重力势能-公开课教案

《重力势能》教案

理化生组：何吉炳

重力势能教学设计

理化生组：何吉炳

【教学目标】 一、知识与技能

1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.

2.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. 3.知道重力势能的相对性. 4.了解弹性势能. 二、过程与方法

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形象. 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.

【重点难点】

重点：重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。 难点：重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。

【教学流程】 视频引入复习重力势能概念 经历探究过程得出EP=mgh 结合生活理解EP=mgh 通过实例探究WG=-ΔEP练习反馈 总结提升 实例分析重力做功特点 弹性势能初步了解 教师活动 学生活动 设计意图 一、视频引入，激发兴趣 雪崩 我们看到一个冰天雪地、广袤无垠的银色世界，它带给人们是圣洁、平和、宁静的感受，一种心灵的洗涤。但是一旦大量积雪从高处滑下形成——雪崩。一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来，你将感受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧，将对人们的生命与财产带来灾难……。 为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力是因为它们具有潜在能量。只要一有机会，就会通过做功把这种能量释放出来。我们将这种能量叫重力势能。 我们初中的时候学过重力势能，那它是怎么定义的呢 定义：地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量，我们把这种能量叫做重力势能。用EP表示。 物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 高度有关；质量有关。 视频引入，激发学生兴趣。 渗透：功是能量变化的量度，能量的变化通过做功来实现。为下面实验定性检验作理论铺垫。 渗透社会公德教育：预防高空坠物的危险 二、教学过程 （一）重力势能 ◆第一层次：探究EP=mgh ▲程序一：提出问题：重力势能的大小与什么因素有关 ▲程序二：建立假设 师：同学们可以根据已有的知识和经验，大胆提出自己的假设， 并且说明你的理由。 ▲程序三：检验假设 ①实验定性检验：观看视频 结论：同一高度的物体：质量越大，重力势能越大； 质量相同的物体：高度越高，重力势能越大。 在物理学中我们用EP来表示重力势能，那EP具体 是怎么计算的呢 ②理论定量推导 如图所示，小球做自由落体运动，由动能定 12 理WG=mgh=mg(h1－h2)=mgh1－mgh2=mv ; 2 功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化。重力做了多少功，就有多少重力势能 海平面；地面。 12发生了转化，重力势能等于动能即EP=mv，所以重力势能EP=mgh 2 ▲程序四：得出结论：EP=mgh 即重力势能等于物体重力与高度的乘积。 有了重力势能的定量表示，重力做功WG=mgh1 -mgh2= Ep1 - Ep2 ◆第二层次：理解EP=mgh 主要采取讲授式 ①标矢性：标量 ②单位：焦耳（J） ③相对性：Ep与参考平面（零势能面）的选择有关 ④系统性：重力势能为地球与物体所共有的，重力势能具有系统 性。为了叙述方便，可以说成是某一物体的重力势能。 重力做正功，重力势能减[相对性的教学] 少； ☻ 2005年我国公布世界第一高峰--珠穆朗玛峰海拔高度的最新重力做负功，重力势能增测量结果为米 ；某同学的身高. 问：他们分别以什么平面作为起加。 始高度来计算的 师生讨论：确定高度需要零高度参考平面的必要性。 物体具有的重力势能mgh，高度是相对的，所以重力势能也是相A：WG=mgh 对的，计算重力势能之前需要先选定参考平面，参考平面的高度为零，B：WG=mgscos θ 重力势能也为零。 =mgh 例： 如图，质量的小球，从桌面以上h1=的A点落到地面的BC： 2点，桌面高h2=．请按要求填写下表．(g=10m/s) W1=mgscosθ1=mg △h 1 W=W1+W2+W3+ …… =mg （△h 1+ △h 2 + △h 3 ……)=mg h 结论：选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关 （二）重力做功与重力势能的改变 上述例题中，小球由A点运动到B点，重力做正功还是负功，重力势能怎么变化让小球从B点运动到A点，重力做正功还是负功，重力势能怎样变化 总结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功；重力做负功时（物体克服重力作功），重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。 弹性势能的大小同弹性形变的大小有关。弹性形变越大，弹性势能也越大。 （三）重力做功和物体运动路径的关系 （1）重力做功的特点 如图2，让学生写出几种情况下，物体从A→C，重力做的功： 图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh。 结论：重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关。 （四）、弹性势能（据课时情况，可以让学生自学） 生活中还有一些物体既没有运动也没有很大的高度却同样“储存”着能量，哪怕它只是孩童手里的玩具（图片：弹弓）。张紧的弓一撒手就会对箭支做功改变它的动能，松弛的弓有这样的本领吗同样是弓前者具有能量而后者没有，那么什么情况下物体才具有这种能量呢张紧的弓在恢复原状的过程会对外做功，但是拉断的弓还能有做功的本领吗 1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 2．弹性势能的大小与哪些因素有关呢 3、势能 由相互作用的物体的相对位置决定的能量。 重力势能：由地球和物体间相对位置决定。 弹性势能：由发生形变的各部分的相对位置决定。 (五).反馈练习 1. 物体在运动过程中，克服重力做功50J， 则( ) A．重力做功为50J B．物体的重力势能一定增加50J C．物体的重力势能一定减少50J D．重力做功为-50J 2、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量( ) A.都具有不同的数值 B.都具有相同的数值 C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值 D.前者具有不同的数值，后者具有相同的数值 3.质量是50kg的人沿着长L=150m、倾角为30°的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少他克服重力所做的功是多少他的重力势能增加了多少（g取10m/s） 解析：重力对人做的功为 2 WG = mgLcos 120° = 50×10×150×(－J = －×104J 人克服重力所做的功为×10J 由WG= －ΔEp得： 44 重力势能增加了×10J （六）课堂小结 一、重力势能 1、物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积。即： EPmgh 2、重力势能是标量，单位是焦耳（J） 二、重力做功与重力势能变化的关系 WG = mgh1 - mgh2= Ep1－ Ep2 重力所做的功只跟初位置的高度h1和末位置的高度h2有关，与物体运动的路径无关。 三、重力势能的相对性 （七）课后作业：课本P119 （2）（5）