2024-2025學(xué)年高中物理第四章機(jī)械能和能源3勢能教案2教科版必修2

PAGE8-勢能（第1課時(shí)）設(shè)計(jì)思想《重力勢能》這節(jié)課是學(xué)生第一次從定量的角度學(xué)習(xí)能量的詳細(xì)表達(dá)形式。在以后的學(xué)習(xí)過程中，能量概念的重要性會(huì)被學(xué)生逐步相識(shí)到，因而本節(jié)課的內(nèi)容具有特別重要的意義。就內(nèi)容的呈現(xiàn)方式來看，本節(jié)課有探究課的特點(diǎn)。因而從教學(xué)的角度來看，宜實(shí)行師生互動(dòng)、引導(dǎo)、啟發(fā)的教學(xué)方式。學(xué)情分析1.學(xué)問層面：重力勢能是學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過的，但當(dāng)時(shí)只停留在定性的分析上。新課應(yīng)留意對(duì)學(xué)問從定性到定量的轉(zhuǎn)化。2.實(shí)力層面：高一學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知還停留在詳細(xì)的形象思維上，抽象的邏輯思維的建立還須要時(shí)間。所以在教學(xué)中我們要借助試驗(yàn)、視頻等直觀手段漸漸引入抽象的物理概念。教學(xué)目標(biāo)物理觀念1.正確理解重力勢能的概念；2.正確理解重力做功的特點(diǎn)?？茖W(xué)思維1.發(fā)展學(xué)生分析、概括和科學(xué)推理實(shí)力；2.能運(yùn)用重力勢能表達(dá)式計(jì)算重力勢能；3.能利用重力做功與重力勢能的關(guān)系解決一些實(shí)際問題。試驗(yàn)探究1.能描述和探究影響重力勢能的因素；2.會(huì)試驗(yàn)驗(yàn)證重力做功與路徑無關(guān)。科學(xué)看法與責(zé)任1.知道重力勢能的相對(duì)性及其與地球系統(tǒng)共有性，形成科學(xué)的物質(zhì)觀；2.滲透從生活中來，到生活中去的科學(xué)方法，激發(fā)和培育學(xué)生探究自然規(guī)律的愛好；3.通過學(xué)生之間的探討溝通與協(xié)作探究，培育團(tuán)隊(duì)合作精神；4.培育學(xué)生遵守社會(huì)公德，防止高空墜物。教學(xué)重難點(diǎn)1．重力做功的特點(diǎn)；2．重力勢能的概念。教學(xué)資源體積相同質(zhì)量不同的塑料球（1個(gè)）和鐵球（2個(gè)）；裝有沙子的塑料桶；多媒體展臺(tái)教法設(shè)計(jì)引導(dǎo)式、啟發(fā)式、探究式、分組探討教學(xué)過程老師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖引入新課在前一章萬有引力的學(xué)習(xí)中我們曾經(jīng)提到過一個(gè)好玩的故事：[PPT展示：牛頓與蘋果的圖片]那就是牛頓在被蘋果砸中腦袋之后，起先思索地球上的引力與天體間引力的關(guān)系，最終得出了宏大的萬有引力定律！今日，老師也拿來了一個(gè)蘋果，想讓同學(xué)們也當(dāng)一回牛頓，感受一下被蘋果砸中腦袋的感覺！誰想來試試？假如我再從更高的地方釋放呢？比如10層樓高？小小蘋果能有多大威力？有人做了一個(gè)類似試驗(yàn)，我們來看一段視頻。[PPT播放視頻：蘋果高空墜落]試驗(yàn)結(jié)果還是很震撼的！小蘋果竟然蘊(yùn)含了大能量！緣由是什么？大家在初中時(shí)已經(jīng)學(xué)過，物體由于被舉高而具有的能量叫做——重力勢能，今日我們將更進(jìn)一步學(xué)習(xí)重力勢能的學(xué)問和應(yīng)用。