高中物理重力勢能教案設(shè)計
重力勢能(gravitational potential energy)是物體因為重力作用而擁有的能量。接下來是小編為大家整理的高中物理重力勢能教案設(shè)計，希望大家喜歡!
高中物理重力勢能教案設(shè)計一
教材分析：
本節(jié)教材首先提出重力勢能的基本定義，指出物體由于被舉高而具有的能為重力勢能，接著引出在物體被舉高的過程中，伴隨著重力做功，然后通過分析重力做功與路徑無關(guān)的特點，推導(dǎo)得出重力勢能的表達式。最后教材又安排了重力勢能的相對性以及重力勢能是與地球系統(tǒng)共有的特點這部分知識，以便完善和加深學(xué)生對重力勢能的理解。
新教材在知識安排上與老教材相比有很大不同。老教材在給出“功是能量變化的量度”這一結(jié)論后探究重力做功與重力勢能的變化關(guān)系，從而引出重力勢能。而新教材對這一思想的引入采用的是逐漸滲透的方式。在對生活中生動實例的定性分析以后，引入重力做功，給出重力勢能的表達形式，讓學(xué)生在階梯式的學(xué)習(xí)中自己尋找“功與能量”的關(guān)系。提升了學(xué)生對物理知識的興趣，鍛煉了學(xué)生的物理思維能力。
學(xué)生分析：
高一學(xué)生對事物的認知還停留在具體的形象思維上，抽象的邏輯思維的建立還需要時間。所以在教學(xué)中我們要借助圖片視頻等直觀手段逐漸引入抽象的物理概念。
重力勢能是學(xué)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)注意對知識從定性到定量的轉(zhuǎn)化。
教學(xué)目標分析：
知識目標
理解重力勢能的概念，會用重力勢能的表達式計算。
會推導(dǎo)重力做功與重力勢能的關(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān)。
知道重力勢能的相對性。
技能目標
根據(jù)功能關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢能的表達式
學(xué)會從功能關(guān)系上解釋和分析物理現(xiàn)象。
情感目標
滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的解釋，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。滲透社會公德教育，讓學(xué)生認識到高空拋物的危害。
教學(xué)重點：
重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系。
教學(xué)難點
重力做功與路徑無關(guān)及重力勢能的相對性。
教具準備：
Ppt課件，裝沙的小桶，大小質(zhì)量各異的3個小球
教學(xué)過程設(shè)計
步驟 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計目的 新課引入 情景引入：
故事引入：在荒蕪的海島上，饑餓的小猴撿到了一個核桃，請同學(xué)們幫小猴想想，要怎樣才能把核桃打開。
情景引入：紛飛的雪花一直是大家的最愛。我們愛它的白愛它的軟，但是有時就是這看似溫柔柔軟的皚皚白雪卻給我們帶來滅頂之災(zāi)?！@就是雪崩。(出示幻燈片圖片)
提問：為什么漂亮柔軟的雪具有如此大的破壞力呢?是因為它具有潛在的能量，一有機會它就會把能量釋放出來。我們把這種能量叫做重力勢能。
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。
學(xué)生可能的答案：用石頭砸開;把核桃摔開等。 讓學(xué)生從生活實際中感受重力勢能的存在，以及這種能量的普遍存在。 新課教學(xué) 重力做功
提問：我們知道物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能。那么重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)呢?也就是什么樣的物體具有較大的重力勢能呢?大家可以根據(jù)自己的生活實際，大膽的做出猜測，并說說你的理由。
實驗定性驗證：(教師演示)
將大小相同，裝有相同水的瓶子從不同高度下落，使其穿過蒙有不同數(shù)量報紙的空桶，觀察兩個瓶子能穿透的報紙的數(shù)量。
將大小相同，裝有不同水的瓶子從相同高度下落，使其穿進蒙有不同數(shù)量報紙的空桶，觀察兩個瓶子能穿透的報紙的數(shù)量。
師：那么我們可不可以通過重力做功來尋找一下重力勢能的具體表達式呢?請同學(xué)們計算一下三種情況下重力所做的功。
質(zhì)量5kg的物體自由下落10米
質(zhì)量5kg的物體從高10米傾角30度的斜面滑到斜面底端
質(zhì)量為5kg的物體從高10米的不規(guī)則斜面下滑到底端
師：同學(xué)們觀察上面三種情況下重力所做的功，發(fā)現(xiàn)他們有什么共同點和什么不同點嗎?
