江苏省中小学教学研究室
祖国的世界
重力势能教学设计2014/3/31 18:18:44

导入新课

打桩机的重锤从高处落下时,可以把水泥打进地里,为什么?水从高处落下,为什么能够推动水轮机做功?

学生:因为重锤具有重力势能(学生在初中已定性学习了重力势能知识)。

教师:那么什么是重力势能?

学生:物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

板书课题:重力势能

教师演示实验

1.演示实验:在一个透明的玻璃容器内(口径要大)装上沙子。

实验一:用一个铁球从不同高度释放,观察铁球落在沙子中的深度。

实验二:用大小不同的两铁球从同一高度释放,观察铁球落在沙子中的深度。

学生回答观察的现象:

在实验一中,铁球的释放高度越大,铁球落在沙子中的深度越大。

在实验二中,质量大的铁球落在沙子中的深度越大。

2.教师:通过上述演示,我们可以定性得到:重力势能跟物体的质量和高度都有关系,且物体的质量越大,高度越大,重力势能就越大。怎样定地表示重力势能呢?

 

设计意图:根据夸美纽斯的教育观点,在教给学生新的知识之前,必须要进行必要的知识准备,本节内容和磁场知识紧密相连,因此必须要进行必要知识准备,设计本版块让学生进行相关知识的回顾。

(一)重力势能:

1.教师举例:

把一个质量为m的物体竖直向上抛出,在它上升和下落的过程中,重力分别做什么功?重力势能如何变化?

学生:上升过程中,物体克服重力做功(重力做负功),物体的重力势能增大。

下落过程中,重力做正功,重力势能减小。

教师:看来物体重力做功和物体重力势能变化有着一定的关系。我们前边学过了功和能之间的关系,我们知道力对物体做了多少功,物体的能量就将变化多少,那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?

学生:重力所做的功等于物体的重力势能的变化(学生在预习基础上可以说出)。

 

2.上边我们定性分析了重力所做的功等于物体重力势能的变化,下边我们来分析一个例子:

用多媒体出示问题:

质量为m的物体从高度为h1A点下落到高度为h2B点,重力所做的功为多少?

学生求解到:

重力所做的功为:WG=mg△h=mg(h1- h2)

教师:前边我们结合功和能的关系分析得到:物体重力所做的功等于物体重力势能的变化,而我们经过推导又得到重力所做的功等于mgh这个量的变化,所以在物理学中就用mgh这个式子来表示物体的重力势能。

板书:EP=mgh

推导重力势能的单位:J

重力势能是标量。

 

3.据重力做功与重力势能变化之间的关系进行讨论:

教师:我们用EP1=mgh1来表示物体在初位置的重力势能,用EP2=mgh2来表示物体在末位置的重力势能,则WG= EP1 -EP2

学生讨论得到:[来源:**Z*X*X*K]

当物体由高处向低处运动时,h1 >h2,WG>0 ,∴EP1>EP2

当物体由低处向高处运动时,h1 <h2,WG<0 ,∴EP1<EP2

教师总结: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。

物体克服重力做功(重力做负功时),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。

 

4.讨论:如图所示,物体从高为h1处运动到高为处时,运动的路径有无数条,讨论在这此运动过程中,重力所做的功是否相同。

学生:重力所做的功相同,因为重力所做的功等于重力势能的减少量,而重力势能的减少量mg(h1- h2)是一定的。

教师:由此得到:重力所做功只跟物体的初位置的高度和末位置的高度有关,跟物体运动的路径无关。

 

(二)重力势能的相对性

教师:有一个物体放在三楼顶,每层楼高h,则该物体的重力势能为多大?

学生:3mghmgh2mgh

教师:同一个物体的重力势能,为什么会有三个不同数值呢?

学生:由于所选高度的起点不同而造成的。

教师:我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面,第一位同学以一楼地面为参考水平面得到物体的重力势能为3mgh,第二位同学是以三楼地面为参考平面,则物体的重力势能为mgh,同理第三位同学是以二楼地面为参考平面,得到的重力势能为2mgh

板书:

参考平面的选取是任意的。

选取的参考平不同,物体的重力势能的数值是不同的。

通常选地面为参考平面。

另外,物体在参考面的上方时,重力势能为正值;物体在参考面下方时,重力势能为负值;物体物体(物体重心)就参考面上时,重力势能为零。

 

设计意图:根据建构注意教学理论,对得到的现象在新信息获得理解后,要从多方面对理解的正确性作出评估,因此对从实验中活得的规律从理论和实践两个方面进行论证。

归纳总结

1物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。EP=mgh

2重力势能是标量,是状态量。单位:焦(J

3重力势能是物体和地球共有的,常称为物体的重力势能。

4重力势能是具有相对性

参考平面的选取是任意的;

选取的参考平不同,物体的重力势能的数值是不同的;

通常选地面为参考平面。

    5重力做功与路径无关,与初、末位置有关。

设计意图:根据夸美纽斯的教学理论,对获得的知识必须要让学生进行概括,并进行复述,便于学生的记忆。

讨论交流

师:请你设计一个与书本不一样的实验,能够说明重力势能的相对性,重力做功与路径无关的事例

设计意图:萧伯纳说过:你有一个苹果,我有一个苹果,我们彼此交换,每人还是一个苹果;你有一种思想,我有一种思想,我们彼此交换,每人可拥有两种思想。因此设计讨论交流版块,让学生通过讨论交流便于学生深入理解感应电流产生的条件,通过交流激发学生学习的兴趣,建立更多模型。

知识应用

塔吊把一质量为200kg的物体,从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方,重力做了多少功?物体的重力势能如何变化?若物体加速或减速上升呢?(g=10m/s-2)为什么?

 

设计意图:根据杜威教学观点,学习要和生活联系在一起,便于学生理解,记忆。因此设计系列问题帮助学生理解概念。

000ptj?n-H??X0?imes New Roman'; " >③通常选地面为参考平面。

    5重力做功与路径无关,与初、末位置有关。

设计意图:根据夸美纽斯的教学理论,对获得的知识必须要让学生进行概括,并进行复述,便于学生的记忆。

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  • 开通:2011/1/20 19:27:02
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来自:姜祖国 2011-2-15 14:23:32

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