2024-2025學年高中物理第四章機械能和能源3勢能教案2教科版必修2

PAGE8-勢能（第1課時）設(shè)計思想《重力勢能》這節(jié)課是學生第一次從定量的角度學習能量的詳細表達形式。在以后的學習過程中，能量概念的重要性會被學生逐步相識到，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。因而從教學的角度來看，宜實行師生互動、引導(dǎo)、啟發(fā)的教學方式。學情分析1.學問層面：重力勢能是學生在初中已經(jīng)接觸過的，但當時只停留在定性的分析上。新課應(yīng)留意對學問從定性到定量的轉(zhuǎn)化。2.實力層面：高一學生對事物的認知還停留在詳細的形象思維上，抽象的邏輯思維的建立還須要時間。所以在教學中我們要借助試驗、視頻等直觀手段漸漸引入抽象的物理概念。教學目標物理觀念1.正確理解重力勢能的概念；2.正確理解重力做功的特點?？茖W思維1.發(fā)展學生分析、概括和科學推理實力；2.能運用重力勢能表達式計算重力勢能；3.能利用重力做功與重力勢能的關(guān)系解決一些實際問題。試驗探究1.能描述和探究影響重力勢能的因素；2.會試驗驗證重力做功與路徑無關(guān)?？茖W看法與責任1.知道重力勢能的相對性及其與地球系統(tǒng)共有性，形成科學的物質(zhì)觀；2.滲透從生活中來，到生活中去的科學方法，激發(fā)和培育學生探究自然規(guī)律的愛好；3.通過學生之間的探討溝通與協(xié)作探究，培育團隊合作精神；4.培育學生遵守社會公德，防止高空墜物。教學重難點1．重力做功的特點；2．重力勢能的概念。教學資源體積相同質(zhì)量不同的塑料球（1個）和鐵球（2個）；裝有沙子的塑料桶；多媒體展臺教法設(shè)計引導(dǎo)式、啟發(fā)式、探究式、分組探討教學過程老師活動學生活動設(shè)計意圖引入新課在前一章萬有引力的學習中我們曾經(jīng)提到過一個好玩的故事：[PPT展示：牛頓與蘋果的圖片]那就是牛頓在被蘋果砸中腦袋之后，起先思索地球上的引力與天體間引力的關(guān)系，最終得出了宏大的萬有引力定律！今日，老師也拿來了一個蘋果，想讓同學們也當一回牛頓，感受一下被蘋果砸中腦袋的感覺！誰想來試試？假如我再從更高的地方釋放呢？比如10層樓高？小小蘋果能有多大威力？有人做了一個類似試驗，我們來看一段視頻。[PPT播放視頻：蘋果高空墜落]試驗結(jié)果還是很震撼的！小蘋果竟然蘊含了大能量！緣由是什么？大家在初中時已經(jīng)學過，物體由于被舉高而具有的能量叫做——重力勢能，今日我們將更進一步學習重力勢能的學問和應(yīng)用。[PPT展示標題][板書：§7.4重力勢能]感受從頭頂?shù)袈涮O果砸中腦袋觀看影片回答問題激發(fā)學生的新奇心，引起共鳴新課教學一、影響重力勢能的因素那么重力勢能的大小可能與哪些因素相關(guān)呢？你是如何想到的？重力勢能的大小要通過肯定的途徑呈現(xiàn)出來，就像剛才看到的視頻中蘋果從高處落下可以砸碎玻璃，我給大家供應(yīng)了一套簡潔的試驗裝置來檢驗?zāi)愕牟孪?。[PPT展示：學生分組試驗儀器圖片]介紹裝置：體積相同質(zhì)量不同的塑料球（1個）和鐵球（2個）；裝有沙子的塑料桶，大家探討一下可以如何探究？這里用到了哪種試驗方法？[板書：一、影響重力勢能的因素]老師：請大家匯報一下試驗結(jié)果。[PPT播放：試驗視頻]試驗說明，質(zhì)量越大的物體，能量越大，釋放高度越高的物體，能量越大。[板書：影響因素：質(zhì)量、高度]回答問題：不同質(zhì)量的球從同一高度釋放，相同質(zhì)量的球從不同高度釋放，視察小球進入沙子的深度。限制變量法分組試驗讓學生分析問題，提出試驗方案，讓他們體驗探究、發(fā)覺的成就感直觀的試驗現(xiàn)象引發(fā)學生思索新課教學二、重力做功的特點現(xiàn)在我們知道了重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，那么究竟該怎樣定量的表達重力勢能呢？其實在前面的教材里，已經(jīng)給出方法了，大家來看教材第57頁最上面第一段話，請一位同學來讀一下這段話。[PPT展示：教材內(nèi)容]對于找尋重力勢能的定量的表達，這段話能給你什么啟示嗎？重力勢能釋放的過程離不開重力做功，所以，我們就先從重力做功分析入手！[板書：二、重力做功的特點]物體的真實下落過程其實要比我們做的試驗困難的多，大家來看這幅圖。