師：通過上述的計算，我們可以得到這樣一個結(jié)論：
物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關(guān)，而與物體運動路徑無關(guān)。
即：WG=mgh1—mgh2
重力勢能
從上式大家可以看出，mgh這樣一個物理量它即與重力mg有關(guān)，又與物體所處的位置h有關(guān)，并且mgh隨高度的增加而增大，隨質(zhì)量的增加而增大，符合我們對重力勢能的猜測。因此，我們把物理量mgh叫做物體的重力勢能，常用Ep表示，即
Ep=mgh
1、重力做功與重力勢能的變化 WG = mgh1-mgh2= Ep1 - Ep2
重力做功WG
(正、負)
重力勢能Ep
(增加、減少)
重力做功和重力勢能變化的關(guān)系
物體上升
負
增加
物體克服重力做的功等于重力勢能的增加
物體下落
正
減少
重力做的功等于重力勢能的減少
2.重力勢能的相對性
師：請同學(xué)們討論一下，將質(zhì)量是2kg的小球放在2樓的地面上，該球的重力勢能是多少?一直g取10米每二次方秒，每層樓高3米。
師：大家得到的答案不同，主要原因是大家選擇的高度起點不同，也就是我們所說的參考平面不同。
從大家的計算可以看出，如果不選擇參考平面，重力勢能的值也是不確定的。所以選擇參考平面應(yīng)該是我們確定重力勢能的第一步。
確定重力勢能的方法：
選擇參考平面——高度為0的面，也即重力勢能為0的面。
在參考平面上方的物體高度為正值，重力勢能也是正值;
在參考平面下方的物體高度為負值，重力勢能也是負值。+、-表示重力勢能的大小。
參考平面的選取是任意的，一般從研究問題的方便出發(fā)來選擇，很多時候我們選地面為參考平面。
例題：如圖，質(zhì)量0.5kg的小球，從桌面以上h1=1.2m的A點落到地面的B點，桌面高h2=0.8m.請按要求填寫下表.(g=9.8m/s )
參考平面
小球在A點重力勢能
高中物理重力勢能教案設(shè)計二
教學(xué)目標 知識目標 1、理解重力勢能的概念，會用重力勢的定義進行計算。
2、理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān) 。
3、知道重力勢能的相對性。 能力目標 1、根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢能的表達式;
2、學(xué)會從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理形象。 德育目標 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。 教學(xué)重點 重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系。 教學(xué)難點 重力勢能的系統(tǒng)性和相對性 課程類型 新授課 教學(xué)方法 實驗觀察法、分析歸納法、講練法 教學(xué)用具 ppt課件，電子教鞭 課時安排 1課時
教 學(xué) 步 驟
導(dǎo)入新課 曾經(jīng)讀過一篇文章，叫做《汕頭的雪》，汕頭也會下雪嗎?
汕頭也會下雪，與眾不同的雪——木棉棉絮。南方的人，對北方的雪總有一些期待，我也不例外。
有哪些同學(xué)見過北方的雪嗎?
潔白無垠的雪，總讓人浮想聯(lián)翩，也讓人向往，但是，令人想不到的是，它也具有驚人的破壞力：
例1：2002年9月21日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)的一個村莊發(fā)生雪崩，造成100人失蹤(附圖片)
例2：四川丹巴亞丁雪崩(附圖片)
如此美麗的雪花，怎么會有這么大的破壞力?雪崩為什么會有這么大的能量?
浩瀚夜空，點點繁星，當我們在欣賞璀璨星空的時候，絕不會想象到它們也會給地球帶來巨大的傷害：
美國內(nèi)華達州亞利桑那隕石坑，5萬年前，一顆直徑約為30～50m的鐵質(zhì)流星撞擊地面，它的爆炸力超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面上產(chǎn)生了一個大坑，據(jù)說，坑中可以安放下20個足球場，四周的看臺則能容納200多萬觀眾。(附圖片)
隕石為何具有這么大的能量?這些能量與什么因素有關(guān)?
雪崩和隕石都有一個特點，具有一定的高度。
學(xué)習(xí)了中學(xué)物理后，我們知道物體由于被舉高而具有的能量就叫做重力勢能，物體的重力勢能的大小與什么因素有關(guān)呢?
