高中物理《重力勢能》教案8 新人教版必修2

1、從恐懼到挑戰(zhàn)直到合理改造勢能的改變教學(xué)案例設(shè)計【設(shè)計思想】1從學(xué)生的認知規(guī)律上看：在教學(xué)設(shè)計上遵循學(xué)生的認知規(guī)律，遵循辯證唯物主義的認識論，使學(xué)生對重力勢能概念的建立和理解有一個從感性到理性，從定性到定量的過程，使學(xué)生對物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)并不感到突然和困難。在多媒體、實驗、板書的運用上，相互補充，克服了單一媒體運用的呆板的課堂教學(xué)形式，對整合課堂教學(xué)資源，起到了一定的作用。幻燈片所展示的各種生動、活潑、有趣的圖片，激發(fā)學(xué)生探究知識的欲望和積極性。2教學(xué)方法上看：運用“實驗（舉例）理論探究歸納實例研究”教學(xué)方法。把“實驗觀察、學(xué)生討論、教師講解”融合在一起。本著“學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”的原則，在

2、特定情景下的實例研究，讓學(xué)生感到新鮮好奇，討論問題積極主動，自主地總結(jié)規(guī)律。貼近生活的實例、小實驗，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高漲，體驗社會公德、愛國情感及合理利用自然的科學(xué)認識。將情感目標融合課堂于“無形”之中。3.教學(xué)反饋上看： 根據(jù)因材施教，保底拔尖的原則，練習(xí)題力爭層次化、系統(tǒng)化，保證量與質(zhì)的適變性。另外，選題既具有實際意義，體現(xiàn)“從生活到物理，從物理到社會”的新理念，又具有情感教育的功能。【教材分析】“勢能的改變”是下節(jié)“能量守恒定律”的知識基礎(chǔ)，是本章的一個重要知識點。本節(jié)進述重力勢能及其相對性，重力勢能的變化以及與重力做功的關(guān)系。由于與動能定理的表述不一致，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)時最好能結(jié)

3、合一些實例，從功能關(guān)系、能量轉(zhuǎn)化的角度分析，解開學(xué)生的困惑，為下節(jié)講機械能守恒定律及能量轉(zhuǎn)化和守恒定律做好準備?！緦W(xué)生分析】1高一學(xué)生認識事物的特點是：開始從具體的形象思維向抽象邏輯思維過渡，但思維還常常與感性經(jīng)驗直接相聯(lián)系，仍需具體形象的圖片、視頻畫面來支持。2學(xué)生在初中時已接觸過重力勢能的概念，在高中階段要定量的學(xué)習(xí)重力勢能及體驗建立過程。3學(xué)生已學(xué)習(xí)了功的概念和計算方法。通過重力做功的計算來判斷重力勢能的變化，通過彈性力做功來判斷彈性勢能的變化?！窘虒W(xué)目標】.知識與技能1理解重力勢能的概念，能用重力勢能的表達式計算重力勢能，知道重力勢能具有相對性、重力勢能的變化具有絕對性。2理解重力做功

4、與重力勢能的關(guān)系，并能用這一結(jié)論解決一些簡單的實際問題，知道重力做功與運動路徑無關(guān)。3理解重力功是物體重力勢能變化的量度。4知道彈性勢能的初步概念。.過程與方法1經(jīng)歷“以理思物”的發(fā)散思維和“見物思理”理論探究歸納能力2體會用“實驗法”和“理論推導(dǎo)”相互驗證研究問題的方法.情感態(tài)度與價值觀1滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣。2預(yù)防高空墜物的社會公德教育，通過實例分析增強民族自豪感和榮譽觀念。3體驗科學(xué)不僅僅是認識自然，挑戰(zhàn)自然，更在于能動的改造自然?！局攸c難點】重點：重力勢能的的概念及重力做功跟重力勢能改變的關(guān)系。難點：重力勢能的相對性、重

5、力勢能變化的絕對性。舉生活現(xiàn)象分析重力做功特點通過實例探究WG=-EP關(guān)系總結(jié)提升練習(xí)反饋彈性勢能初步了解經(jīng)歷探究過程得出EP=mgh結(jié)合生活理解EP=mgh視頻引入復(fù)習(xí)重力勢能概念【教學(xué)流程】【教學(xué)過程】一、視頻引入，激發(fā)興趣我們看到一個冰天雪地、廣袤無垠的銀色世界，它帶給人們是圣潔、平和、寧靜的感受，一種心靈的洗滌。但是一旦大量積雪從高處滑下形成雪崩。一面面白茫茫的雪墻排山倒海而來，你將感受到大雪崩所帶來最令人驚心動魄的白色恐懼，將對人們的生命與財產(chǎn)帶來災(zāi)難。為什么這么漂亮的雪花有如此大的破壞力？是因為它們具有潛在能量。只要一有機會，就會通過做功把這種能量釋放出來。我們將這種能量叫重力勢能

