高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能教案设计

《重力势能》教学设计

一、核心素养

物理观念：树立能量观念，理解重力势能的定义，知道重力做功与路径无关；能够用重力势能的表达式进行简单运算，掌握重力做功与重力势能变化量的关系。

科学思维：在探究重力做功的过程中再次领悟微元法的理想化模型，在理解重力做功与势能变化量的过程中从数学的角度理解物理问题，体会数学物理融合的思想。

科学探究：用实验探究及推理的方法，猜想重力势能的影响因素；结合功能原理，通过计算归纳得出重力做功与重力势能变化的关系；用生活例子解释并记忆重力做功与重力势能变化的关系。

科学态度与责任：渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣，培养学生在日常生活中养成善于观察和总结的习惯。

二、教学重点

重力做功的特点及计算公式，重力做功与重力势能变化的关系。

三、教学难点

重力做功特点的探究、重力做功与重力势能变化的关系。

四、教学方法

讲授法、举例法、讨论法、练习法

五、教学工具

    多媒体、书本、跷跷板模型

六、教学流程

（一）回顾旧知

     初中已经简略的提及过了重力势能的定义，但没有深入去学习。

提问：同学们还记得重力势能的定义是什么吗？

预设：处于高处的物体具有的能量叫做重力势能。

（二）讲授新课

1.重力势能概念的理解及意义

（1）播放水力发电的图片

水力发电利用处于高处的水具有的能量（重力势能）进行发电。

（2）播放雪崩、高空坠物的图片

    雪崩时由于具有重力势能造成巨大的伤害。

    总结：重力势能对于人类的生活的影响具有两面性，因此学习重力势能是很有必要的。

      2.实验猜想影响重力势能的因素

（1）质量

     保持书本举高的高度一致，改变质量，手部受到的冲击性不同。

     猜测：重力势能与质量有关

     （2）高度

     保持书本的质量一致，改变高度，手部受到的冲击性不同。

     猜测：重力势能与高度有关

     （3）重力做功

     功是能量转化的量度，研究重力势能就要研究重力做功。

     猜测：重力势能与重力做功有关

      3.探究重力做功的特点

     引导学生结合课本80页：

图8.2-1甲(物体竖直向下运动,高度从h1降为h2),

图8.2-1乙(物体斜面直线向下运动，高度从h1降为h2),

图8.2-4(物体沿任意曲线路径向下运动，高度从h1降为h2)，

探究三种不同情况重力做功的计算方法。

提问：推导第三种情况下重力做的功时我们用到了哪些数学思想？

预设：累加法

总结：物理学中遇到复杂的物体问题时，可以利用数学作为工具将复杂的问题简单化。

学生讨论，总结重力做功的特点。

      提问：重力做功有何特点？

      预设：重力做功只与初末位置的高度差有关，与物体运动的路径无关。

      提问：如果路径不光滑，重力做的功还是一样吗？

      预设：是/不是

总结：表达式：

特点：重力做功只与初末位置的高度差有关，与物体运动的路径无关，与是否受其它力无关。

4.重力势能与重力做功的关系

（1）给出重力势能表达式：

（2）带领学生推导重力势能与重力做功之间存在的关系

（3）学生分组讨论公式 的物理意义

提问：有哪位小组代表愿意跟我们分享你们的看法吗？

预设：是正的，就是负的，代表重力做正功，重力势能减小。

             是负的，就是正的，代表重力做负功，重力势能增大。

      总结：当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减小。

当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增大。 

（三）练习巩固

      例题：

      1．关于重力做功、重力势能变化的说法正确的是（ ）

A．当物体向下运动时，重力对物体做负功 

B．当物体向下运动时，重力势能增大

C．当物体向上运动时，重力势能增大

D．当物体向上运动时，重力对物体做正功 

预设：C

2.如图所示，质量为20kg小孩沿高5m滑梯由静止滑下，g取  ,在此过程中(  )

    A.重力做功为100J，重力势能减小了100J

    B.重力做功为-100J，重力势能增加了100J

    C.重力做功为1000J，重力势能减小了1000J

    D.重力做功为-1000J,重力势能增加了1000J

提问：请问哪位同学愿意分享一下你的答案吗？

    预设：C

（四）课堂小结

     1.重力势能的定义：处于高处的物体具有的能量叫做重力势能.

2.重力做功的表达式：

特点：重力做功只与初末位置的高度差有关，与物体运动的路径无关，与是否受其它力无关。

3.重力势能表达式：

4.重力做功与重力势能之间的关系：

     当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减小。

当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增大。

（五）布置作业

完成课本83页问题与练习第二题。

七、板书设计

8.2重力势能

                  1.定义：处于高处的物体具有的能量叫做重力势能。

2.重力做功

      ①特点：重力做功只与初末位置的高度差有关，与物体运动的路径无关，与是否受其它力无关。

                   ②公式：

3.表达式：（标量，单位J）

4.重力势能的变化量与重力做功的关系：