小實驗(視頻)：
實驗一：相同質(zhì)量的小球，從不同高度下落。
實驗二：不同質(zhì)量的物體，從同一高度下落。
學(xué)生觀察后得出結(jié)論：
實驗一：質(zhì)量一定時，高度越高，重力勢能越大。
實驗二：高度一定時，質(zhì)量越大，重力勢能越大。
要研究重力勢能，就不能脫離對重力做功的研究 新課教學(xué) 一、重力做功
討論小球豎直下落，重力所做的功
物體由A運動到B，重力做功mgh
討論小球沿斜線下落，重力所做的功
物體由A運動到B，重力做功mgh
3、討論小球沿曲線下落，重力所做的功
物體由A運動到B，重力做功mgh
綜合以上三種情況，可以得到結(jié)論：物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān)。
即 WG =mgh1- mgh2
二、重力勢能：
結(jié)合功和能的關(guān)系，我們可以分析得到重力所做的功等于物體重力勢能的變化，并且經(jīng)過推導(dǎo)又得到重力所做的功等于mgh這個量的變化，所以在物理學(xué)中就用mgh這個式子來表示物體的重力勢能。
重力勢能：物體憑借其高度而具有的能量 EP=mgh
1、重力做功與重力勢能的變化 WG = mgh1-mgh2= Ep1 - Ep2
重力做功WG
(正、負)
重力勢能Ep
(增加、減少)
重力做功和重力勢能變化的關(guān)系
物體上升
負
增加
物體克服重力做的功等于重力勢能的增加
物體下落
正
減少
重力做的功等于重力勢能的減少
【練習(xí)】
一質(zhì)量為5kg的小球從5m高處下落， 碰撞地面后彈起， 每次彈起的高度比下落高度低1m， 求：小球從下落到停在地面的過程中重力一共做了多少功?重力勢能如何變化? (g=9.8m/s )
解略 新課教學(xué) 討論課本P60中的“說一說”。
2、確定重力勢能的大小
學(xué)生分組討論：一棟三層高的樓房，每層的高度3m，將一個質(zhì)量為5kg的小球放在三樓陽臺的欄桿上，欄桿的高度是1m，求小球的重力勢能。( g=9.8m/s2 )
不同學(xué)生得到的重力勢能數(shù)值可能不同。
這是由于所選高度的起點不同而造成的。
我們把所選高度的起點處的平面叫參考平面
確定重力勢能的方法：
?、傧冗x定參考平面(0勢能面)
?、谠趨⒖济嫔戏降奈矬w的高度是正值，重力勢能也是正值;
高中物理重力勢能教案設(shè)計三
教材分析
【本課在教材中的地位】
本節(jié)課是人民教育出版社出版的《物理 2》(必修)中，第7章第4節(jié)“重力勢能”中的內(nèi)容?！爸亓菽堋笔窍鹿?jié)“機械能守恒定律”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)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。 學(xué)情分析 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。
設(shè)計思想 首先，引入重力勢能概念時著重體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的基本概念，通過一些自生活實例，讓學(xué)生體驗到高處物理具有潛在的能力——重力勢能。通過實驗，體驗重力勢能與哪些因素有關(guān)，引導(dǎo)得出重力勢能的公式。
接著，以例題計算引出高度具有相對性。重力勢能與高度有關(guān)，在研究重力勢能時應(yīng)選取參考平面或零勢能面。在零勢能上，物體的重力勢能為零，解釋重力勢能“+” “—”號的含義。
其次，在掌握了勢能零點的基礎(chǔ)上，通過一道分組計算，發(fā)現(xiàn)，選取不同的是勢能平面，計算得出的重力做功的大小是一樣的，從而得出結(jié)論：選擇不同的參考平面，物體在兩個不同位置之間勢能的差值是確定的，并不隨參考平面的改變而改變，即重力做功具有絕對性
最后，通過例題，引導(dǎo)學(xué)生得出重力勢能與重力勢能變化的關(guān)系。推出的WG = mgh初 – mgh末，得出結(jié)論，正功勢能減少，負功勢能增加。
教學(xué)目標 [知識目標]
1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算.
2.理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系。?
3.知道重力勢能的相對性.?