[PPT展示標(biāo)題][板書：§7.4重力勢能]感受從頭頂?shù)袈涮O果砸中腦袋觀看影片回答問題激發(fā)學(xué)生的新奇心，引起共鳴新課教學(xué)一、影響重力勢能的因素那么重力勢能的大小可能與哪些因素相關(guān)呢？你是如何想到的？重力勢能的大小要通過肯定的途徑呈現(xiàn)出來，就像剛才看到的視頻中蘋果從高處落下可以砸碎玻璃，我給大家供應(yīng)了一套簡潔的試驗(yàn)裝置來檢驗(yàn)?zāi)愕牟孪搿PPT展示：學(xué)生分組試驗(yàn)儀器圖片]介紹裝置：體積相同質(zhì)量不同的塑料球（1個(gè)）和鐵球（2個(gè)）；裝有沙子的塑料桶，大家探討一下可以如何探究？這里用到了哪種試驗(yàn)方法？[板書：一、影響重力勢能的因素]老師：請(qǐng)大家匯報(bào)一下試驗(yàn)結(jié)果。[PPT播放：試驗(yàn)視頻]試驗(yàn)說明，質(zhì)量越大的物體，能量越大，釋放高度越高的物體，能量越大。[板書：影響因素：質(zhì)量、高度]回答問題：不同質(zhì)量的球從同一高度釋放，相同質(zhì)量的球從不同高度釋放，視察小球進(jìn)入沙子的深度。限制變量法分組試驗(yàn)讓學(xué)生分析問題，提出試驗(yàn)方案，讓他們體驗(yàn)探究、發(fā)覺的成就感直觀的試驗(yàn)現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生思索新課教學(xué)二、重力做功的特點(diǎn)現(xiàn)在我們知道了重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，那么究竟該怎樣定量的表達(dá)重力勢能呢？其實(shí)在前面的教材里，已經(jīng)給出方法了，大家來看教材第57頁最上面第一段話，請(qǐng)一位同學(xué)來讀一下這段話。[PPT展示：教材內(nèi)容]對(duì)于找尋重力勢能的定量的表達(dá)，這段話能給你什么啟示嗎？重力勢能釋放的過程離不開重力做功，所以，我們就先從重力做功分析入手！[板書：二、重力做功的特點(diǎn)]物體的真實(shí)下落過程其實(shí)要比我們做的試驗(yàn)困難的多，大家來看這幅圖。[PPT展示：幼兒園小摯友滑滑梯走不同路徑]提問：干脆滑竿，滑斜坡，滑彎道，這幾種狀況下重力功如何求？為了探討問題便利，我們通常把問題簡化成物理模型：[PPT：三種不同路徑類型]小球從A運(yùn)動(dòng)到B，已知A、B的高度，求重力功，請(qǐng)兩位同學(xué)到黑板上寫出前兩種類型的計(jì)算過程。[板書：兩種狀況下都有：WG=mgh1-mgh2]圖3該怎么辦？前面兩種小球運(yùn)動(dòng)的路徑是直線運(yùn)動(dòng)，圖3的隨意曲線如何處理？大家有沒有好的方法？有什么方法能將變更的位移方向變成不變的呢？在咱們以前的學(xué)習(xí)中有沒有遇到過類似的問題，如何化變量為不變量的？[PPT展示：勻變速運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間關(guān)系的求法]總結(jié)：這種方法叫微元法，那么對(duì)于現(xiàn)在這種狀況可不行以類比一下，用微元法來求圖3中小球重力做的功？[板書：WG=mg△h1+mg△h2+……=mgh1-mgh2]通過計(jì)算，我們發(fā)覺重力做功有什么特點(diǎn)？[板書：重力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置高度差有關(guān)]為了驗(yàn)證理論推導(dǎo)，我們做個(gè)試驗(yàn)驗(yàn)證一下，這里兩個(gè)不同路軌的軌道，高度相同，從同一高度釋放兩個(gè)球，視察它們飛出后的落點(diǎn)，假如重力做功相同，它們最終從軌道末端飛出的狀況應(yīng)當(dāng)一樣，依據(jù)平拋原理，落點(diǎn)的距離應(yīng)當(dāng)一樣，這里摩擦力的影響比較小，我們忽視不計(jì)。