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D 重力势能
一、 任务分析:
1. 教材分析:
本节课使用的课本是上海科学技术出版社出版的高级中学课本《物理》
高中一年级第二学期试用本。本节课是第五章 D 节重力势能,属于基础型
课程。
重力势能是继动能后学习的另一种重要能量。与动能相比,重力势能概
念更复杂,学生第一次接触到能量的相对性、零势能面等较抽象的概念,对
能的概念的理解将更深刻全面。学习重力势能和重力做功的特点将为接下来
学习功和能量变化的关系、机械能守恒定律及以后学习电场力做功的特点等
知识奠定重要基础。
2. 学情分析:
本节课授课对象是回民中学高一(2)班学生,学生在初中已有“重力
势能”的知识,他们对重力势能只有定性的了解,而无定量的分析。这就需
要通过本节内容的教授来巩固以及加深同学对于重力势能的理解,以及对重
力做功和重力势能之间的关系有初步认识。
二、 教学目标
1. 知识与技能:
(1) 理解重力势能概念,能用重力势能表达式计算重力势能的大小;
(2) 知道零势能面,理解重力势能的相对性及势能正负的物理含义。
(3) 知道重力做功和重力势能变化的关系。
2. 过程与方法:
(1) 通过沙盘实验,得出重力势能的大小和哪些因素有关,掌握科
学研究方法——控制变量法;
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(2) 通过所学知识,归纳重力势能的变化与重力做功的关系。
3. 情感态度价值观:
(1) 通过对重力势能的危害与利用的举例,感悟事物的两面性;
(2) 通过学习重力势能知识,了解势能概念的抽象性,体验物理理
论源于实践,高于实践。
三、 教学重难点:
重点:理解重力势能概念、计算重力势能的大小。
难点:重力势能的相对性和重力做功与重力势能变化的关系。
四、 教学资源:
PPT、沙盘、金属球、木球、小桌子等
五、 教学设计思路:
本设计包括重力势能的定义及计算式、零势能面的概念、重力势能的变
化与重力做功的关系及区别等内容。
本设计的基本思路是:先从实际生活入手,引出重力势能的概念,再通
过实验现象,引导学生归纳重力势能与质量和高度有关;在给出重力势能公
式之后,让学生完成练习 1;在练习中找出冲突点,引出重力势能的概念,
进一步解释 h 的含义;再完成练习 2,在表格中归纳重力势能与重力做功的
关系和区别。
本设计要突出的重点是:零势能面的引出是本节的重点内容之一。解决
方法是:利用例 1 对于某一物体的重力势能的计算,引起矛盾,让学生感受
到选取参照面的必要,引出零势能面的概念,并对于重力势能公式中的 h
有进一步说明。重力做功和重力势能变化的关系是本节的重点内容之二。解
决方法是:在完成例 2 的表格的同时,一边计算,一边配合引导,让学生归
纳出重力做功和重力势能的关系。
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六、 教学过程:
(一) 引入:
复习动能,并提问:静止的物体是否具有能量?
(二) 重力势能概念:
情景 I:观察图片,利用生活常见事例,引出重力势能定义
设计意图:创设问题情境,激发学生兴趣。
重力势能:物体由于被举高而具有的能量叫重力势能,用字母 Ep 表
示。
活动 I:举例说出重力势能的危害与利用
活动 II:重力势能的大小和什么因素有关?
利用两种不同质量的小球,在同一高度释放观察小桌子陷入沙坑的
深度。
利用同一小球,在不同高度释放,观察小桌子陷入沙坑的深度。
学生总结:重力势能的大小和质量与高度有关。
设计意图:通过实验,认识影响重力势能的因素,为重力势能的定
量表示奠定基础,同时学生掌握了控制变量法的科学研究方法。
(三) 重力势能的计算:
计算式:Ep=mgh
活动 III:利用重力势能计算式,完成例题
例 1:如图在 P 点有一可看作质点的小球置于桌面,
桌子离地 0.5m,已知小球质量为 1kg,求小球的重力
势能
补充:当桌子处于 2 楼时,且层高为 3m,则小球的重力势能?
设计意图:学生出现不同计算结果,展开讨论,引出重力势能的相
对性。
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情景 II:如何确定一个物体的重力势能,进而引出零势能面概念
零势能面:重力势能为零的水平面
Ep=mgh 中:h 指的是与零势能面的高度差
(四) 重力势能的变化与重力做功的关系与区别:
活动 IV:进一步巩固重力势能的计算式,完成例题
例 2:如图,有一个质量 0.5kg 的小球(可看作质点),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.
零势能面
小球在A 点的
重力势能
小球在 B 点的
重力势能
从 A 到 B 重力
势能的变化
从 A 到 B 重
力做功
桌面
地面
A 点平面
补充:若将小球从 B 点移动到 A 点呢?
设计意图:学生通过完成表格,不断思考,加深对问题的认识,突
破本节难点,激发学生对科学探究的兴趣。
教师总结:
1. 当重力做正功,重力势能减小;当重力做负功,重力势能增加。
2. 重力做功和重力势能的变化量数值上相等。
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4.重力势能与重力做功区别:
公式 h 的选取
状态量或过
程量
正负号
重力势能 Ep=mgh
与零势能面
的高度差
状态量
在零势能面
的上方或下
方
PG EW
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重力做功 WG=mgh
初末位置的
高度差
过程量
重力做正功
或负功
(五) 课堂小结:
1. 重力势能
2. 重力做功与重力势能的关系及区别
(六) 课后练习
1. 物体在运动过程中,克服重力做功 50J,则( )
A.重力做功为 50J
B.物体的重力势能一定增加 50J
C.物体的重力势能一定减少 50J
D.重力做功为-50J
2. 选择不同的水平面作为零势能面,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?他的重力势能改变了多少,是增加还是减少?(g 取
10m/s2)
4.质量相同的实心木球和铜球,放在同一水平桌面上,则它们的重力势能是
( )
A.木球大 B.铜球大 C.一样大 D.不能比较