云南省峨山彝族自治縣高中物理第七章機械能守恒定律教案(打包20套)新人教版必修2.zip
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4.重力勢能
教材的地位和作用:
《重力勢能》這節(jié)課的內(nèi)容在整個章節(jié)中既是重點,又是難點。新課標教材從重力的功以及與重力做功和重力勢能變化的關(guān)系引入重力勢能這一概念,一方面順承前節(jié)“功”的概念的應(yīng)用,另一方面促使功是能量轉(zhuǎn)化的量度這一思想的生成,順理成章,水到渠成。
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的邏輯思維過渡,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,在高中階段重點是定量的學(xué)習(xí)重力勢能。
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。
教學(xué)目標:
知識與技能目標:
1.理解重力做功與重力勢能的關(guān)系,并能用這一結(jié)論解決一些簡單的實際問題,知道重力做功與運動路徑無關(guān)。
2.理解重力勢能的概念,能用重力勢能的表達式計算重力勢能。
3.知道重力勢能具有相對性、重力勢能的變化具有絕對性,勢能是系統(tǒng)共有的。
4.理解重力功是物體重力勢能變化的量度。
過程與方法目標:
1.經(jīng)歷發(fā)散思維和理論探究歸納能力
2.體會用“實驗法”和“理論推導(dǎo)”相互驗證研究問題的方法
情感態(tài)度與價值觀目標:
1.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。
2.體驗科學(xué)不僅僅是認識自然,挑戰(zhàn)自然,更在于能動的改造自然。
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)環(huán)境與準備:電教室 天士博教學(xué)課件 導(dǎo)學(xué)案
教學(xué)過程:
1、導(dǎo)入新課
教師活動:投影多媒體圖片,利用生活常見事例,創(chuàng)設(shè)問題情景,激發(fā)學(xué)生興趣。
(展示圖片一:)這是一幅美國內(nèi)華達州亞利桑那隕石坑圖片。
(展示第二組圖片:)左邊這幅圖是俄羅斯“和平號”空間站墜落時燃燒時的圖片,中間這幅是打樁機的重錘從高處落下能把水泥打進地里,右面這幅圖中水力發(fā)電站為什么要修那么高的大壩?切身的例子,如果在你的頭頂上方相同的高度,分別用細繩懸掛一個粉筆頭和5Kg的鉛球,你的感覺有何不同?
估計同學(xué)們的心里肯定有了一個大大的疑問,為什么會有以上現(xiàn)象發(fā)生呢?其實這和一個物理量有關(guān),“一個地球上的物體和高度有關(guān)的物理:重力勢能”。也就是這節(jié)課我們要探究的內(nèi)容,學(xué)習(xí)了“重力勢能”,我們心中的疑問就可以迎刃而解了!
多媒體投影展示新課題:重力勢能及學(xué)習(xí)目標。
學(xué)生活動:積極思考,調(diào)動思維,進入新課。
2、推進新課
【第一環(huán)節(jié)】探究重力的功
創(chuàng)設(shè)情境,引導(dǎo)學(xué)生計算下列三種情況下重力做的功?
通過前面的學(xué)習(xí)我們知道,能量的變化是通過做功實現(xiàn)的,所以要研究重力勢能就要先了解重力做功。
需要強調(diào)的是第三種情況,要化曲線為直線,利用極限思想來解決。極限法是物理研究的常用方法。
(1)第一種情況若物體從A點豎直下落到B點后,重力做的功是多少?
WG=mg△h =mgh1-mgh2
(2)第二情況,若物體是從A點沿斜面滑到與B點等高的C點,重力做的功又是多少?WG=mg△h =mgh1-mgh2
(3)第三種情況,物體從A點沿曲面滑到與B點等高的C點,重力做的功又是多少?
WG=mg△h =mgh1-mgh2
⑴ ⑵ ⑶
學(xué)生活動:分別派三個學(xué)生展示計算結(jié)果,小組討論重力做功特點,學(xué)生代表發(fā)言得出結(jié)論:重力對物體所做的功與物體路徑無關(guān),只跟起點和終點的位置有關(guān)(設(shè)計意圖:從具體情景入手,教師引導(dǎo),學(xué)生自己推導(dǎo),總結(jié)尋求重力做功的特點,培養(yǎng)學(xué)生的探究能力)
練習(xí):設(shè)想你要從某座高樓的第10樓下到第3層,你可以乘電梯下,也可以沿樓梯走下。兩種方式下樓,重力對你做的功是否相等?