[PPT展示：幼兒園小摯友滑滑梯走不同路徑]提問：干脆滑竿，滑斜坡，滑彎道，這幾種狀況下重力功如何求？為了探討問題便利，我們通常把問題簡化成物理模型：[PPT：三種不同路徑類型]小球從A運動到B，已知A、B的高度，求重力功，請兩位同學到黑板上寫出前兩種類型的計算過程。[板書：兩種狀況下都有：WG=mgh1-mgh2]圖3該怎么辦？前面兩種小球運動的路徑是直線運動，圖3的隨意曲線如何處理？大家有沒有好的方法？有什么方法能將變更的位移方向變成不變的呢？在咱們以前的學習中有沒有遇到過類似的問題，如何化變量為不變量的？[PPT展示：勻變速運動位移時間關(guān)系的求法]總結(jié)：這種方法叫微元法，那么對于現(xiàn)在這種狀況可不行以類比一下，用微元法來求圖3中小球重力做的功？[板書：WG=mg△h1+mg△h2+……=mgh1-mgh2]通過計算，我們發(fā)覺重力做功有什么特點？[板書：重力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置高度差有關(guān)]為了驗證理論推導(dǎo)，我們做個試驗驗證一下，這里兩個不同路軌的軌道，高度相同，從同一高度釋放兩個球，視察它們飛出后的落點，假如重力做功相同，它們最終從軌道末端飛出的狀況應(yīng)當一樣，依據(jù)平拋原理，落點的距離應(yīng)當一樣，這里摩擦力的影響比較小，我們忽視不計。[試驗檢驗：重力做功與路徑無關(guān)][PPT播放：試驗視頻和圖片]自主閱讀教材57頁回答問題板書圖1和圖2的計算過程回答問題總結(jié)方法視察試驗自主閱讀建立模型理論推導(dǎo)自主閱讀對比遷移加深印象試驗驗證新課教學三、重力勢能試驗再次說明白事實！現(xiàn)在我們來視察一下這個表達式，式中“mgh”在做功的表達式中反復(fù)出現(xiàn)，書中提到：“mgh”是一個具有特別意義的物理量，為何說它特別？閱讀教材64至65頁，找尋答案！總結(jié)：“mgh1”代表位置1的量，“mgh2”代表位置2的量，這兩者僅僅是位置的不同，做功等于這個跟位置有關(guān)的量的變更，而與路徑無關(guān)，而功的大小等于能量的變更，另一方面，式子本身含有質(zhì)量和高度，與勢能特征相符！勢能的定義（由位置確定的能量）又再次強調(diào)了與位置相關(guān)的特性，所以“mgh”就是重力勢能表達式！[板書：三、重力勢能Ep=mgh]［板書：WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2=—（Ep2-Ep1）=—△Ep]我們結(jié)合實例來運用一下，看下面這個情景：[PPT：起重機例題]邊總結(jié)邊板書［板書：WG＞０，Ep1＞Ep2，Ep減?。籛G＜０，Ep1＜Ep2，Ep增加]自主閱讀教材，回答問題計算例題聯(lián)系已有學問，培育學問遷移實力，思索問題的實力，訓(xùn)練邏輯思維。培育學生的運用學問實力。新課教學四、重力勢能的相對性我們再回到牛頓的蘋果問題來看看，當年砸中牛頓的那個蘋果有多大勢能？［PPT：蘋果例題］同一個蘋果怎么會有不同的重力勢能？計算重力勢能前要先選取零勢能面，選取的參考面不同，結(jié)果也會有不同，有的大，有的小，有的是正數(shù)，有沒有可能是負數(shù)？蘋果的重力勢能可不行能算出負數(shù)？［板書：Ep取決于零勢面的選取，Ep＜０表示在參考面以下］［PPT：再計算掉落到頭頂?shù)膭菽茏兏浚萦嬎憬Y(jié)果相同，說明重力勢能的變更量與零勢能面的選取無關(guān)?。郯鍟害P與零勢面無關(guān)］計算出不同的勢能結(jié)果分析問題回答問題分組計算，分別以頭頂、腳面、山腳下為參考面計算結(jié)果。對比思索。運用既有學問解決問題的實力。鞏固學問學以致用牛頓被蘋果砸中作為一個故事被傳為佳話，但現(xiàn)實生活中估計沒有人喜愛被從高處掉落的東西砸中，所以我們常常看到有這樣的警示標記：［PPT：高空墜物警示牌］因為在高處的物體具有很大的重力勢能，所以肯定不要高空拋物！重力勢能也不總是那么可怕的，既然是一種能量，人們就想要加以利用，我們想方法讓重力勢能變成為人們服務(wù)的能源。［PPT播放：重力燈視頻］結(jié)束語：希望將來大家能開發(fā)出更多簡便可行的利用重力勢能的裝置為人類造福！聯(lián)系生活實際增加學生的社會公德意識，用學問變更生活的實例。小結(jié)從學問和科學方法