[能力目標]
通過回憶前面的知識，為新的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ);
結(jié)合已有工具，配合教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生自己推導(dǎo)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)新的學(xué)習(xí);
過程中配合練習(xí)，加深學(xué)生對公式、結(jié)論的理解和應(yīng)用，同時發(fā)現(xiàn)新的知識
[情感目標]
1.本節(jié)課重點培養(yǎng)學(xué)生，運用已有知識解決當前問題的能力，通過教師的鋪設(shè)、引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力，了解物理的研究過程，對物理產(chǎn)生更大的興趣。
2.滲透社會公德教育：預(yù)防高空墜物的危險 教學(xué)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。 教學(xué)難點 重力勢能的相對性、重力勢能變化的絕對性。
教學(xué)方法
實驗觀察法、分析歸納法、講授法 教學(xué)流程 教具準備 PPT課件、電子教鞭、標有刻度的塑料管(每個刻度4厘米)、兩個質(zhì)量和大小不相同的沙袋、裝有沙子的瓶子、固定在筷子上的泡沫片、
教學(xué)時間 40分鐘 教學(xué)內(nèi)容 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 時間 引入新課 播放雪崩視頻?
提問：為什么圣潔漂亮的雪一旦形成雪崩，就會有如此大的破壞力?
這種能量是什么能量?那么它的能量是從哪里來的?為了能理解以上問題這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)新的內(nèi)容——重力勢能(板書) 學(xué)生回答
聯(lián)系實際，激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生思考。
帶著問題引入新課
3分鐘 展示目標 1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義式進行計算。(重點)
2.理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系。(重點)
3.知道重力勢能的相對性和系統(tǒng)性。(難點)
聽教師解讀，并記錄 讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標 1分鐘
進行新課
一、重力勢能 1.重力勢能
什么是重力勢能?閱讀課本。從而引出重力勢能的定義
重力勢能：物體處于一定的高度具有的能量叫重力勢能。 用EP表示。
并提出問題：影響重力勢能的因素有哪些呢?
學(xué)生思考討論交流進行分析得出定義
猜想與假設(shè) 通過對運動實例的觀察與分析。 2分鐘 2、重力勢能大小
演示實驗【提供實驗器材：標有刻度的塑料管(每個刻度4厘米)、兩個質(zhì)量和大小不相同的沙袋、裝有沙子的瓶子、固定在筷子上的泡沫片】
在一個透明的塑料瓶子內(nèi)裝上沙子。
實驗一：將同一個沙袋從不同的高度釋放，觀察泡沫片在沙子中下陷的深度。
實驗二：用大小不同的兩個沙袋從同高一度釋放，觀察泡沫片在沙子中下陷的深度。
學(xué)生回答觀察的現(xiàn)象：沙袋的釋放高度越大，泡沫片在沙子中下陷的深度越大。沙袋的質(zhì)量越大泡沫片在沙子中下陷的深度越大。
歸納上述演示，我們可以定性得到：重力勢能跟物體的質(zhì)量和高度都有關(guān)系，且物體的質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能就越大。
物理學(xué)中就用mgh這個式子來表示物體的重力勢能.?
(板書)：重力勢能公式：EP=mgh
3. 重力勢能的單位是焦耳。
4. 重力勢能是標量
5.相對性(板書)
例題：
一個質(zhì)量為10kg的投影儀，把它吊在一張高1m的桌面上空2m處，這個投影儀是否具有重力勢能呢?此投影儀的重力勢能是多少呢?(取g=10m/s2)
重力勢能與參考平面的選擇有關(guān)，其數(shù)值由參考平面的改變而改變
(板書)
上方
參考平面
下方
計算重力勢能之前需要先選定參考平面。
例： 如圖，質(zhì)量0.5kg的小球，從桌面以上h1=1.2m的A點落到地面的B點，桌面高h2=0.8m.請按要求填寫下表.(g=10m/s2)
結(jié)論：
選取不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值不同
重力做功的多少和重力勢能的變化與參考面的選擇無關(guān)
學(xué)生回答觀察的現(xiàn)象：沙袋的釋放高度越大，在泡沫片在沙子中下陷的深度越大。質(zhì)量大的泡沫片在沙子中下陷的深度越大
動手計算，讓兩個同學(xué)上講臺把答案寫出
認真聽講并記錄筆記
認真做筆記
思考、動手計算
訓(xùn)練學(xué)生的觀察及總結(jié)歸納能力
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)與致用的能力
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