重力势能公开课教案

17.5重力势能【教材分析】“重力势能”是下节“机械能守恒定律”的知识基础，是本章的一个重要知识点。本节进述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系。由于与动能定理的表述不一致，学生往往不易理解，教学时最好能结合一些实例，从功能关系、能量转化的角度分析，解开学生的困惑，为下节讲机械能守恒定律及能量转化和守恒定律做好准备。【学生分析】1．高一学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片、视频画面来支持。2．学生在初中时已接触过重力势能的概念，在高中阶段要定量的学习重力势能及体验建立过程。3．学生已学习了功的概念和计算方法。通过重力做功的计算来判断重力势能的变化，通过弹性力做功来判断弹性势能的变化。【教学目标】1、知识与技能1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.[来源:Zxxk.Com]2.理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关.3.知道重力势能的相对性.4.了解弹性势能.2、过程与方法1.根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式.2.学会从功和能的关系上解释和分析物理形象.3、情感、态度与价值观渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣.【重点难点】重点：重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。难点：重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。【教学流程】实例分析重力做功特点通过实例探究WG=-ΔEP关系总结提升练习反馈弹性势能初步了解经历探究过程得出EP=mgh结合生活理解EP=mgh视频引入复习重力势能概念2教师活动学生活动设计意图一、视频引入，激发兴趣雪崩我们看到一个冰天雪地、广袤无垠的银色世界，它带给人们是圣洁、平和、宁静的感受，一种心灵的洗涤。但是一旦大量积雪从高处滑下形成——雪崩。一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来，你将感受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧，将对人们的生命与财产带来灾难……。为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力？是因为它们具有潜在能量。只要一有机会，就会通过做功把这种能量释放出来。我们将这种能量叫重力势能。我们初中的时候学过重力势能，那它是怎么定义的呢？定义：地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量，我们把这种能量叫做重力势能。用EP表示。二、教学过程（一）重力势能◆第一层次：探究EP=mgh▲程序一：提出问题：重力势能的大小与什么因素有关？▲程序二：建立假设师：同学们可以根据已有的知识和经验，大胆提出自己的假设，并且说明你的理由。▲程序三：检验假设①实验定性检验：观看视频结论：同一高度的物体：质量越大，重力势能越大；质量相同的物体：高度越高，重力势能越大。在物理学中我们用EP来表示重力势能，那EP具体是怎么计算的呢？②理论定量推导如图所示，小球做自由落体运动，由动能定理WG=mgh=mg(h1－h2)=mgh1－mgh2=221mv;功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化。重力做了多少功，就有多少重力势能发生了转化，重力势能等于动能即EP=221mv，所以重力势能EP=mgh▲程序四：得出结论：EP=mgh即重力势能等于物体重力与高度的乘积。有了重力势能的定量表示，重力做功WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2◆第二层次：理解EP=mgh主要采取讲授式①标矢性：标量②单位：焦耳（J）③相对性：Ep与参考平面（零势能面）的选择有关④系统性：重力势能为地球与物体所共有的，重力势能具有系统物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。高度有关；质量有关。视频引入，激发学生兴趣。渗透：功是能量变化的量度，能量的变化通过做功来实现。为下面实验定性检验作理论铺垫。渗透社会公德教育：预防高空坠物的危险3性。为了叙述方便，可以说成是某一物体的重力势能。[相对性的教学]☻2005年我国公布世界第一高峰--珠穆朗玛峰海拔高度的最新测量结果为8844.43米；某同学的身高1.75m.问：他们分别以什么平面作为起始高度来计算的？师生讨论：确定高度需要零高度参考平面的必要性。物体具有的重力势能mgh，高度是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之前需要先选定参考平面，参考平面的高度为零，重力势能也为零。例：如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)结论：选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关（二）重力做功与重力势能的改变上述例题中，小球由A点运动到B点，重力做正功还是负功，重力势能怎么变化？让小球从B点运动到A点，重力做正功还是负功，重力势能怎样变化？总结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功；重力做负功时（物体克服重力作功），重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。（三）重力做功和物体运动路径的关系（1）重力做功的特点如图2，让学生写出几种情况下，物体从A→C，重力做的功：图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh。结论：重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关。（四）、弹性势能（据课时情况，可以让学生自学）生活中还有一些物体既没有运动也没有很大的高度却同样“储存”着能量，哪怕它只是孩童手里的玩具（图片：弹弓）。张紧的弓一撒手就会对箭支做功改变它的动能，松弛的弓有这样的本领吗？同海平面；地面。重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。A：WG=mghB：WG=mgscosθ=mghC：W1=mgscosθ1=mg△h1W=W1+W2+W3+……=mg（△h1+△h2+△h3……)=mgh4样是弓前者具有能量而后者没有，那么什么情况下物体才具有这种能量呢？张紧的弓在恢复原状的过程会对外做功，但是拉断的弓还能有做功的本领吗？1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。2．弹性势能的大小与哪些因素有关呢？3、势能由相互作用的物体的相对位置决定的能量。重力势能：由地球和物体间相对位置决定。弹性势能：由发生形变的各部分的相对位置决定。(五).反馈练习1.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则()A．重力做功为50JB．物体的重力势能一定增加50JC．物体的重力势能一定减少50JD．重力做功为-50J2、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量()A.都具有不同的数值B.都具有相同的数值C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值D.前者具有不同的数值，后者具有相同的数值3.质量是50kg的人沿着长L=150m、倾角为30°的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力势能增加了多少？（g取10m/s2）解析：重力对人做的功为WG=mgLcos120°=50×10×150×(－0.5)J=－3.75×104J人克服重力所做的功为3.75×104J由WG=－ΔEp得：重力势能增加了3.75×104J（六）课堂小结一、重力势能1、物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积。即：PEmgh2、重力势能是标量，单位是焦耳（J）二、重力做功与重力势能变化的关系WG=mgh1-mgh2=Ep1－Ep2重力所做的功只跟初位置的高度h1和末位置的高度h2有关，与物体运动的路径无关。三、重力势能的相对性（七）课后作业：课本P119（2）（5）弹性势能的大小同弹性形变的大小有关。弹性形变越大，弹性势能也越大。