人教高中物理必修254重力勢(shì)能1教案

高中物理講堂教課教課設(shè)計(jì)年月日課題§5.4重力勢(shì)能課型新講課（2課時(shí)）知識(shí)與技術(shù)教1．理解重力勢(shì)能的觀(guān)點(diǎn)，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算．2．理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑?jīng)]關(guān)．學(xué)3．知道重力勢(shì)能的相對(duì)性．過(guò)程與方法目用所學(xué)功的觀(guān)點(diǎn)推導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系，親身感覺(jué)知識(shí)的成立過(guò)程．感情、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)浸透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的察看，獲得物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培育學(xué)生研究自然標(biāo)規(guī)律的興趣．教學(xué)教課要點(diǎn)重重力勢(shì)能的觀(guān)點(diǎn)及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系．點(diǎn)教課難點(diǎn)、重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性．難點(diǎn)教學(xué)方法教學(xué)手段

研究、講解、議論、練習(xí)教具準(zhǔn)備鐵球(大小、質(zhì)量均不同)兩個(gè)、透明玻璃容器、沙子，投電影．第1頁(yè)共7頁(yè)教課活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)[新課導(dǎo)入](多媒體投影演示．引起學(xué)生存心注意，指引學(xué)生進(jìn)入狀態(tài))打樁機(jī)的重錘從高處落下，把水泥樁打進(jìn)地里；蘋(píng)果自高處著落；飛機(jī)投彈等等．師：從方才的畫(huà)面中，同學(xué)們想到了什么，從做功和能量轉(zhuǎn)變的角度剖析問(wèn)題．生：重錘把水泥樁打進(jìn)地里；蘋(píng)果自高處著落；飛機(jī)投下的炸彈等物體著落過(guò)程中它們遇到的重力對(duì)它們做了功．據(jù)功和能的關(guān)系，既然重力做了功，表示這些物體在沒(méi)有著落以前擁有能．因?yàn)橐粋€(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，因此這個(gè)物體擁有能量．師：這個(gè)能量與什么要素有關(guān)?生：與物體所處的高度有關(guān)．師：因?yàn)槲矬w被舉高而使物體擁有的能量是什么能?生：在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)：物體因?yàn)楸慌e高而擁有的能量叫重力勢(shì)能．師：那么重力勢(shì)能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢?本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題．[新課教課]一、重力的功師：重力做功與什么要素有關(guān)呢?我們此刻就經(jīng)過(guò)幾個(gè)例子來(lái)研究一下．(多媒體投影教材上的圖5．4—1、圖5．4—2、圖5．4—3，讓學(xué)生獨(dú)立推導(dǎo)這幾種狀況下重力做的功)師：比較簡(jiǎn)單做的是哪一個(gè)問(wèn)題?生：第一個(gè)和第二個(gè)問(wèn)題．師：為何這兩個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)單研究呢?生：因?yàn)檫@兩個(gè)問(wèn)題中物體運(yùn)動(dòng)的路徑是直線(xiàn)，因此在研究重力做功問(wèn)題上比較簡(jiǎn)單研究．師：那么這兩個(gè)問(wèn)題的答案是什么呢?生l：第一個(gè)問(wèn)題中WG＝mg△h=mghl一mgh2．生2：第二個(gè)問(wèn)題中WG=mgcosa=mg△h＝mgh1一mgh2；，和第一個(gè)問(wèn)題中所求出的答案相同．師：我們勇敢猜想一下，第三個(gè)圖中重力做的功和前兩個(gè)能否相等呢?生：可能是相等的．師：我們來(lái)考證一下我們的猜想，第三個(gè)圖的困難在哪里?生：力做功的路徑是曲線(xiàn)．師：我們?nèi)绾未蚱七@個(gè)難點(diǎn)呢?生1(很犯難)：這是力在曲線(xiàn)上做功的狀況，不簡(jiǎn)單研究．生2：我記得在第二節(jié)學(xué)習(xí)力對(duì)物體做功的問(wèn)題時(shí)以前接觸過(guò)有關(guān)變力做功的問(wèn)題．