2024-2025學(xué)年高中物理第七章機械能守恒定律4重力勢能教案新人教版必修2

PAGE1-第四節(jié)重力勢能設(shè)計思想《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被學(xué)生逐步相識到，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。因而從教學(xué)的角度來看，宜實行師生互動、引導(dǎo)、啟發(fā)的教學(xué)方式。教學(xué)目標(biāo)學(xué)問與技能：1相識重力做功與路徑無關(guān)的特點，在此基礎(chǔ)上引出重力勢能的概念，并會用重力勢能的定義進行計算。2理解重力做功與重力勢能變更的關(guān)系。3知道重力勢能具有相對性。4知道重力勢能是物體和地球系統(tǒng)所共有。過程與方法：進一步滲透科學(xué)探究的幾個要素。情感看法與價值觀：培育學(xué)生勇于探究、勇于發(fā)覺的品質(zhì)。教學(xué)重點1重力勢能的相對性。2對勢能為負(fù)的理解。教學(xué)難點1理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算。2理解重力做功與重力勢能變更的關(guān)系。教學(xué)資源教材、圖片、PPT教法設(shè)計引導(dǎo)式、啟發(fā)式、探究式、分組探討教學(xué)過程老師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引入：瀑布和雪山都是美景，但是我們?yōu)槭裁床灰康锰蕾p？大家通過探討知道：水或雪從較高的位置落下來，會將重力勢能轉(zhuǎn)化成動能，假如靠得太近易對人造成損害。啟事一則：一個雞蛋的威力！從本章第一節(jié)我們已經(jīng)聽說了勢能的概念，也知道勢能與物體的位置有關(guān)。并且大家都知道物體由于被舉高而且有的勢能叫做重力勢能。也就是說雞蛋離地越高就意味著雞蛋的重力勢能越大?？梢娭亓菽苁桥c高度有關(guān)的。原委是什么關(guān)系呢？再問大家一個問題：若在天花板上不同的位置分別掛一個鉛球和乒乓球，你從下面走的時候有什么不同的心理感受？聯(lián)想到上面的問題，大家可以猜到：重力勢能與物體的質(zhì)量也有關(guān)系，并且在其它條件相同的狀況下，質(zhì)量越大的物體，它的重力勢能也越大。那么重力勢能與物體的質(zhì)量原委是什么關(guān)系？這也是我們這節(jié)課的探討目的之一。板書：重力勢能那么，物體高度發(fā)生變更的同時，重力勢能在發(fā)生變更，同時重力也在做功，看來重力勢能和變更和重力做功是同時發(fā)生的，那么重力做功與重力勢能的變更有什么關(guān)系呢？我們先來探討一下一．重力做功的特點。PPT：課本圖7.4-1我們一起來計算這個物體沿豎直方向從高度為h1的地方運動到高度為h2的地方的過程中重力所做的功。PPT：課本圖7.4-2我們接著來計算這個物體沿傾斜直線從高度為h1的地方運動到高度為h2的地方的過程中重力所做的功。PPT：課本圖7.4-3我們最終來計算這個物體沿隨意的曲線從高度為h1的地方運動到高度為h2的地方的過程中重力所做的功。如何計算第三幅中重力所做的功呢？受其次個圖的啟發(fā)，我們可以把曲線分割成若干小段，當(dāng)分得足夠小的時候，我們就可以認(rèn)為每一段都是直線，這樣求出重力在每一段上所做的功，再把全部的功相加，即得在這個過程中，重力所做的功。PPT：表達(dá)式：WG=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+…=mg(Δh1+Δh2+Δh3+…)=mgh=mgh1-mgh2小結(jié)：從上面的計算我們可以看出：物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關(guān)，而跟物體的運動路徑無關(guān)。只要重力做正功，物體的重力勢能就削減；只要重力做負(fù)功，物體的重力勢能就增加。這個結(jié)論與物體的運動形式無關(guān)，與物體的運動路徑也無關(guān)。對比上面的表達(dá)式，可以看出：只要重力做正功，mgh這個量就削減，只要重力做負(fù)功，mgh這個量就增加?？梢姡琺gh作為一個整體是一個有特別意義的物理。這個量既與物體的質(zhì)量有關(guān)，也與物體所處位置的高度有關(guān)。而這正與我們上面分析的重力勢能的基本特征一樣。所以我們就把mgh叫做物體的重力勢能，通常用字母表示，即：板書：二．重力勢能Ep=mgh重力勢能是標(biāo)量，它的單體與功的單位相同，在國際單位制中都是焦耳。有了重力勢能的表達(dá)式，重力做功與重力勢能的關(guān)系寫為：板書：WG=Ep1-Ep2提問：我手里拿粉筆的高度是多少？可見，要想描述物體的高度先要確定一個參考平面，同樣，確定一個物體的重力勢能也要先確定一個參考平面。選定了參考平面之后，物體在參考平面上方則重力勢能為正，在參考平面下方則重力勢能為負(fù)。提高：+8J的物理意義是什么？-8J的物理意義是什么？+5J和-8J誰大？三．重力做功與重力勢能變更量的關(guān)系。WG=Ep1-Ep2=-ΔEpWG>0重力做正功，Ep削減。WG《0重力做負(fù)功，Ep增加老師小結(jié)：可見：重力做功事實上是與物體的重力勢能的變更干脆相關(guān)的。在實際問題中，人們關(guān)切的往往是重力勢能的變更，談物體在某位置的重力勢能實際意義并不大。由于物體所處位置的高度具有相對性，這樣與此相關(guān)的重力勢能也具有相對性。那么，重力勢能的變更有沒有相對性呢？（分組練習(xí)）課本練習(xí)3師生小結(jié)：1物體在某位置所具有的重力勢是相對的，與參考平面的選擇有關(guān)系。2物體從一個位置運動到另一個位置的過程中（物體在兩個位置的重力勢能的變更）是與參考平面的選擇無關(guān)的。（提問：與什么有關(guān)？）板書：重力勢能的相對性提問：1物體在某個位置的重力勢能是否有可能為負(fù)？物理意義是什么？2物體在兩個位置間重力勢能的變更是否可能為負(fù)？物理意義是什么？要求學(xué)生舉例說明。老師闡述：重力勢能是物體和地球系統(tǒng)所共有。課堂小結(jié)：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們對重力做功的特點有了肯定的了解，在此基礎(chǔ)上引進了重力勢能的定量表達(dá)式。進一步得到了重力做功與重力勢能變更之間的關(guān)系，并體會了重力勢能的相對性。課后思索：1P65，說一說作業(yè)：課后練習(xí)2、4。探討，得出結(jié)論學(xué)生思索回答學(xué)生分別計算三種狀況下重力所做的功。分組探討，得出結(jié)論分組探討，舉例說明。引導(dǎo)學(xué)生知道同一個物體被舉得越高，重力勢能就越大。通過日常生活閱歷，使學(xué)生知道重力勢能與物體的質(zhì)量以及所處位置的高度有關(guān)。讓學(xué)生通過計算知道重力做功的特點。通過