[試驗(yàn)檢驗(yàn)：重力做功與路徑無關(guān)][PPT播放：試驗(yàn)視頻和圖片]自主閱讀教材57頁回答問題板書圖1和圖2的計(jì)算過程回答問題總結(jié)方法視察試驗(yàn)自主閱讀建立模型理論推導(dǎo)自主閱讀對(duì)比遷移加深印象試驗(yàn)驗(yàn)證新課教學(xué)三、重力勢能試驗(yàn)再次說明白事實(shí)！現(xiàn)在我們來視察一下這個(gè)表達(dá)式，式中“mgh”在做功的表達(dá)式中反復(fù)出現(xiàn)，書中提到：“mgh”是一個(gè)具有特別意義的物理量，為何說它特別？閱讀教材64至65頁，找尋答案！總結(jié)：“mgh1”代表位置1的量，“mgh2”代表位置2的量，這兩者僅僅是位置的不同，做功等于這個(gè)跟位置有關(guān)的量的變更，而與路徑無關(guān)，而功的大小等于能量的變更，另一方面，式子本身含有質(zhì)量和高度，與勢能特征相符！勢能的定義（由位置確定的能量）又再次強(qiáng)調(diào)了與位置相關(guān)的特性，所以“mgh”就是重力勢能表達(dá)式！[板書：三、重力勢能Ep=mgh]［板書：WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2=—（Ep2-Ep1）=—△Ep]我們結(jié)合實(shí)例來運(yùn)用一下，看下面這個(gè)情景：[PPT：起重機(jī)例題]邊總結(jié)邊板書［板書：WG＞０，Ep1＞Ep2，Ep減?。籛G＜０，Ep1＜Ep2，Ep增加]自主閱讀教材，回答問題計(jì)算例題聯(lián)系已有學(xué)問，培育學(xué)問遷移實(shí)力，思索問題的實(shí)力，訓(xùn)練邏輯思維。培育學(xué)生的運(yùn)用學(xué)問實(shí)力。新課教學(xué)四、重力勢能的相對(duì)性我們再回到牛頓的蘋果問題來看看，當(dāng)年砸中牛頓的那個(gè)蘋果有多大勢能？［PPT：蘋果例題］同一個(gè)蘋果怎么會(huì)有不同的重力勢能？計(jì)算重力勢能前要先選取零勢能面，選取的參考面不同，結(jié)果也會(huì)有不同，有的大，有的小，有的是正數(shù)，有沒有可能是負(fù)數(shù)？蘋果的重力勢能可不行能算出負(fù)數(shù)？［板書：Ep取決于零勢面的選取，Ep＜０表示在參考面以下］［PPT：再計(jì)算掉落到頭頂?shù)膭菽茏兏浚萦?jì)算結(jié)果相同，說明重力勢能的變更量與零勢能面的選取無關(guān)！［板書：ΔEP與零勢面無關(guān)］計(jì)算出不同的勢能結(jié)果分析問題回答問題分組計(jì)算，分別以頭頂、腳面、山腳下為參考面計(jì)算結(jié)果。對(duì)比思索。運(yùn)用既有學(xué)問解決問題的實(shí)力。鞏固學(xué)問學(xué)以致用牛頓被蘋果砸中作為一個(gè)故事被傳為佳話，但現(xiàn)實(shí)生活中估計(jì)沒有人喜愛被從高處掉落的東西砸中，所以我們常常看到有這樣的警示標(biāo)記：［PPT：高空墜物警示牌］因?yàn)樵诟咛幍奈矬w具有很大的重力勢能，所以肯定不要高空拋物！重力勢能也不總是那么可怕的，既然是一種能量，人們就想要加以利用，我們想方法讓重力勢能變成為人們服務(wù)的能源。［PPT播放：重力燈視頻］結(jié)束語：希望將來大家能開發(fā)出更多簡便可行的利用重力勢能的裝置為人類造福！聯(lián)系生活實(shí)際增加學(xué)生的社會(huì)公德意識(shí)，用學(xué)問變更生活的實(shí)例。小結(jié)從學(xué)問和科學(xué)方法