師(鼓舞)：談?wù)効?，解決的門(mén)路是什么?生2：曲線(xiàn)問(wèn)題不簡(jiǎn)單解決，我們能夠把這一條曲線(xiàn)看作由好多小的直線(xiàn)構(gòu)成，這樣把每小段直線(xiàn)上重力做的功合起來(lái)就是整個(gè)過(guò)程中重力做的總功．師(夸獎(jiǎng))：這個(gè)同學(xué)剖析得特別好，依據(jù)這個(gè)同學(xué)的剖析方法，第三個(gè)問(wèn)題的答案應(yīng)當(dāng)是什么呢?生：在第三種狀況下重力做的功和前兩種狀況中重力做的功相同．師：我們能夠獲得什么樣的結(jié)論?第2頁(yè)共7頁(yè)生：重力做功與路徑?jīng)]關(guān)．師：既然重力做功與路徑?jīng)]關(guān)，那么它與什么要素有關(guān)呢?生：與物體的初末地點(diǎn)有關(guān)．師：詳細(xì)的表達(dá)式是什么?生：WG=mgh1一mgh2，此中hl和h2表示物體所處地點(diǎn)的高度．師：很好，可見(jiàn)物體的重力mg與它所在地點(diǎn)的高度h的乘積“mgh”是一個(gè)具有特別意義的物理量.[講堂訓(xùn)練]1．沿著高度相同，坡度不同，粗拙程度也不同的斜面向大將同一物體拉到頂端，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()．沿坡度小、長(zhǎng)度大的斜面上漲戰(zhàn)勝重力做的功多B．沿坡度大、粗拙程度大的斜面上漲戰(zhàn)勝重力做的功多沿坡度大、粗拙程度小的斜面上漲戰(zhàn)勝重力做的功多．上述幾種狀況重力做功相同多2．將一物體由A移至B，重力做功()與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能否存在阻力有關(guān)B．與物體沿直線(xiàn)或曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)有關(guān)與物體是做加快、減速或勻速運(yùn)動(dòng)有關(guān)．與物體發(fā)生的位移有關(guān)參照答案1．D分析：重力做功的特色是與運(yùn)動(dòng)的詳細(xì)路徑?jīng)]關(guān)，只與初末狀態(tài)物體的高度差有關(guān)，無(wú)論圓滑路徑仍是粗拙路徑，也無(wú)論是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)仍是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，只需初末狀態(tài)的高度差相同，重力做的功就相同．2．D分析：重力做功只與重力方向上發(fā)生的位移有關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路徑，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都沒(méi)有關(guān)系二、重力勢(shì)能[實(shí)驗(yàn)與研究]研究影響小球勢(shì)能大小的要素有哪些．準(zhǔn)備兩個(gè)大小相同的小球：一個(gè)鋼球、一個(gè)木球，再盛一盆細(xì)沙．如圖。5.4—l所示．在沙盆上方同一高度開(kāi)釋兩個(gè)小球，鋼球的質(zhì)量大，在沙中陷得較深些．讓鋼球分別從不同的高度落下，鋼球開(kāi)釋的地點(diǎn)越高，在沙中陷得越深．請(qǐng)同學(xué)們親身做實(shí)驗(yàn)研究一下重力勢(shì)能的大小與哪些要素有關(guān)．師：下邊大家閱讀教材11～12頁(yè)“重力勢(shì)能”一段，回答下邊幾個(gè)問(wèn)題．學(xué)生閱讀課文，能夠把問(wèn)題用多媒體投影到大屏幕上．師：如何定義物體的重力勢(shì)能?生：我們把物理量mgh叫做物體的重力勢(shì)能．師：為何能夠這樣來(lái)進(jìn)行定義?生：這是因?yàn)閙gh這個(gè)物理量的特別意義在于它一方面與重力做功親密有關(guān)，另一方面它隨高度的變化而變化．師：重力勢(shì)能的表達(dá)式是什么?用文字如何表達(dá)?生：Ep=mgh，物體的重力勢(shì)能等于它所遇到的重力與所處高度的乘積．師：重力勢(shì)能是矢量仍是標(biāo)量?第3頁(yè)共7頁(yè)生：與全部的能量相同，重力勢(shì)能也是標(biāo)量．師：重力勢(shì)能的單位是什么?符號(hào)是什么?生：重力勢(shì)能和其余能量相同，它們的單位和功的單位相同，都是焦耳，符號(hào)是J．師：重力勢(shì)能與什么要素有關(guān)?你可否列舉生活中的實(shí)例加以說(shuō)明?生：依據(jù)重力勢(shì)能的表達(dá)式，重力勢(shì)能與物體所遇到的重力和物體的相對(duì)高度有關(guān)．比如塔吊上吊著的重物比較可怕，可是當(dāng)這個(gè)重物被放下以后就不再可怕了，因?yàn)槲矬w被放下以后重力勢(shì)能減少了；再比如樹(shù)梢上的樹(shù)葉，固然所處地點(diǎn)比較高，可是因?yàn)樗龅降闹亓Ρ容^小，因此它固然比塔吊上的物體可能還高，可是我們其實(shí)不感覺(jué)懼怕它．