2022年高中物理 重力勢(shì)能教案 新人教版必修2

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1、2022年高中物理 重力勢(shì)能教案 新人教版必修2 課 題 §5.4 重力勢(shì)能 課 型 新授課（2課時(shí)） 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能 1．理解重力勢(shì)能的概念，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無(wú)關(guān)． 3．知道重力勢(shì)能的相對(duì)性． 過(guò)程與方法 用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系，親身感受知識(shí)的建立過(guò)程． 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 滲透從對(duì)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． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 重力勢(shì)能

2、的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系． 教學(xué)難點(diǎn) 重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性． 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí) 教 學(xué) 手 段 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，投影片． 教 學(xué) 活 動(dòng) [新課導(dǎo)入] (多媒體投影演示．引發(fā)學(xué)生有意注意，引導(dǎo)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)果自高處下落；飛機(jī)投彈等等． 師：從剛才的畫(huà)面中，同學(xué)們想到了什么，從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度分析問(wèn)題． 生：重錘把水泥樁打進(jìn)地里；蘋(píng)果自高處下落；飛機(jī)投下的炸彈等物體下落過(guò)程中它們受到的重力對(duì)它們做了功．據(jù)

3、功和能的關(guān)系，既然重力做了功，表明這些物體在沒(méi)有下落之前具有能．因?yàn)橐粋€(gè)物體能夠?qū)ν庾龉Γ赃@個(gè)物體具有能量． 師：這個(gè)能量與什么因素有關(guān)? 生：與物體所處的高度有關(guān)． 師：由于物體被舉高而使物體具有的能量是什么能? 生：在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(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． [新課教學(xué)] 一、重力的功 師：重力做功與什么因素有關(guān)呢?我們現(xiàn)在就通過(guò)幾個(gè)例子來(lái)探究一下． (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)這幾種情況下重力做的功) 師：比較容易做的是

4、哪一個(gè)問(wèn)題? 生：第一個(gè)和第二個(gè)問(wèn)題． 師：為什么這兩個(gè)問(wèn)題容易研究呢? 生：因?yàn)檫@兩個(gè)問(wèn)題中物體運(yùn)動(dòng)的路徑是直線(xiàn)，所以在研究重力做功問(wèn)題上比較容易研究． 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：我們大膽猜想一下，第三個(gè)圖中重力做的功和前兩個(gè)是否相等呢? 生：可能是相等的． 師：我們來(lái)驗(yàn)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?cè)鯓油黄七@個(gè)難點(diǎn)呢? 生1(很為難)：這是力在曲線(xiàn)上

5、做功的情況，不容易研究． 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)曾經(jīng)接觸過(guò)有關(guān)變力做功的問(wèn)題． 師(鼓勵(lì))：說(shuō)說(shuō)看，解決的途徑是什么? 生2：曲線(xiàn)問(wèn)題不容易解決，我們可以把這一條曲線(xiàn)看作由很多小的直線(xiàn)組成，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(表?yè)P(yáng))：這個(gè)同學(xué)分析得非常好，根據(jù)這個(gè)同學(xué)的分析方法，第三個(gè)問(wèn)題的答案應(yīng)該是什么呢? 生：在第三種情況下重力做的功和前兩種情況中重力做的功相同． 師：我們可以得到什么樣的結(jié)論? 生：重力做功與路徑無(wú)關(guān)． 師：既然重力做功與路徑無(wú)關(guān)，那么它與什么因素有關(guān)呢? 生：與物體的初末位置有關(guān)． 師：具

6、體的表達(dá)式是什么? 生：WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物體所處位置的高度． 師：很好，可見(jiàn)物體的重力mg與它所在位置的高度h的乘積“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量. [課堂訓(xùn)練] 1．沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上將同一物體拉到頂端，以下說(shuō)法正確的是………………( ) A．沿坡度小、長(zhǎng)度大的斜面上升克服重力做的功多 B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C. 沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多 D．上述幾種情況重力做功同樣多 2．將一物體由A移至B，重力做功 …………

7、……………………………( ) A. 與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否存在阻力有關(guān) B．與物體沿直線(xiàn)或曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)有關(guān) C. 與物體是做加速、減速或勻速運(yùn)動(dòng)有關(guān) D．與物體發(fā)生的位移有關(guān) 二、重力勢(shì)能 [實(shí)驗(yàn)與探究] 探究影響小球勢(shì)能大小的因素有哪些． 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釋放兩個(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，鋼球釋放的位置越高，在沙中陷得越深． 請(qǐng)同學(xué)們親自做實(shí)驗(yàn)探究一下重力勢(shì)能的大小與哪些因

8、素有關(guān)． 師：下面大家閱讀教材11～12頁(yè)“重力勢(shì)能”一段，回答下面幾個(gè)問(wèn)題． 學(xué)生閱讀課文，可以把問(wèn)題用多媒體投影到大屏幕上． 師：怎樣定義物體的重力勢(shì)能? 生：我們把物理量mgh叫做物體的重力勢(shì)能． 師：為什么可以這樣來(lái)進(jìn)行定義? 生：這是因?yàn)閙gh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力做功密切相關(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?用文字怎樣敘述? 生：Ep=mgh，物體的重力勢(shì)能等于它所受到的重力與所處高度的乘積． 師：重力勢(shì)能是矢量還是標(biāo)量? 生：與所有的能量一樣，重