學(xué)生計算,得出結(jié)論
答案:相等 WG=mgh1-mgh2
【第二環(huán)節(jié)】探究重力勢能
【步驟一】探究重力勢能表達式
我們已經(jīng)總結(jié)重力做功的表達式:WG=mg△h =mgh1-mgh2
可見mgh是一個有特殊意義的物理量。我們初中探究過重力勢能和哪些因此有關(guān)呢?mgh既和質(zhì)量有關(guān)又和高度有關(guān),和重力勢能的特征基本一致,我們就把mgh叫重力勢能,用Ep=mgh表示。
學(xué)生活動:讓學(xué)生回憶,初中學(xué)過的重力勢能和物體的質(zhì)量和高度有關(guān),(設(shè)計意圖讓學(xué)生做初高中知識的銜接,有助于接受新知識)
再引入重力勢能變化量: △Ep=mgh2-mgh1
【步驟二】探究重力勢能的相對性(舉例說明)
設(shè)問:小球的重力勢能是多少?
學(xué)生討論后有的回答mgh1,有的回答mgh(h1+h2),還有的回答是0,(設(shè)計意圖,是讓學(xué)生意識到高度具有相對性,所以重力具有相對性)
(繼續(xù)探究:)所以在確定物體重力勢能時要選取零參考面:在參考平面以上勢能為正;在參考平面以下勢能為負。正的勢能大于負的勢能。
(1、參考平面:重力勢能總是相對于某個水平面來說的,這個水平面叫參考平面。在參考平面,重力勢能為0.
2、參考平面的選擇:選擇哪個水平面作為參考平面,可視研究問題的方便而定,通常選擇地面作為參考平面。)
學(xué)生認識到重力勢能有正有負,正負代表大小。(這是本節(jié)的難點)
【步驟三】:
討論:天花板至燈的距離、燈距桌面的距離以及桌面到小球的距離均為1米,小球和燈的質(zhì)量均為1kg,問題:
1. 分別以地板和天花板為參考平面討論燈的高度
2. 以桌面為參考平面討論燈的高度及重力勢能,小球的高度及重力勢能
學(xué)生活動:通過以上問題的討論充分認識了h和Ep具有相對性
【第三環(huán)節(jié)】勢能是系統(tǒng)所共有的
設(shè)問:重力勢能是誰的?
學(xué)生會想當然回答是物體m的
設(shè)問:如果沒有地球,還有重力勢能嗎?
學(xué)生豁然開朗:原來重力勢能是地球和物體組成的系統(tǒng)所共有的
(設(shè)計意圖:設(shè)置問題,引發(fā)思維沖突,學(xué)生不斷思考,討論,加深對問題的認識,突破本節(jié)難點。激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的的興趣。)
【第四環(huán)節(jié)】通過典型例題討論下一個知識點:WG 和Ep 的關(guān)系
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)
參考
平面
小球在A點重力勢能EpA
小球在B點重力勢能EpB
下落過程小球重力做功WG
下落過程小球重力勢能變化△Ep
桌面
6J
-4 J
10 J
-10 J
地面
10 J
0 J
10 J
-10 J
⑴觀察這兩組數(shù)據(jù),你能得出什么結(jié)論?
學(xué)生總結(jié):
A、選取不同的參考平面,物體的重力勢能的數(shù)值不同
B、 對一個確定的過程,WG和△EP與參考平面的選擇無關(guān)
⑵再觀察一下這組數(shù)據(jù),你還有什么發(fā)現(xiàn)嗎?