師：方才這位同學(xué)剖析得特別好．依據(jù)重力勢(shì)能的定義式，它和重力做功的表達(dá)式特別相像，么它們之間的關(guān)系是什么呢?生：當(dāng)物體由高處向低處運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做正功，物體重力勢(shì)能減少，也就是WG>0，Ep1>Ep2；當(dāng)物體從低處運(yùn)送到高處時(shí)，重力做負(fù)功(或許說(shuō)物體戰(zhàn)勝重力做功)，重力勢(shì)能增添，也就是WG<0，Epl<Ep2．師：它們的數(shù)值詳細(xì)用一個(gè)公式應(yīng)當(dāng)如何表示?生1：它們之間的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是WG＝△Ep生2：當(dāng)物體遇到的重力做正功時(shí)，物體重力勢(shì)能減少；當(dāng)物體戰(zhàn)勝重力做功時(shí)，物體重力勢(shì)能增添，因此說(shuō)重力勢(shì)能的變化量和重力做功之間的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是互為相反數(shù)，用公式表示應(yīng)當(dāng)為：WG＝一△Ep．師(鼓舞)：方才這個(gè)同學(xué)增補(bǔ)得相當(dāng)好．下邊大家閱讀一下課本12頁(yè)“說(shuō)一說(shuō)”，回答上邊提出的問(wèn)題．(學(xué)生閱讀思慮．回答有關(guān)問(wèn)題)師：假如重力的功與路徑有關(guān)，即對(duì)應(yīng)于相同的起點(diǎn)和終點(diǎn)，重力對(duì)同一物體做的功，隨物體運(yùn)動(dòng)路徑的不同而不同，我們還可以把mgh叫做物體的重力勢(shì)能嗎?生：自然不可以，因?yàn)榇藭r(shí)這個(gè)能量不可以表示物體重力做功的實(shí)質(zhì)狀況．師：當(dāng)摩擦力對(duì)物體做功時(shí)，我們能不可以定義有一個(gè)摩擦力勢(shì)能存在呢?為何?生：不可以，摩擦力做功與路徑有關(guān)。下邊一[議論與溝通]供老師參照．[議論與溝通]物體從A點(diǎn)出發(fā)，分別沿圓滑斜面下滑和水平拋出抵達(dá)同一地點(diǎn)B點(diǎn)(如圖5．4—2所示)．不計(jì)阻力，重力所做的功相同嗎?你以為重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑有關(guān)嗎?為何?請(qǐng)與其余同學(xué)議論溝通．(講堂訓(xùn)練)(供老師們參照采用)1．當(dāng)重力做負(fù)功時(shí)()A.重力勢(shì)能必定增添B．重力勢(shì)能必定減少C物體速度可能增大D．物體速度可能減小2．當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的()A.重力勢(shì)能必定減少，動(dòng)能必定增添B．重力勢(shì)能必定增添，動(dòng)能必定減少C．重力勢(shì)能必定減少，動(dòng)能不必定增添D．重力勢(shì)能不必定減少，動(dòng)能也不必定增添3．以下對(duì)于重力勢(shì)能的說(shuō)法，正確的選項(xiàng)是()．重力勢(shì)能只跟物體所處的初末地點(diǎn)有關(guān)，與物體實(shí)質(zhì)經(jīng)過(guò)的路徑?jīng)]關(guān)B．重力勢(shì)能的變化，只跟重力做功有關(guān)，和其余力做功多少?zèng)]關(guān)第4頁(yè)共7頁(yè)C．重力勢(shì)能是矢量，在地球表面以上為正，在地球表面以下為負(fù)．重力勢(shì)能的變化量等于重力對(duì)物體做的功4．質(zhì)量是50kg的人沿著長(zhǎng)150m、傾角為30°的坡路走上土丘，重力對(duì)他所做的功是多少?他戰(zhàn)勝重力所做的功是多少?他的重力勢(shì)能增添了多少?(g取10m／s2)5．在排球競(jìng)賽中，某運(yùn)動(dòng)員用400N的力把質(zhì)量為270g的排球從2．8m的高度扣向?qū)Ψ降膱?chǎng)所內(nèi)．在球被扣到落地的過(guò)程中，排球的重力勢(shì)能變化了多少?(g取10m／s2)參照答案1．ACD2．C3．AB分析：重力勢(shì)能是跟相對(duì)地點(diǎn)有關(guān)的能量，勢(shì)能的變化只跟重力做功有關(guān)，跟物體受不受其余力、其余力做不做功，以及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都沒(méi)有關(guān)系．并且它是標(biāo)量，但有正負(fù)，正當(dāng)表示物體處在零勢(shì)能參照平面上方，負(fù)值表示物體處在零勢(shì)能參照平面下方．