《重力势能》教学设计

《重力势能》教学设计

一、教材分析

本节内容是人教版高中物理必修二第七章第四节的内容，是后面学习机械能守恒定律的基础，也为后面学习电势能打下一定的基础。这一节学生将会接触到功与能量变化之间的关系，为后面理解功能关系作铺垫，在本章内容中有较为重要的作用。

二、学生情况分析

学生在初中就接触过重力势能，也知道其与那些因素有关，而对重力做功也有一定的理解。但对于重力势能与重力做功的关系，学生则一无所知。本节课学生将真正意义上的第一次接触功能关系，但是学生已经有足够的知识储备，在逻辑上不会存在障碍，加以引导，学生就能理解。

三、教学目标

1、知识与技能

（1）知道什么是重力势能及其特点

（2）理解重力做功的特点，掌握重力做功与重力势能变化的关系

（3）理解重力势能的相对性和系统性

（4）能够重力势能的表达式进行简单的计算

2、过程与方法

（1）通过实例探究重力做功的过程，再次领悟微元法在物理学中的应用（2）在重力做功与重力势能变化的讨论中，理解功能关系，知道功是能量转化的量度

3、情感态度与价值观

通过大量生活中的例子，让学生明白物理来源于生活，在日常生活中养成善于观察和总结的习惯

四、教学重、难点

重点：重力做功与重力势能变化的关系

难点：重力势能概念的建立

五、教学方法：讨论法、引导法

六、教学课时：一课时

七、教学过程

（一）导入

1、复习旧知（学生回答）

（1）什么是势能？

（2）功如何计算？

2、播放雪崩的视频

师：为什么雪崩会造成那么大的伤害？

学生讨论

学生A：因为它从很高的地方滚下来。

学生B:因为它具有很大的能量（重力势能）

师再次播放物体从高处下落的视频或图片（5分钟）

（二）学生讨论

师：在初中，我们就知道物体被举高而具有重力势能，那么请同学们猜想重力势能与什么因素有关？

学生：与质量m和高度h有关

演示：让物体从高处自由下落

师：请同学们回答下列问题：

（1）在下落过程中，物体重力有没有做功？做正功还是做负功？

（2）根据刚才我们的猜想，下落过程中，物体的重力势能是否变化？

学生C：下落过程中，物体重力做正功，重力势能发生了变化、

师：这位同学回答的非常好，也就是说重力做功与重力势能变化存在一定的关系，那么我们就可以从重力做功去理解和探究重力势能。（3分钟）（三）重力做功

讨论交流：

（1）重力做的功分别是多少？

（2）分析这三种情况，总结重力做功特点？ 计算第一和第二种情况下重力做的功（学生板书）

师：对于第三种轨迹是曲线的情况，我们改如何计算重力做的功？我们能否化曲为直呢？

学生：可以用微元法

师：很好，我们可以将整个路径分成许多很短很短的间隔，则每一段都可看成直线，每一段高度差是1h ∆、2h ∆、3h ∆…，那么重力做功该如何计算？

学生：WG=mg 1h ∆+mg 2h ∆+mg 3h ∆+… =mg （1h ∆+2h ∆+3h ∆+…） =mgh 1-mgh 2

师：由以上的讨论和计算，我们可以发现重力做功有什么特点？ 学生：重力做功与路径无关，只与物体的初位置和末位置有关。

师：非常好，我们看到这个式子，左边是重力做的功，右边是“mgh ”的变化，看起来“mgh ”是一个具有特殊意义的物理量，那他有什么特殊意义呢？

学生讨论

学生D ：随高度和质量的增加而增加，与我们刚才对重力势能的猜想是一致的。

师：好的，这位同学回答的很好，还有一个意义就是它与重力做功密切相关，右边是“mgh ”的变化，则“mgh ”应该是一种能量。（老师板书，10分钟） （四）重力势能

我们把物理量mgh 叫做重力势能

Ep = mgh

1.重力势能 : 等于它所受到的重力与所处高度的乘积.

2.重力势能是标量，单位是焦耳（J ） 3、W G =Ep 1-Ep 2（老师板书）

师：一个物理量的初状态减去末状态还可以怎么表示？同学们可以想想在直线运动中，末速度减去初速度是什么？

学生E ：哦，是Ep 1-Ep 2=-p E ∆，即W G =Ep 1-Ep 2=-p E ∆

师：非常好，我们看下面两个问题

（1）塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？ (g=10m/s2) （2）塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s2) 师点叫两位学生板演

师：通过上面的计算，我们可以得出什么结论？

学生：①如果重力做正功，重力势能减少，W G>0，E P1>E P2 ；

重力对物体做的功等于重力势能的减少量

②如果重力做负功，重力势能增加， W G<0，E P1

物体克服重力做的功等于重力势能的增加量（老师板书）师：重力做功对应重力势能的改变，重力做了多少功就有多少重力势能发生改变发生。请大大家继续思考与讨论：如果重力做功与路径有关，我们还能把mgh 叫做物体的重力势能吗？为什么？（18分钟）

（五）重力势能的相对性和系统性

师：小明从五楼的窗台上跳下来为什么会安然无恙？

学生F：地面上有缓冲的垫子。

学生G：因为他是往五楼里面跳的。

师：学生G回答的很好，这个例子说明高度具有相对性，要相对某一个水平面而言。那么重力势能同样具有相对性。那我们在讨论一个物体的重力势能的时候应该注意什么呢？

学生：要选择一个水平面参考平面

师：是的，在参考平面Ep=0

课堂练习：

如图，质量m = 1kg的小球，从桌面上方高h1 = 1.2m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s²)