6、。（滲透：功是能量變化的量度，能量的變化通過做功來實現(xiàn)。為下面實驗定性檢驗作理論鋪墊。）定義：地球上的物體由于處于一定的高度而具有的能量，我們把這種能量叫做重力勢能。 用EP表示。二、教學(xué)過程（一）重力勢能第一層次：探究EP=mgh程序一：提出問題：重力勢能的大小與什么因素有關(guān)？（教師引導(dǎo)：如果我們要進一步對重力勢能定量的研究，你需要解決什么問題）程序二：建立假設(shè)師：同學(xué)們可以根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗，大膽提出自己的假設(shè)，并且說明你的理由。生：高度有關(guān)。由定義：地球上的物體由于處于一定的高度而具有的能量，我們把這種能量叫做重力勢能。例如，放在地面上的石頭沒有殺傷力，一旦從較高處落下，就會

7、很危險；一個杠鈴放在你的腳邊，你一定不覺得什么？但是如果把它懸掛在你的頭頂之上，那一定會讓你如坐針氈?！敖垢呖諕佄铩?；高層建筑在施工時必須有“工程防護網(wǎng)”等。（滲透社會公德教育：預(yù)防高空墜物的危險）生：與物體的質(zhì)量（重力）有關(guān)。如果懸掛在頭頂之上的是一團棉花，不是杠鈴，就不會覺得可怕。如果你的頭頂電線下懸掛的不是日光燈，而是200千克的杠鈴，你有何感受？生：與質(zhì)量和高度都有關(guān)系。 .（教師做好對學(xué)生的即時性評價）程序三：檢驗假設(shè)實驗定性檢驗出示實驗器材：塑料桶、報紙（蒙上塑料桶口）、大小相同而質(zhì)量不同的兩個小球。以報紙是否被小球擊破來體現(xiàn)勢能的大小。這樣實驗效果明顯，可見度大。教師演示，要求

8、通過3個實驗步驟，能夠科學(xué)嚴謹?shù)恼f明重力勢能的大小與質(zhì)量和高度之間的定性關(guān)系。教師引導(dǎo)前面我們已學(xué)過，物體所具有能量越大，對外做功的本領(lǐng)就越強。hm圖1圖2hm得到：同一高度的物體：質(zhì)量越大，重力勢能越大；質(zhì)量相同的物體：高度越高，重力勢能越大。理論定量推導(dǎo)師：功是能量變化的量度，我們可否通過“力做了多少功，從而使重力勢能發(fā)生多少變化”的角度，來定量推導(dǎo)重力勢能的表達式。問題：你能設(shè)計一個物理過程來從理論上定量推導(dǎo)重力勢能與重力mg和高度h的關(guān)系？學(xué)生討論、設(shè)計物理過程，并發(fā)表自己的設(shè)想?？赡艿脑O(shè)想：（教師可隨手演示）如圖1，小球做自由落體運動，由動能定理mgh= ;由“能量守恒與轉(zhuǎn)化思想”（

9、動能由重力勢能轉(zhuǎn)化而來）重力勢能等于動能即EP=，所以EP=mgh如圖2，將物體豎直向上勻速抬高h，由平衡條件F=mg ；則F做功為WF=Fh=mgh;由功能關(guān)系得到：EP=WF=Fh=mgh程序四：得出結(jié)論：EP=mgh第二層次：理解EP=mgh主要采取講授式標矢性：標量 單位：焦耳（J）相對性：Ep與參考平面（零勢能面）的選擇有關(guān)系統(tǒng)性：重力勢能為地球與物體所共有的，重力勢能具有系統(tǒng)性。為了敘述方便，可以說成是某一物體的重力勢能。相對性的教學(xué)出示：2005年我國公布世界第一高峰-珠穆朗瑪峰海拔高度的最新測量結(jié)果為 ；某同學(xué)的身高m. 問：他們分別以什么平面作為起始高度來計算的？師生討論：確

