2019-2020年高一物理《重力勢(shì)能》教學(xué)設(shè)計(jì)教案.doc
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2019-2020年高一物理《重力勢(shì)能》教學(xué)設(shè)計(jì)教案 本節(jié)教材分析 本節(jié)講述重力勢(shì)能及其相對(duì)性,重力勢(shì)能的變化以及與重力做功的關(guān)系.重力做正功時(shí),重力勢(shì)能減少,克服重力做功(重力做負(fù)功)時(shí),重力勢(shì)能增加,關(guān)于這個(gè)關(guān)系,由于與動(dòng)能定理的表述不一致,學(xué)生往往不易理解,教學(xué)時(shí)最好能結(jié)合一些實(shí)例,從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,解開學(xué)生的困惑,例如可舉在自由落體運(yùn)動(dòng)中,重力做正功,重力勢(shì)能減少,同時(shí)由動(dòng)能定理可知,動(dòng)能增加.重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,這樣做,也可以為下一節(jié)講解機(jī)械能守恒定律做好準(zhǔn)備. 關(guān)于重力做功與路徑無關(guān)和彈性勢(shì)能的教學(xué):只要求學(xué)生知道即可. 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.理解重力勢(shì)能的概念,會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算. 2.理解重力勢(shì)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(shì)能的相對(duì)性. 4.了解彈性勢(shì)能. 二、能力目標(biāo) 1.根據(jù)功和能的關(guān)系,推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式. 2.學(xué)會(huì)從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理形象. 三、德育目標(biāo) 滲透從對(duì)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(diǎn) 重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系. 教學(xué)難點(diǎn) 重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)觀察法、分析歸納法、講練法 教學(xué)用具 鐵球(大小、質(zhì)量均不同的兩個(gè))、透明玻璃容器、沙子、投影片. 教學(xué)過程 用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解重力勢(shì)能的概念,會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行計(jì)算. 2.理解重力勢(shì)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(shì)能的相對(duì)性. 4.了解彈性勢(shì)能. 學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程: 一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入 教師:打樁機(jī)的重錘從高處落下時(shí),可以把水泥樁打進(jìn)地里,為什么? 學(xué)生:因?yàn)橹劐N具有重力勢(shì)能. 教師:那么什么是重力勢(shì)能? 學(xué)生:物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能. 演示實(shí)驗(yàn): 在一個(gè)透明的玻璃容器內(nèi)裝上沙子. 實(shí)驗(yàn)一:用一個(gè)鐵球從不同高度釋放,觀察鐵球落在沙子中的深度. 實(shí)驗(yàn)二:用大小不同的兩個(gè)鐵球從同一高度釋放,觀察鐵球落在沙子中的深度. 學(xué)生回答觀察到的現(xiàn)象: 在實(shí)驗(yàn)一中,鐵球的釋放高度越大,鐵球落在沙子中的深度越大. 在實(shí)驗(yàn)二中,質(zhì)量大的鐵球落在沙子中的深度大. 教師:通過上述演示,我們可以定性得到:重力勢(shì)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,高度越大,重力勢(shì)能就越大. 