《重力勢能》教學設計

作爲一位兢兢業業的人民教師，就不得不需要編寫教學設計，教學設計把教學各要素看成一個系統，分析教學問題和需求，確立解決的程序綱要，使教學效果最優化。寫教學設計需要注意哪些格式呢？下面是小編精心整理的《重力勢能》教學設計，僅供參考，大家一起來看看吧。

【教學目標】

（一）知識與技能

1．理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算。

2．理解重力勢能的變化和重力做功的關係，知道重力做功與路徑無關。

3．知道重力勢能的相對性，知道重力勢能是物體和地球系統共有的。

（二）過程與方法：用所學功的概念推導重力做功與路徑的關係，親身感受知識的建立過程

（三）情感、態度與價值觀

1．滲透從對生活中有關物理現象的觀察，得到物理結論的方法，激發和培養學生探索自然規律的興趣。

2．培養學生遵守社會公德，防止高空墜物。

【教學重點】重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關係。

【教學難點】重力勢能的系統性和相對性。

【教學方法】啓發、引導、講練結合

【教學過程】

一、新課引入

有句話是“搬起石頭砸自己的腳”，從物理的角度看待這一問題，搬起的石頭有了做功的本領，它就具有了能，這種能我們稱爲重力勢能。我們今天就來學習重力勢能。

二、新課教學

物體重力勢能發生變化時，必然牽扯到重力做功，物體下降時，重力做正功，重力勢能減小；物體被舉高時，重力做負功，重力勢能增大。因此認識重力勢能，不能脫離對重力做功的研究。

1．重力的功

重力做功與什麼因素有關呢？我們現在就通過下列三種例子來探究一下。

思考：你認爲這三個哪個比較容易做呢？

圖7．4-1：重力做功=

圖7．4-2：重力做功=mgcosθ

圖7．4-3：本圖中小球做曲線運動，怎樣來求解呢？想一想我們是怎樣推導出勻變速直線運動的公式的。重力做功=

=

這三個運動重力做功有什麼關係，我們得到的結論：重力做功只跟它的起點與終點的位置有關，而與運動路徑無關。 表達式

練習1：下圖表示一個斜拋物體的運動，當物體由拋出位置1運動到最高位置2時，重力做功是多少？由位置2運動到跟位置1在同一水平面上的位置3時，重力做功是多少？由位置1運動到位置3呢？

由1至2重力做功

由2至3重力做功

由1至3重力做功爲零

物體所受的重力與它所處位置的高度的乘積

是一個具有特殊意義的物理量。它一方面與重力所做的功密切相關，另一方面它隨着高度的變化而變化恰與勢能的基本特徵一致。因此，我們把物理量叫做重力勢能。

2．重力勢能

重力勢能的定義物體的重力勢能等於它所受的重力與所處的高度的乘積。

重力勢能是矢量？還是標量？與所有的能量一樣，是標量

重力勢能的單位： 焦耳 符號是 J

重力做功與重力勢能之間的關係

即物體由高處向低處運動重力做正功，重力勢能減少；由低處運送到高處重力做負功，重力勢能增加。

思考與討論：閱讀課本說一說，並回答上面有關問題。

如果重力做功與運動路徑有關，能量變化不能表示重力做的功

練習2．質量是100 g的球從1．8 m的高處落到水平板上，又彈回到1．25 m的高度，在整個過程中重力對球所做的功爲多少？球的重力勢能變化了多少？（g取10 m/s2）

3．重力勢能的相對性和系統性

討論歌詞：“山上有棵小樹，山下有棵大樹，我不知道，不知道哪棵更高”這是說高度具有 相對性 。重力勢能與高度有關，重力勢能也有 相對性。

在研究重力勢能是應該選擇 參考平面 。在參考平面上，物體的重力勢能爲零；在參考平面上方物體的重力勢能爲正的，表示重力勢能比零勢能面的勢能大；在參考平面下方物體的重力勢能爲負的，表示重力勢能比零勢能面的勢能小。

參考平面的選擇是任意的，選不同的參考平面重力勢能是否相等？重力勢能的差值是否相同？例如根據圖，m=0．5kg,．完成下列表格：

參考平面的選擇

小球在A處的重力勢能

小球在B處的重力勢能

整個下落過程中重力的功

整個下落過程中重力勢能增量

桌面

地面

重力勢能是物體與地球組成的系統共同具有的。

例1 在離地80 m處無初速釋放一小球，小球質量爲m=200 g，不計空氣阻力，g取10 m/s2，取最高點所在水平面爲零勢能參考面。求：

（1）在第2 s末小球的重力勢能；

解析：在第2 s末小球所處的高度爲：______________________________

重力勢能爲：___________________________________________________

（2）在第3 s內重力所做的功，重力勢能的變化．

解析：前2s下降了 m , 前3s下降了 m，第3s內的位移 m

第3 s內重力做功爲：_____________________________________

WG＞0，所以小球的重力勢能_______，且減少了_____J。

例2如圖5—26所示，質量爲m物體靜止在地面上，物體上面連着一個直立的輕質彈簧，彈簧的勁度係數爲k。現用手拉住彈簧上端，使彈簧上端緩慢提升高度h，此時物體已經離開地面，求物體重力勢能的增加量。