10、定高度需要零高度參考平面的必要性。教師引導(dǎo)：零高度的參考平面對應(yīng)零勢能參考平面（說明規(guī)定零勢能參考平面的必要性）舉例深化：通過的例子（書放在課桌上，分別以地面和桌子作為參考面，討論重力勢能。教師隨手演示。）來說明：重力勢能的正負含義；一般情況下以地面作為零勢能的參考平面。（重新指出：圖1、圖2定量推導(dǎo)時是以地面為參考平面的。使推導(dǎo)更加有科學(xué)性和完整性）A ：16樓B ：3樓過渡語：功是能量變化的量度，合外力做功是物體動能變化的量度，物體重力勢能發(fā)生變化與什么力做功相對應(yīng)呢？ （二）重力做功與重力勢能的改變1實例探究設(shè)置情景：一只花盆從16樓窗臺落地，研究花盆從A下落到B的過程。已知：m=2kg

11、，h=50m，h1=10m，g=10m/s2 根據(jù)給出數(shù)據(jù)計算填表（可事先印發(fā)）。學(xué)生討論探究：從表格中能總結(jié)出什么規(guī)律？（分組討論，交流，教師引導(dǎo)總結(jié)）教師引導(dǎo) 重力勢能與零勢面選取有關(guān)嗎？物體在某兩點間重力勢能的改變與零勢面選取有關(guān)嗎？（指出改變量是末狀態(tài)量減去初狀態(tài)量）物體在某兩點間重力勢能的改變與重力做功有什么關(guān)系？與是否有除重力之外的其他力存在或參與做功有關(guān)嗎？規(guī)定的零勢面花盆在各點處的重力勢能花盆僅在重力作用下花盆在重力和阻力作用下重力勢能的改變重力做功重力勢能的改變重力做功地面EPA=1000JEPB =200J-800J800J-800J800J三樓EPA=800JEPB =0

12、-800J800J-800J800J學(xué)生總結(jié)規(guī)律重力勢能的具有相對性（相對于不同的參考平面重力勢能的大小不同），確定了參考平面，物體重力勢能才有確定值。重力勢能的變化與零勢能面的選取無關(guān)，具有絕對性重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系?；ㄅ柘侣?，這一過程中重力做正功，重力勢能減少，重力做多少功，重力勢能減少多少；與是否有除重力之外的其他力存在或參與做功無關(guān)。2變式深化若用吊籃將花盆從3樓豎直吊回16樓，運動方式有勻速上升、勻加速上升，花盆的重力勢能分別如何變化，重力對花盆做功分別又將如何？若乘電梯將花盆從3樓運到16樓，花盆的重力勢能如何變化，重力對花盆做功又將如何？3歸納總結(jié)：重力做功是重力勢能變

13、化的量度物體下落，重力做正功，重力勢能減少，物體上升，重力做負功，重力勢能增加。過渡語：上面我們討論花盆的運動都是在豎直方向，如果某人爬樓梯將花盆從3樓搬到16樓，重力對花盆做功又將如何？（三）重力做功和物體運動路徑的關(guān)系學(xué)生討論：小孩以不同的路徑從某一高度回到地面，重力對小孩做功大小有什么關(guān)系？為什么？教師引導(dǎo)：從“力做功的兩個要素：力與力方向上的位移”的角度思考。 從功能關(guān)系：重力做功是引起物體重力勢能變化的唯一因素的角度思考。結(jié)論：重力做功只與物體始末位置的高度差有關(guān)，與路徑無關(guān)。（進一步說明：重力做功的特點決定重力勢能變化的絕對性；重力做功的計算更加簡潔）（四）、彈性勢能（據(jù)課時情況，

14、可以讓學(xué)生自學(xué)）生活中還有一些物體既沒有運動也沒有很大的高度卻同樣“儲存”著能量，哪怕它只是孩童手里的玩具（圖片：彈弓）。張緊的弓一撒手就會對箭支做功改變它的動能，松弛的弓有這樣的本領(lǐng)嗎？同樣是弓前者具有能量而后者沒有，那么什么情況下物體才具有這種能量呢？張緊的弓在恢復(fù)原狀的過程會對外做功，但是拉斷的弓還能有做功的本領(lǐng)嗎？1定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。2彈性勢能的大小與哪些因素有關(guān)呢？小實驗出示玩具弓箭、可以上發(fā)條的小汽車，讓學(xué)生自己做實驗。弓箭的皮筋拉得越長，恢復(fù)原狀時對塑料箭做功越多，塑料箭獲得的動能越大，射得越遠。發(fā)條上的越緊，小車運動的時間越長。學(xué)生總結(jié)彈性勢能