引入:那么,怎樣定量地表示重力勢(shì)能呢? 板書課題:重力勢(shì)能 二、新課教學(xué) (一)重力勢(shì)能 1.教師舉例 把一個(gè)質(zhì)量為m的物體豎直向上拋出,在它上升和下落的過程中,重力分別做什么功?重力勢(shì)能如何變化? 學(xué)生:上升過程中,物體克服重力做功(重力做負(fù)功).物體的重力勢(shì)能增大. 下落過程中,重力做正功,物體的重力勢(shì)能減?。? 教師:前邊我們學(xué)過了功和能之間的關(guān)系,我們知道力對(duì)物體做了多少功,物體的能量就將變化多少,那么同學(xué)們認(rèn)為重力所做的功與物體重力勢(shì)能的變化之間有什么關(guān)系? 學(xué)生:重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化. 2.上邊我們定性分析了重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化,下邊我們?cè)賮矸治鲆粋€(gè)例子: ?、儆猛队捌鍪締栴}: 質(zhì)量為m的物體從高度為h1的A點(diǎn)下落到高度為h2的B點(diǎn),重力所做的功為多少? ②學(xué)生求解得到: 重力所做的功為:WG=mgΔh=mg(h1-h2) ?、劢處煟呵斑呂覀兘Y(jié)合功和能的關(guān)系分析得到重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化,而我們經(jīng)過推導(dǎo)又得到重力所做的功等于mgh這個(gè)量的變化,所以在物理學(xué)中就用mgh這個(gè)式子來表示物體的重力勢(shì)能. 板書:EP=mgh EP 物體的重力勢(shì)能 焦(J) ?。怼矬w的質(zhì)量 千克(kg) ?。纭亓铀俣取?米每二次方秒)s2/m h→物體的高度→米(m) ?、芡茖?dǎo)重力勢(shì)能的單位: ∵1kgm/s2m=1Nm=1J ∴重力勢(shì)能的單位是焦耳,并把上述板書補(bǔ)充完整. ⑤重力勢(shì)能是標(biāo)量 3.據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化之間的關(guān)系進(jìn)行討論: ?、俳處煟何覀冇?來表示物體在初位置的重力勢(shì)能,用 來表示物體在末位置的重力勢(shì)能,則 ?、趯W(xué)生討論得到: 當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí),h1>h2,WG>0 ∴ 當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí),h1<h2,WG<0 ∴ ?、劢處熆偨Y(jié):重力做正功時(shí),重力勢(shì)能減少,減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功. 物體克服重力做功(重力做負(fù)功)時(shí),重力勢(shì)能增加,增加的重力勢(shì)能等于物體克服重力所做的功. 4.討論:如圖所示,物體從高為h1處運(yùn)動(dòng)到高為h2處,運(yùn)動(dòng)的路徑有無數(shù)條,討論在這些運(yùn)動(dòng)過程中,重力所做的功是否相同. 學(xué)生:重力所做的功相同,因?yàn)橹亓λ龅墓Φ扔谥亓?shì)能的減少量,而重力勢(shì)能的減少量mg(h1-h2)是一定的. 教師:由此得到:重力所做的功只跟物體初位置的高度h1和末位置的高度h2有關(guān),跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān). (二)重力勢(shì)能的相對(duì)性 教師:有一個(gè)物體放在三樓頂,每層樓高h,則該物體的重力勢(shì)能為多大? 學(xué)生:3mgh;mgh;2mgh. 教師:同一個(gè)物體的重力勢(shì)能,為什么會(huì)有三個(gè)不同的值呢? 學(xué)生:是由于所選高度的起點(diǎn)不同而造成的. 教師:我們把所選高度的起點(diǎn)處的平面叫參考平面,第一位同學(xué)以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢(shì)能為3mgh,第二位同學(xué)是以三樓地面為參考平面,則物體的重力勢(shì)能為mgh,同理第三位同學(xué)是以二樓地面作為參考平面,得到的重力勢(shì)能為2mgh. 板書:①參考平面的選取是任意的. ?、谶x取不同的參考平面,物體的重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的. ?