9、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)能和其他能量一樣，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)能與什么因素有關(guān)?你能否列舉生活中的實(shí)例加以說(shuō)明? 生：根據(jù)重力勢(shì)能的表達(dá)式，重力勢(shì)能與物體所受到的重力和物體的相對(duì)高度有關(guān)．例如塔吊上吊著的重物比較可怕，但是當(dāng)這個(gè)重物被放下之后就不再可怕了，因?yàn)槲矬w被放下之后重力勢(shì)能減少了；再例如樹(shù)梢上的樹(shù)葉，雖然所處位置比較高，但是由于它受到的重力比較小，所以它雖然比塔吊上的物體可能還高，但是我們并不感覺(jué)害怕它． 師：剛才這位同學(xué)分析得非常好．根據(jù)重力勢(shì)能的定義式

10、，它和重力做功的表達(dá)式非常相似，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(或者說(shuō)物體克服重力做功)，重力勢(shì)能增加，也就是WG<0，Epl

11、這個(gè)同學(xué)補(bǔ)充得相當(dāng)好．下面大家閱讀一下課本12頁(yè)“說(shuō)一說(shuō)”，回答上面提出的問(wèn)題． (學(xué)生閱讀思考．回答有關(guān)問(wèn)題) 師：如果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，我們還能把mgh叫做物體的重力勢(shì)能嗎? 生：當(dāng)然不能，因?yàn)榇藭r(shí)這個(gè)能量不能表示物體重力做功的實(shí)際情況． 師：當(dāng)摩擦力對(duì)物體做功時(shí)，我們能不能定義有一個(gè)摩擦力勢(shì)能存在呢?為什么? 生：不行，摩擦力做功與路徑有關(guān)。 三、重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性 (舉例說(shuō)明高度具有相對(duì)性，可以用身邊的物體做實(shí)驗(yàn)，也可以投影演示)

12、 師：我把課本放在桌面上，課本的高度是多少呢? 生1：大約是課桌的高度，約為1 m左右． 生2：不對(duì)，它比一樓地面高出4m左右(假設(shè)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)，只是選取的參考平面不同． 師：我們可以得到一個(gè)什么結(jié)論? 生：物體所處相同位置時(shí)它的高度值可能不一樣，是因?yàn)楦叨鹊膮⒖计矫娌煌? 師：那么重力勢(shì)能有沒(méi)有相對(duì)性呢? 生：由于高度有相對(duì)性，所以重力勢(shì)能也應(yīng)該有相對(duì)性． 師：我們?cè)谘芯恳粋€(gè)物體重力勢(shì)能時(shí)應(yīng)該怎么辦? 生：應(yīng)該也選擇一個(gè)參考平面，在這個(gè)

13、平面上物體的重力勢(shì)能值為零． 師(總結(jié))：重力勢(shì)能總是相對(duì)于某個(gè)水平面來(lái)說(shuō)的，這個(gè)水平面叫參考平面．參考平面選取不同，重力勢(shì)能的數(shù)值就不同．可見(jiàn)，重力勢(shì)能具有相對(duì)性．選擇哪個(gè)水平面作為參考平面，可視研究問(wèn)題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面．選擇不同的參考平面，物體的重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的，但并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問(wèn)題，因?yàn)樵谟嘘P(guān)的問(wèn)題中，有確定意義的是重力勢(shì)能的差值，這個(gè)差值并不因選擇不同的參考平面而有所不同． 師：那么重力勢(shì)能是誰(shuí)具有的呢? 生(齊聲回答)：當(dāng)然是物體具有的． 師：如果沒(méi)有地球，有沒(méi)有重力呢? … 生(開(kāi)始疑惑)：當(dāng)然沒(méi)有。

14、 師：那么重力勢(shì)能是誰(shuí)具有的呢? 生：重力勢(shì)能應(yīng)該是物體與地球組成的系統(tǒng)共同具有的，而不是地球上某一個(gè)物體單獨(dú)具有的， 師：不只是重力勢(shì)能，任何形式的勢(shì)能，都是相應(yīng)的物體系統(tǒng)由于其中各物體之間，或物體內(nèi)的各部分之間存在相互作用而具有的能，是由各物體的相對(duì)位置決定的． [小結(jié)] 這節(jié)課內(nèi)容不多但是非常重要，關(guān)鍵是如何研究勢(shì)能，以后有關(guān)勢(shì)能的學(xué)習(xí)，都可以從這節(jié)課的學(xué)習(xí)方法中得到借鑒．例如分子勢(shì)能，彈性勢(shì)能，特別是電勢(shì)能的研究，更有很多類(lèi)似的地方，所以這節(jié)課一定要加以重視．對(duì)于勢(shì)能的學(xué)習(xí)，應(yīng)該緊緊抓住力做功和對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化展開(kāi)．在這一節(jié)中，圍繞重力做功和重

15、力勢(shì)能的變化展開(kāi)，知道重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)共同具有的，這一點(diǎn)學(xué)生往往容易忽略．知道重力勢(shì)能具有相對(duì)性，但重力勢(shì)能的變化量是不變的．所有這些知識(shí)，學(xué)生可能一時(shí)掌握不了，在今后的學(xué)習(xí)中還要注意逐步滲透． 學(xué) 生 活 動(dòng) 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第13頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”中的所有題目． 板 書(shū) 設(shè) 計(jì) 4．重力勢(shì)能 一、重力的功 與重力做功有關(guān)的因素：重力的大小和下落的高度大?。c物體的路徑無(wú)關(guān)． 二、重力勢(shì)能 物體的重力勢(shì)能等于它所受的重力和所處高度的乘積． 三、重力勢(shì)能的相對(duì)性 1．重力勢(shì)能與參考平面的選取有關(guān)．但重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取無(wú)關(guān)． 2．勢(shì)能是系統(tǒng)所共有的． 教學(xué)后記