算并展示；對(duì)問題4，在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上小組討論，再交流，教師根據(jù)需要進(jìn)行引導(dǎo)；對(duì)問題5，可讓學(xué)生獨(dú)立回答；對(duì)問題6，在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上小組討論，再交流，教師根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)充；對(duì)問題7，可由學(xué)生獨(dú)立回答。任務(wù)3：重力勢(shì)能的相對(duì)性 、系統(tǒng)性圖5圖6圖7圖5圖6圖7問題1.如圖5，三樓有一位同學(xué)在窗臺(tái)上擦窗戶。為防意外，經(jīng)老師提醒后從窗臺(tái)跳下，她會(huì)受傷嗎？為什么?2.設(shè)樓層高為3m、窗臺(tái)高1m，該同學(xué)的質(zhì)量為50kg，站在室外的教師和室內(nèi)的同學(xué)認(rèn)為該同學(xué)初、末狀態(tài)的重力勢(shì)能分別多大?重力勢(shì)能的變化量分別多大?3.通過分析以上數(shù)據(jù)，重力勢(shì)能大小具有什么特性？重力勢(shì)能的變化量是否也有這一特性?4.如圖6中,如何描述一本書的重力勢(shì)能?書的重力勢(shì)能是否一定是正值?參考平面該如何選擇?5.物體的重力勢(shì)能是物體單獨(dú)具有的嗎？6.如圖7所示，請(qǐng)根據(jù)圖片情景，以地板為參考平面。運(yùn)動(dòng)員舉起了質(zhì)量為160kg的杠鈴，則舉起前后的重心位置在哪里?重力勢(shì)能約為多少?重力勢(shì)能的變化量約為多大?圖8教學(xué)建議：圖8（1）思維引導(dǎo)建議：三樓有一位同學(xué)從窗臺(tái)跳下，她會(huì)受傷嗎？一般不會(huì)，因?qū)W生不會(huì)向外跳，只會(huì)向教室內(nèi)跳。通過這個(gè)例子的交流討論，讓學(xué)生理解高度總是相對(duì)某一水平面來說的，物體的重力勢(shì)能也是相對(duì)于某一水平面來說的，具有相對(duì)性。描述一本書的重力勢(shì)能與參考平面的選取有關(guān),如果選第三、第四、第五層作為參考平面，書的重力勢(shì)能是負(fù)值。重力勢(shì)能是物體與地球這個(gè)系統(tǒng)共有的，若沒有地球，就無重力，也就沒有重力勢(shì)能（2）教學(xué)活動(dòng)建議:對(duì)問題1，可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對(duì)問題2，要求學(xué)生獨(dú)立求解并展示，其他同學(xué)參與評(píng)價(jià)；對(duì)問題3、4，可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對(duì)問題5，可在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上小組討論并回答，教師根據(jù)需要補(bǔ)充講解；對(duì)問題6，可讓學(xué)生獨(dú)立計(jì)算，然后展示與評(píng)價(jià)。任務(wù)4：彈性勢(shì)能及相關(guān)因素問題情景：如圖8、9、10所示。圖9圖10圖8圖9圖10圖8問題導(dǎo)向的素養(yǎng)目標(biāo)1.圖8中的撐杠、圖9中的弓和圖10中的卷緊的發(fā)條是否具有能量?這種能量與什么性質(zhì)有關(guān)?知道發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用，具有彈性勢(shì)能(物理觀念)2.這種能量為什么也叫勢(shì)能？知道彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能相似,也是由相對(duì)位置決定的(物理觀念)3.彈性勢(shì)能大小與什么因素有關(guān)？知道彈性勢(shì)能不僅跟形變量的大小有關(guān)，還跟彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)(物理觀念)圖8教學(xué)建議：圖8（1）思維引導(dǎo)建議：從生活的經(jīng)驗(yàn)學(xué)生知道彈性形變的物體具有能量，但為什么稱勢(shì)能認(rèn)識(shí)不清。通過分析，對(duì)同樣的彈簧，形變?cè)酱竽芰恳苍酱螅梢鲂巫儾煌衫斫鉃橄鄬?duì)位置不同，這種能量是與相對(duì)位置有關(guān)的能量，可以叫位能。而重力勢(shì)能與高度有關(guān)，也可理解為與相對(duì)位置有關(guān)，所以也叫位能，因