、弁ǔ_x地面為參考平面. (三)彈性勢(shì)能 1.演示 裝置如圖所示:將一彈簧壓縮不同程度:觀察現(xiàn)象. 取一個(gè)硬彈簧,一個(gè)軟彈簧,分別把它們壓縮相同程度,觀察現(xiàn)象. 2.學(xué)生敘述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)一中:當(dāng)彈簧壓縮程度越大時(shí),彈簧把木塊推的越遠(yuǎn). 實(shí)驗(yàn)二中:兩根等長(zhǎng)的軟、硬彈簧,壓縮相同程度時(shí),硬彈簧把木塊彈出的遠(yuǎn). 3.上述實(shí)驗(yàn)中,彈簧被壓縮時(shí),要發(fā)生形變,在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)δ緣K做功,我們說彈簧具有能,這種能叫彈性勢(shì)能. 板書:發(fā)生形變的物體,在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν庾龉Γ蚨哂心芰?,這種能量叫做彈性勢(shì)能. 4.教師:同學(xué)們能舉幾個(gè)物體具有彈性勢(shì)能的例子嗎? 學(xué)生:卷緊的發(fā)條,被拉伸或壓縮的彈簧,拉彎的弓、擊球時(shí)的網(wǎng)球拍或羽毛球拍、撐桿跳高時(shí)的撐桿等. 5.教師分析上述各例中彈性勢(shì)能和形變程度之間的關(guān)系,學(xué)生總結(jié)得到: 形變程度越大,彈性勢(shì)能也越大. 6.教師:到現(xiàn)在為止,我們已學(xué)習(xí)了兩種勢(shì)能:重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能. 對(duì)于重力勢(shì)能,其大小由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定,對(duì)于彈性勢(shì)能,其大小由形變程度決定,而形變程度不同,發(fā)生形變的物體的各部分相對(duì)位置也會(huì)發(fā)生變化,得到: ?、賱?shì)能也叫位能. ②勢(shì)能具有系統(tǒng)性:重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的,彈性勢(shì)能是物體的各部分所共有的. 三、鞏固練習(xí) 用投影片出示思考題: 1.關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能,下列說法中正確的是 A.當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí),物體的重力勢(shì)能一定減少 B.物體克服重力做功時(shí),物體的重力勢(shì)能一定增加 C.地球上任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都有一個(gè)確定值 D.重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān) 2.物體在運(yùn)動(dòng)過程中,克服重力做功為50 J,則 A.重力做功為50 J B.物體的重力勢(shì)能一定增加50 J C.物體的動(dòng)能一定減少50 J D.重力做了50 J的負(fù)功 3.以40 m/s的初速度豎直向上拋出一個(gè)物體,經(jīng)過t秒后,物體的重力勢(shì)能是動(dòng)能的3倍,g=10 m/s2,則t的大小為 A.2秒 B.3秒 C.4秒 D.5秒 參考答案: 1.ABD 2.BD3.A 四、小結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了: 1.勢(shì)能由物體間的相互作用而產(chǎn)生,由它們的相對(duì)位置而決定. 2.勢(shì)能是標(biāo)量,單位是焦耳. 3.重力對(duì)物體所做的功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān),只跟物體運(yùn)動(dòng)的始、末位置有關(guān),重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢(shì)能之差. 4.重力勢(shì)能是地球和地面上的物體共同具有的,一個(gè)物體的重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān). 思考題 1.關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解,正確的是 A.重力勢(shì)能等于零的物體,一定不會(huì)對(duì)別的物體做功 B.