15、的大小同彈性形變的大小有關(guān)。彈性形變越大，彈性勢能也越大。教師強調(diào)彈簧處與原長時彈性勢能為0；彈簧的伸長和壓縮的長度相同則彈性勢能也相同舉例：生活中還有利用彈性勢能的例子。拉伸或壓縮的彈簧、球拍、撐桿跳高、跳板跳水等。3、勢能由相互作用的物體的相對位置決定的能量。重力勢能：由地球和物體間相對位置決定。彈性勢能：由發(fā)生形變的各部分的相對位置決定。(五).反饋練習(xí)訓(xùn)練1：新聞圖片，設(shè)置情境在雅典奧運會舉重男子69公斤級比賽中，中國選手張國政以抓舉160公斤，挺舉，總成績獲得金牌，這也是中國代表團在本屆奧運會上的第11枚金牌。 張國政制勝的一舉，挺舉187.5kg，杠鈴被舉高約2m。試求：(1)杠鈴

16、的重力勢能變化多少？ (2)杠鈴的重力做功多少？（張國政能在短時間內(nèi)爆發(fā)出如此巨大的功率絕非一日之功，為了能為祖國爭得榮譽，運動員在平時的訓(xùn)練中付出心血。）訓(xùn)練2：一位同學(xué)說：若以喜馬拉雅山的山頂為零勢能參考平面，則長江山峽的水庫所儲備的大量水的勢能是負值，所以它就不能發(fā)電了。你認為此同學(xué)的說法對嗎？為什么？訓(xùn)練3：豎直向上拋出一物體，在上升到某一高度時，重力勢能的改變量為EP，動能的改變量為EK ，物體克服重力做功WG，物體克服空氣阻力做功Wf，則下列關(guān)系正確的是( )A.EP=WG B. EP=WG+WfC. EK= -Ep-Wf D. EK = Ep+WG+Wf （六）課堂小結(jié)1重力勢能

17、是地球和地面上的物體共同具有的。重力勢能的大小具有相對性，確定了參考平面，物體重力勢能才有確定值。但重力勢能的改變是絕對的。2重力做功與物體的運動路徑無關(guān)，只跟物體運動的始末位置有關(guān)。3重力做功是重力勢能變化的量度。教師總結(jié)關(guān)于人類與重力勢能的認識，是一個從恐懼到挑戰(zhàn)直到合理改造的過程。人們對重力勢能的恐懼感是與生俱來的（雪崩、泥石流：2006年2月17日泥石流突襲菲律賓2000人喪生。圖片）。但是隨著人們通過生產(chǎn)實踐中對重力勢能的認識的逐步加深，我們開始變得樂于挑戰(zhàn)這種能量（攀巖運動的圖片）。甚至在可以控制的范圍內(nèi)享受重力勢能帶給我的種種樂趣（過山車的圖片）。但是，科學(xué)的意義不僅僅是認識自然

18、，挑戰(zhàn)自然，更在于能動的利用自然！介紹水力發(fā)電（水力發(fā)電的圖片）?！景鍟O(shè)計】（與路徑無關(guān)）重力勢能重力做功表達式：Ep=mgh單位：焦耳（J）標矢性：標量相對性系統(tǒng)性一、 重力勢能：地球上物體由于處于一定的高度而具有的能量。二、彈性勢能1定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。2彈性勢能的大小同彈性形變的大小有關(guān)。三、勢能：由相互作用的物體的相對位置決定的能量?！窘虒W(xué)反思】一、不可忽視的理論探究新課程倡導(dǎo)探究式教學(xué)，探究的內(nèi)容和形式是多種多樣的。在物理課程中雖大多數(shù)探究活動需要進行實驗，但是，理論探究在高中物理教學(xué)中也具有重要的意義，應(yīng)予重視。物理課程中也有不少是屬于理論探究，對

19、于重力勢能的定量研究，采取理論探究同樣讓學(xué)生體驗探究的過程和方法。提出問題建立假設(shè)設(shè)計物理過程（設(shè)想）理論定量推導(dǎo)得出重力勢能表達式。假設(shè)原有知識和經(jīng)驗現(xiàn)有知識探究的問題實驗或過程設(shè)計理論探究式教學(xué)的具體實施中，應(yīng)該把重點放在提出問題、建立假設(shè)上。問題是探究的起點，沒有問題就沒有探究，而發(fā)現(xiàn)問題是提出問題的前提，只有發(fā)現(xiàn)問題，才可能提出問題。實踐表明：對于重力勢能教學(xué)，學(xué)生在初中的原有知識上完全可以通過教師的引導(dǎo)，自行提出“重力勢能的大小與什么因素有關(guān)？”的問題。假設(shè)可以啟發(fā)我們應(yīng)當設(shè)計怎樣的實驗（或物理過程）和獲取那些信息，他是連接探究問題和實驗（或物理過程）的一座橋梁。觀察它們關(guān)系圖，可以看出，假設(shè)雖不是結(jié)果，但它卻是探究的中心。據(jù)本節(jié)課的實際，側(cè)重“說明假設(shè)的理由”，實