2020年高中物理教学设计(新人教必修二)7.4《重力势能》4.docx
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1、第4节 重力势能新课教学(一)重力势能第一层次:探究EP=mgh程序一:提出问题:重力势能的大小与什么因素有关?(老师引导:假如我们要进一步对重力势能定量的争辩,你需要解决什么问题)程序二:建立假设师:同学们可以依据已有的学问和阅历,大胆提出自己的假设,并且说明你的理由。生:高度有关。由定义:地球上的物体由于处于肯定的高度而具有的能量,我们把这种能量叫做重力势能。例如,放在地面上的石头没有杀伤力,一旦从较高处落下,就会很危急;一个杠铃放在你的脚边,你肯定不觉得什么?但是假如把它悬挂在你的头顶之上,那肯定会让你如坐针毡。“禁止高空抛物”;高层建筑在施工时必需有“工程防护网”等。(渗透社会公德训练
2、:预防高空坠物的危急)生:与物体的质量(重力)有关。假如悬挂在头顶之上的是一团棉花,不是杠铃,就不会觉得可怕。假如你的头顶电线下悬挂的不是日光灯,而是200千克的杠铃,你有何感受?生:与质量和高度都有关系。 .(老师做好对同学的即时性评价)程序三:检验假设试验定性检验出示试验器材:塑料桶、报纸(蒙上塑料桶口)、大小相同而质量不同的两个小球。以报纸是否被小球击破来体现势能的大小。这样试验效果明显,可见度大。老师演示,要求通过3个试验步骤,能够科学严谨的说明重力势能的大小与质量和高度之间的定性关系。前面我们已学过,物体所具有能量越大,对外做功的本事就越强。hm图1图2hm得到:同一高度的物体:质量
3、越大,重力势能越大;质量相同的物体:高度越高,重力势能越大。理论定量推导师:功是能量变化的量度,我们可否通过“力做了多少功,从而使重力势能发生多少变化”的角度,来定量推导重力势能的表达式。问题:你能设计一个物理过程来从理论上定量推导重力势能与重力mg和高度h的关系?同学争辩、设计物理过程,并发表自己的设想。可能的设想:(老师可顺手演示)如图1,小球做自由落体运动,由动能定理mgh= ;由“能量守恒与转化思想”(动能由重力势能转化而来)重力势能等于动能即EP=,所以EP=mgh如图2,将物体竖直向上匀速抬高h,由平衡条件F=mg ;则F做功为WF=Fh=mgh;由功能关系得到:EP=WF=Fh=
4、mgh程序四:得出结论:EP=mgh其次层次:理解EP=mgh主要实行讲授式标矢性:标量 单位:焦耳(J)相对性:Ep与参考平面(零势能面)的选择有关系统性:重力势能为地球与物体所共有的,重力势能具有系统性。为了叙述便利,可以说成是某一物体的重力势能。出示:2005年我国公布世界第一高峰-珠穆朗玛峰海拔高度的最新测量结果为8844.43米 ;某同学的身高1.75m. 问:他们分别以什么平面作为起始高度来计算的?师生争辩:确定高度需要零高度参考平面的必要性。老师引导:零高度的参考平面对应零势能参考平面(说明规定零势能参考平面的必要性)举例深化:通过的例子(书放在课桌上,分别以地面和桌子作为参考面
5、,争辩重力势能。老师顺手演示。)来说明:重力势能的正负含义;一般状况下以地面作为零势能的参考平面。(重新指出:图1、图2定量推导时是以地面为参考平面的。使推导更加有科学性和完整性)A :16楼B :3楼过渡语:功是能量变化的量度,合外力做功是物体动能变化的量度,物体重力势能发生变化与什么力做功相对应呢? (二)重力做功与重力势能的转变1实例探究设置情景:一只花盆从16楼窗台落地,争辩花盆从A下落到B的过程。已知:m=2kg,h=50m,h1=10m,g=10m/s2 依据给出数据计算填表(可事先印发)。:从表格中能总结出什么规律?(分组争辩,沟通,老师引导总结) 重力势能与零势面选取有关吗?物
6、体在某两点间重力势能的转变与零势面选取有关吗?(指出转变量是末状态量减去初状态量)物体在某两点间重力势能的转变与重力做功有什么关系?与是否有除重力之外的其他力存在或参与做功有关吗?规定的零势面花盆在各点处的重力势能花盆仅在重力作用下花盆在重力和阻力作用下重力势能的转变重力做功重力势能的转变重力做功地面EPA=1000JEPB =200J-800J800J-800J800J三楼EPA=800JEPB =0-800J800J-800J800J重力势能的具有相对性(相对于不同的参考平面重力势能的大小不同),确定了参考平面,物体重力势能才有确定值。重力势能的变化与零势能面的选取无关,具有确定性重力势能
7、的变化与重力做功的关系。花盆下落,这一过程中重力做正功,重力势能削减,重力做多少功,重力势能削减多少;与是否有除重力之外的其他力存在或参与做功无关。2变式深化若用吊篮将花盆从3楼竖直吊回16楼,运动方式有匀速上升、匀加速上升,花盆的重力势能分别如何变化,重力对花盆做功分别又将如何?若乘电梯将花盆从3楼运到16楼,花盆的重力势能如何变化,重力对花盆做功又将如何?3归纳总结:重力做功是重力势能变化的量度物体下落,重力做正功,重力势能削减,物体上升,重力做负功,重力势能增加。过渡语:上面我们争辩花盆的运动都是在竖直方向,假如某人爬楼梯将花盆从3楼搬到16楼,重力对花盆做功又将如何?(三)重力做功和物
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