解析：物體離開地面後，彈簧的伸長量爲：_____________________________________

可見，物體上升的高度爲：_____________________________________

從而，物體重力勢能的增加量爲：_____________________________________

課堂小結：

1．重力做功的特點：

與路徑無關，只與起點和終點的高度差有關

2．重力勢能：

3．重力做功與重力勢能變化的關係：

4．重力勢能是相對的 ，正負表示大小。

作業佈置：

課本61頁問題與練習第1，2題。

板書設計：

7.4重力勢能

一、重力的功

三、重力勢能的相對性

只與起點和終點的高度差有關。

1.重力勢能與參考平面的選取有關，

與物體的路徑無關。 但重力勢能的變化量與參考平面的選取無關

2.勢能是系統所共有的

二、重力勢能

四、例題講解

一、教學目標

1．理解的概念：

(1)知道什麼是重力勢能，強調“勢”的含義。

(2)通過做功與能量關係，得到重力勢能公式ep＝mgh，知道在國際單位制中，勢能的單位是焦耳(j)；勢能是標量。

(3)瞭解重力勢能的相對性及勢能差的不變性。

2．掌握重力做功特點及重力做功與重力勢能變化的關係，應用其解決相關問題。

3．知道彈性勢能及其相關因素。

二、重點、難點分析

1．本節重點是重力勢能的表達，重力做功與重力勢能變化的關係。

2．對於勢能這種潛在做功能力的理解：一旦做了功，勢能就發揮出來而減少了。

3．要強調重力做功與重力勢能變化的相反量的關係，這在初學時很容易發生錯誤，所以應作爲難點強調。

三、教具

投影儀及幻燈片(主要用於把課上要舉的例題和圖打出，節約時間和黑板空間)。

四、主要教學過程

(一)引入新課

我們已知道運動的物體具有動能，那麼靜止的物體是否有能量？我們又是如何知道它是否具有能量的呢？

根據學生的回答引出新課內容。

(二)教學過程設計

1．重力勢能

利用剛纔學生舉的例子說明，被舉高的重物一旦下落就可以做功，表明處於一定高度的重物“儲存”着一種能量，這就是重力勢能，即：重力勢能是由於物體處於一定高度而具有的能量。

從重力勢能的含義可以看出，它與物體的重力和高度有關，到底是什麼關係呢？

2．重力勢能公式

功是能量變化的量度，重力勢能的變化也可用做功表示出來。例如，用一外力把一質量爲m的物體勻速舉高h，由於是勻速上升，物體的動能不變，外力舉高物體做的功w＝mgh全部用於增加物體的重力勢能。而此過程中克服重力做功亦爲mgh，也就是克服重力做了多少功，就獲得了多少重力勢能。用ep表示勢能，則處於高度h處的物體的重力勢能爲：

ep＝mgh

即重力勢能等於物體重力與高度的乘積。

從勢能公式的指導可以看出，它與功一樣，在國際單位制中的單位也是焦耳(j)，而且也是標量。它是由物體所處的位置狀態決定的，所以與動能一樣是狀態量。

【學習目標】

(一)知識與技能

1.理解重力勢能的定義及定義式。

2.知道重力勢能的值是相對的，理解重力勢能正負號的含義。

3.理解重力做功與重力勢能的關係，知道重力做功與路徑無關。

4.培養探究歸納能力和邏輯思維的`能力。

(二)過程與方法

1.在探究過程中滲透科學的研究方法：控制變量法，實驗過程觀察法及實驗結果分析法。

2.體會用“實驗法”和“理論推導”相互驗證問題的方法。

(三)情感、態度與價值觀

1.從對生活中有關物理現象的觀察，滲透在探究過程中體驗解決問題的成功喜悅，激發學生探索自然規律的興趣。

2.通過學生之間的討論交流與協作探究，培養團隊合作精神。

3.體驗科學不僅僅是認識自然，挑戰自然，更在於能動的改造自然。

【學習起點】

1.高一學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驗直接相聯繫，仍需具體形象的圖片畫面來支持。

2.學生在國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習重力勢能。

3.學生已學習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。

教學重點、難點

1.本節課重點是重力勢能的概念及對重力勢能的應用。

2.本節課難點是如何探究重力勢能的概念。

教學方法

探究法，實驗觀察法，控制變量法，演繹推理法，講授討論，分析歸納法。

教學教具

鐵球和橡膠球各一個，白紙若干張，CAI教學課件，視頻展示臺。

教學過程

(一)創設情境、激趣導入

投影多媒體圖片：利用生活常見事例，創設問題情景，激發學生興趣。

這是一幅美國內華達州亞利桑那隕石坑圖片。這個隕石坑是5萬年前，一顆直徑約爲30～50米的鐵質流星撞擊地面的結果。這顆流星重約50萬千克、速度達到20千米/秒，爆炸力相當於2000萬千克梯恩梯(TNT)，超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面上產生了一個直徑約1245米，平均深度達180米的大坑。據說，坑中可以安放下20個足球場，四周的看臺則能容納200多萬觀衆。可見，有些重力勢能在自然界中的能量是巨大的。

過渡語：既然自然界中有些重力勢能具有巨大的能量，那麼我們人類可以將之加以利用。

這是一幅水力發電站圖片，是利用水的重力勢能來發電的。這些重力勢能正在造福人類。(請同學們自己舉些例子)

過渡語：當然，萬事萬物有利也有弊，如次巨大的重力勢能也可能會造成重大的災難。

這幅圖片說的是2002年9月21日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區的一個村莊發生雪崩，造成至少100人失蹤。(請同學們自己舉些例子)

由以上資料可知，重力勢能與我們的生活有密切關係。我們只有認識自然，才能更主動的改造自然。今天這節課我們將深入地學習重力勢能知識及其應用。

(二)啓導互動、主體探究

通過前面對功和能關係的學習，我們知道了怎樣判斷一個物體具有能量，即：一個物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量;而且對外做功越多，這個物體具有能量就越多。