相對(duì)于不同的參考平面,物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能,但這并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問題. C.在同一高度將物體不論向任何方向拋出,只要拋出時(shí)的初速度大小相同,則落地時(shí)減少的重力勢(shì)能必相等 D.放在地面的物體,它的重力勢(shì)能一定等于零 2.一物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn),則下列說法中正確的是 A.沿AB面重力做功多 B.沿兩個(gè)面重力做的功相同 C.沿AB面重力勢(shì)能減少多 D.沿兩個(gè)面減少的重力勢(shì)能相同 3.在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧,有一物體在它的正上方自由落下,在物體壓縮彈簧速度減為零時(shí) A.物體的重力勢(shì)能最大 B.物體的動(dòng)能最大 C.彈簧的彈性勢(shì)能最大 D.彈簧的彈性勢(shì)能最小 4.質(zhì)量為1kg的鐵球從某一高度自由落下,當(dāng)下落到全程中點(diǎn)位置時(shí),具有36 J的動(dòng)能.空氣阻力不計(jì),取地面為零勢(shì)能面,g取10 m/s2,則 A.鐵球在最高點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為36 J B.鐵球在全程中點(diǎn)位置時(shí)具有72 J機(jī)械能 C.鐵球落到地面時(shí)速度為12 m/s D.鐵球開始下落時(shí)的高度為7.2m 參考答案: 1.BC2.BD3.C4.BCD 六、板書設(shè)計(jì) 習(xí)題精選 (一) 1、以下說法中,正確的是: A.重力勢(shì)能大的物體,離地面高度大; B.重力勢(shì)能大的物體,所受重力一定大; C.重力勢(shì)能大的物體,質(zhì)量不一定大; D.重力勢(shì)能大的物體,速度不一定大。 2、質(zhì)量相同的實(shí)心木球和銅球,放在同一水平桌面上,則它們的重力勢(shì)能是: A.木球大; B.銅球大; C.一樣大; D.不能比較。 3、以下敘述中正確的是: A.重力對(duì)物體做功越多,物體的重力勢(shì)能越少; B.物體克服重力做功越多,物體的重力勢(shì)能越少; C.重力對(duì)物體不做功,物體的重力勢(shì)能一定為零; D.物體沒克服重力做功,物體的重力勢(shì)能不一定為零。 4、不同質(zhì)量的兩個(gè)物體由同一地點(diǎn)以相同的動(dòng)能豎直向上拋出,不計(jì)空氣阻力,則這兩個(gè)物體( ) A.所能達(dá)到的最大高度和最大重力勢(shì)能都相同 B.所能達(dá)到的最大高度不同,但最大重力勢(shì)能相同 C.所能達(dá)到的最大高度和最大重力勢(shì)能均不同 D.所能達(dá)到的最大高度相同,但最大重力勢(shì)能不同 5、粗細(xì)均勻,長(zhǎng)為5m,質(zhì)量為60kg的電線桿橫放在水平地面上,如果要把它豎直立起,至少要做 J的功( ) 參考答案: 1、CD 2、C 3、AD 4、B 5、1500 (二) 1.關(guān)于重力勢(shì)能的理解,下列說法正確的是 A.重力勢(shì)能是一個(gè)定值 B.當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí),物體的重力勢(shì)能減少 C.放在地面上的物體,它的重力勢(shì)能一定等于0 D.重力勢(shì)能是物體和地球共有的,而不是物體單獨(dú)具有的 2.物體的重力勢(shì)能等于_____,定義式EP=_____. 3.一根均勻的直棒平放在地面,將它豎直立起時(shí)O點(diǎn)不滑動(dòng),若棒的質(zhì)量為m,棒長(zhǎng)為L(zhǎng),則棒被豎直立起時(shí)外力做功至少為_____,重力做功為_____,物體克服重力做的功為_____,棒的重力勢(shì)能增加了_____,外力作用點(diǎn)越靠近右端時(shí)用的力_____,但做的功_____. 4.如圖所示,重物A的質(zhì)量為m,置于水平地面上,其上表面聯(lián)結(jié)一根豎直的輕質(zhì)彈簧,彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng),勁度系數(shù)為k,現(xiàn)將彈簧的上端P緩慢地豎直上提一段距離L,使重物A離地面時(shí),重物具有的重力勢(shì)能為_____. 5.