重力勢(shì)能的變化量等于重力對(duì)物體做功的負(fù)值，也就是說(shuō)，重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少許等于重力所做的功；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增添，增添量等于克服重力所做的功。4．-3．75X104J3．75X104J3．75X104J分析：重力對(duì)人做的功為WG＝mg／cos(90°+30°)=50X10X150X(-0.5)J＝-3．75X104J．人戰(zhàn)勝重力所做的功為3．75X104J．重力勢(shì)能增添了3．75X104J．5．高度減小，重力勢(shì)能減少了7．56J．分析：Ep＝mg△h：0．270X10X2．8=7．56J．三、重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性(舉例說(shuō)明高度擁有相對(duì)性，能夠用身旁的物體做實(shí)驗(yàn)，也能夠投影演示)師：我把課本放在桌面上，課本的高度是多少呢?生1：大概是課桌的高度，約為1m左右．生2：不對(duì)，它比一樓地面超出4m左右(假定學(xué)生在二樓)．師：這兩位同學(xué)哪位同學(xué)錯(cuò)了呢?生：兩個(gè)同學(xué)都沒(méi)錯(cuò)，不過(guò)選用的參照平面不同．師：我們能夠獲得一個(gè)什么結(jié)論?生：物體所處相同地點(diǎn)時(shí)它的高度值可能不相同，是因?yàn)楦叨鹊膮⒄掌矫娌煌畮煟耗敲粗亓?shì)能有沒(méi)有相對(duì)性呢?生：因?yàn)楦叨扔邢鄬?duì)性，因此重力勢(shì)能也應(yīng)當(dāng)有相對(duì)性．師：我們?cè)谘芯恳粋€(gè)物體重力勢(shì)能時(shí)應(yīng)當(dāng)怎么辦?生：應(yīng)當(dāng)也選擇一個(gè)參照平面，在這個(gè)平面上物體的重力勢(shì)能值為零．師(總結(jié))：重力勢(shì)能老是相對(duì)于某個(gè)水平面來(lái)說(shuō)的，這個(gè)水平面叫參照平面．參照平面選用不同，重力勢(shì)能的數(shù)值就不同．可見(jiàn)，重力勢(shì)能擁有相對(duì)性．選擇哪個(gè)水平面作為參照平面，可視研究問(wèn)題的方便而定，往常選擇地面作為參照平面．選擇不同的參照平面，物體的重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的，但其實(shí)不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問(wèn)題，因?yàn)樵谟嘘P(guān)的問(wèn)題中，有確立意義的是重力勢(shì)能的差值，這個(gè)差值其實(shí)不因選擇不同的參照平面而有所不同．師：那么重力勢(shì)能是誰(shuí)擁有的呢?生(齊聲回答)：自然是物體擁有的．第5頁(yè)共7頁(yè)師：假如沒(méi)有地球，有沒(méi)有重力呢?生(開(kāi)始迷惑)：自然沒(méi)有。師：那么重力勢(shì)能是誰(shuí)擁有的呢?生：重力勢(shì)能應(yīng)當(dāng)是物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng)共同擁有的，而不是地球上某一個(gè)物體獨(dú)自擁有的，師：不不過(guò)重力勢(shì)能，任何形式的勢(shì)能，都是相應(yīng)的物系統(tǒng)統(tǒng)因?yàn)榇酥懈魑矬w之間，或物體內(nèi)的各部分之間存在互相作用而擁有的能，是由各物體的相對(duì)地點(diǎn)決定的．[講堂訓(xùn)練]1，對(duì)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的選項(xiàng)是()重力勢(shì)能等于零的物體，必定不會(huì)對(duì)其余物體做功放在地面上的物體，它的重力勢(shì)能必定等于零在不同高度將某一物體拋出，落地時(shí)重力勢(shì)能相等D．相對(duì)不同的參照平面，物體擁有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但其實(shí)不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能[小結(jié)]這節(jié)課內(nèi)容不多可是特別重要，要點(diǎn)是如何研究勢(shì)能，此后有關(guān)勢(shì)能的學(xué)習(xí)，都能夠從這節(jié)課的學(xué)習(xí)方法中獲得借鑒．比如分子勢(shì)能，彈性勢(shì)能，特別是電勢(shì)能的研究，更有好多近似的地方，因此這節(jié)課必定要加以重視．對(duì)于勢(shì)能的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)緊緊抓住力做功和對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化睜開(kāi)．在這一節(jié)中，環(huán)繞重力做功和重力勢(shì)能的變化睜開(kāi)，知道重力勢(shì)能是物體和地球構(gòu)成的系統(tǒng)共同擁有的，