學(xué)生思考后有的回答:WG=-△Ep(有的學(xué)生心里存有疑問)
有的同學(xué)回答:WG=-△Ep,它們之間的關(guān)系是不是在這道題里偶然出現(xiàn)呢?讓同學(xué)們試著證明一下兩者的關(guān)系
學(xué)生通過自已的證明發(fā)現(xiàn):
WG=mgh1-mgh2
△Ep=mgh2-mgh1
以上關(guān)系的確成立,消除了心里的疑問
通過對幾個基礎(chǔ)問題的訓(xùn)練,鞏固了學(xué)生對WG 、Ep和△Ep幾個知識的認知
高考鏈接
1、關(guān)于重力做功和物體的重力勢能,下列說法正確的是()
A、當重力對物體做正功時,物體的重力勢能一定減少;
B、物體克服重力做功時,物體的重力勢能一定增加;
C、地球上物體一個物體的重力勢能都有一個確定值;
D、重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)。
2.一個質(zhì)量為0.5kg的小球,從5m高處自由下落,著地后反彈起1m,取地面為參考平面,并取g=10m/s2,則()
A.初、末位置物體的重力勢能分別為25J和-5J
B.在下落和反彈過程中重力做功分別為25J和5J
C.由初位置到末位置重力做功20J
D.重力做的功等于末位置重力勢能減初位置的重力勢能
學(xué)生對本節(jié)課的新知識得到了鞏固和提高(設(shè)計意圖:面對高考)
課堂小結(jié)
一、重力做功的特點:與路徑無關(guān),只與起點和終點的高度差有關(guān) WG=mg△h
二、重力勢能:地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量。Ep=mgh
三、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系:WG=-△Ep
重力做正功,重力勢能減少
重力做負功,重力勢能增加
四、重力勢能是相對的 ,正負表示大小。
一般不加說明是以地面或題目中的最低點所在的平 面作為參考平面。
五、勢能是系統(tǒng)能
由學(xué)生進行小結(jié)(設(shè)計意圖一是檢查上課內(nèi)容的落實情況,另一方面便于建構(gòu)本課知識體系,培養(yǎng)學(xué)生的歸納概括能力。)
教學(xué)反思
本節(jié)課我使用天士博白板的以下功能:投影功能,隨時點擊就可以顯示預(yù)設(shè)的畫面。激光筆對板書內(nèi)容強調(diào)作用,畫圖功能,拉幕功能。更重要的在物理課堂上,把白板變成了黑板,和學(xué)生一起進行了無限制的書寫交互功能,可以擦除重寫,更改顏色,畫圖極為方便。對本節(jié)課我的體會和反思如下:
1、使用白板展示圖片,引入概念:這一階段主要通過白板課件展示圖片創(chuàng)設(shè)情景,聯(lián)系生活,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及對引入的物理概念的認同感。
2、使用電子白板實現(xiàn)以學(xué)生為主體,重視科學(xué)探究過程
???? 本節(jié)課讓學(xué)生經(jīng)歷從提出問題→猜想→研究實踐→結(jié)論的科學(xué)探究過程,通過經(jīng)驗與理性思維的碰撞,展現(xiàn)出了清晰的知識構(gòu)建過程,避免了知識的簡單給予與堆砌,使探究貫穿始終。
在探究重力做功表達式環(huán)節(jié)中,找三名學(xué)生前去推導(dǎo)三種情況下重力做功,他們的推導(dǎo)過程和結(jié)果都留在了白板上,然后我用激光筆功能圈定三個結(jié)果,學(xué)生很容易看出三個結(jié)果的共同點并順利總結(jié)出重力做功的特點。交互白板可以記錄下白板上發(fā)生的教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)過程的所有細節(jié),這一功能可以使學(xué)生隨時復(fù)習(xí)課堂教學(xué)過程中的每個環(huán)節(jié),避免學(xué)生平時來不及記錄的情況。
?3、利用電子白板增強學(xué)生的注意力和理解力,凸顯“通過做功研究能量的思想”
???? 能量的概念十分抽象而功的概念比較具體,也容易量度。在物理學(xué)中人們總是通過做功了解能量的變化,從而認識能量。這節(jié)課在探究重力勢能表達式時再一次突出這個思想。白板操作工具中獨有的拖放功能、照相功能、隱藏功能、拉幕功能、涂色功能、匹配功能、板擦功能、即時反饋功能以及聚光燈功能等,更加提高了視覺效果,更加有利于激發(fā)學(xué)生的興趣,調(diào)動學(xué)生多元智能積極參與課堂探究。
?4.再次體會無限逼近、以直代曲的科學(xué)方法
???? 研究物體沿任意路徑運動時重力做功,啟發(fā)學(xué)生運用無限逼近,以直代曲的極限方法得出重力做功的特點。一種科學(xué)方法需要讓學(xué)生多次體會,才能真正掌握。這種極限方法在新教科書上多次出現(xiàn),也是出于這種考慮。
當然,我自己覺得對電子白板的使用功能掌握的還遠遠不夠,還有待加強,我將盡力在最短的時間內(nèi)學(xué)習(xí),進而能夠比較熟練地操作電子白板,將其正常運用在日常教學(xué)中。希望能盡自己最大的努力,豐富課堂,爭取使每節(jié)課都能上的生動精彩!
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