如圖所示,質(zhì)量為m的物體從h高處的A點(diǎn)由靜止自斜面滑下,再滑到平面上的C點(diǎn)停下,在B點(diǎn)沒有能量損失,則在A→B→C的全過程中物體克服阻力所做的功為_____,如果使物體由C點(diǎn)沿原路返回到A點(diǎn),則外力至少做功為_____. 6.一個(gè)物體從距地面的高度為H處自由下落,當(dāng)它的動(dòng)能與其重力勢(shì)能相等時(shí),需要下落的時(shí)間為 A. B. C. D. 7.在豎直平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R的 圓弧形軌道,一個(gè)質(zhì)量為m的小物體從軌道最高點(diǎn)A由靜止滑下,到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)恰好又靜止,問: ①物體在下滑過程中受到哪些力的作用? ?、趯?duì)小物塊做功的力各是什么力?做了多少功 ,大小各為多少? ?、坌∥飰K由A到B,其重力勢(shì)能變化了多少,如何變化?轉(zhuǎn)化為什么形式的能?有多少,用什么去量度? 8.如圖是幾個(gè)斜面,它們高度相同,而傾角不同,讓質(zhì)量相同的物體沿斜面由靜止從頂端運(yùn)動(dòng)到底端,試根據(jù)功的公式計(jì)算沿不同斜面重力所做的功,并證明這個(gè)功與斜面的傾角無關(guān). 9.如圖所示,輕質(zhì)長(zhǎng)繩水平地跨過距2L的兩個(gè)定滑輪A、B上,質(zhì)量為m的物塊懸掛在繩上O點(diǎn),O與A、B兩滑輪的距離相等,在輕繩兩端C、D分別施加豎直向下的恒力F=mg,先托住物塊,使繩處于水平拉直狀態(tài),從靜止釋放物塊,在物塊下落過程中,保持C、D兩端的拉力F不變,則 ?、佼?dāng)物塊下落距離h為多大時(shí),物塊的加速度為零. ?、诋?dāng)物塊下落上述距離的過程中,克服C端恒力F做的功W為多少? ③求物體下落的最大速度vm和最大距離H. 參考答案: 1.BD 2.物體的重量和它的高度的乘積;mgh 3. 越小,不變. 4. 5.mgL;2mgL 6.B 7.?、僦亓?、彈力和滑動(dòng)摩擦力 ?、谥亓突瑒?dòng)摩擦力;重力做正功,大小為mgR;滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功,大小為mgR ?、踡gR,減少,內(nèi)能,mgR,滑動(dòng)摩擦力做的功 8.證明略 9.① ② ③ (三) 1.關(guān)于勢(shì)能的幾種說法中,正確的是: A.勢(shì)能是物體系中各相互作用的物體的相對(duì)位置所決定的能量,勢(shì)能是系統(tǒng)共有的; B.重力勢(shì)能的大小是相對(duì)的,但變化量大小是絕對(duì)的; C.重力做的功等于重力勢(shì)能的增量; D.在彈性限度內(nèi),彈簧的形變量越大,彈性勢(shì)能也越大。 2.關(guān)于勢(shì)能的變化,下列說法中正確的是: A.摩擦力做功,勢(shì)能一定減小; B.彈力做正功,彈性勢(shì)能一定增加; C.重力做正功,重力勢(shì)能一定減??; D.勢(shì)能變化與外力無關(guān)。 3.井深8m,井上支架高2m,在支架上用一根長(zhǎng)1m的繩子系住一個(gè)重100N的物體,則該物體的重力勢(shì)能是: A.100J; B.900J; C.-100J; D.不作規(guī)定,無法確定。 4.橫臥在水平地面上質(zhì)量為100kg,長(zhǎng)為2m的均勻圓鐵棒,一端著地,另一端從地面上豎立起來,其重力勢(shì)能增量和重力功是: A.1960J,-1960J; B.-1960J,1960J; C.980J,-980J; D.-980J,980J。 5.某人將重物由靜止舉高h(yuǎn),獲得的速度為v,則下列說法中正確的是: A.物體所受合外力對(duì)它做的功等于物體的動(dòng)能增量; B.人對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量; C.重力和人對(duì)物體的功等于物體機(jī)械能的增量; D.物體克服重力做的功等于物體勢(shì)能的增量。 6.在光滑的水平面上,物體A以較大速度Va向前運(yùn)動(dòng),與以較小速度Vb向同一方向運(yùn)動(dòng)的,連有輕質(zhì)彈簧的物體B發(fā)生相互作用,如圖所示。在相互作用的過程中,當(dāng)系統(tǒng)的彈性勢(shì)能最大時(shí): A.Va>Vb; B.Va=Vb; C.Va- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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