《重力势能》教学设计

作为一位兢兢业业的人民教师，就不得不需要编写教学设计，教学设计把教学各要素看成一个系统，分析教学问题和需求，确立解决的程序纲要，使教学效果最优化。写教学设计需要注意哪些格式呢？下面是小编精心整理的《重力势能》教学设计，仅供参考，大家一起来看看吧。

【教学目标】

（一）知识与技能

1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算。

2．理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。

3．知道重力势能的相对性，知道重力势能是物体和地球系统共有的。

（二）过程与方法：用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程

（三）情感、态度与价值观

1．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。

2．培养学生遵守社会公德，防止高空坠物。

【教学重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。

【教学难点】重力势能的系统性和相对性。

【教学方法】启发、引导、讲练结合

【教学过程】

一、新课引入

有句话是“搬起石头砸自己的脚”，从物理的角度看待这一问题，搬起的石头有了做功的本领，它就具有了能，这种能我们称为重力势能。我们今天就来学习重力势能。

二、新课教学

物体重力势能发生变化时，必然牵扯到重力做功，物体下降时，重力做正功，重力势能减小；物体被举高时，重力做负功，重力势能增大。因此认识重力势能，不能脱离对重力做功的研究。

1．重力的功

重力做功与什么因素有关呢？我们现在就通过下列三种例子来探究一下。

思考：你认为这三个哪个比较容易做呢？

图7．4-1：重力做功=

图7．4-2：重力做功=mgcosθ

图7．4-3：本图中小球做曲线运动，怎样来求解呢？想一想我们是怎样推导出匀变速直线运动的公式的。重力做功=

=

这三个运动重力做功有什么关系，我们得到的结论：重力做功只跟它的起点与终点的位置有关，而与运动路径无关。 表达式

练习1：下图表示一个斜抛物体的运动，当物体由抛出位置1运动到最高位置2时，重力做功是多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时，重力做功是多少？由位置1运动到位置3呢？

由1至2重力做功

由2至3重力做功

由1至3重力做功为零

物体所受的重力与它所处位置的高度的乘积

是一个具有特殊意义的物理量。它一方面与重力所做的功密切相关，另一方面它随着高度的变化而变化恰与势能的基本特征一致。因此，我们把物理量叫做重力势能。

2．重力势能

重力势能的定义物体的重力势能等于它所受的重力与所处的高度的乘积。

重力势能是矢量？还是标量？与所有的能量一样，是标量

重力势能的单位： 焦耳 符号是 J

重力做功与重力势能之间的关系

即物体由高处向低处运动重力做正功，重力势能减少；由低处运送到高处重力做负功，重力势能增加。

思考与讨论：阅读课本说一说，并回答上面有关问题。

如果重力做功与运动路径有关，能量变化不能表示重力做的功

练习2．质量是100 g的球从1．8 m的高处落到水平板上，又弹回到1．25 m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？（g取10 m/s2）

3．重力势能的相对性和系统性

讨论歌词：“山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道哪棵更高”这是说高度具有 相对性 。重力势能与高度有关，重力势能也有 相对性。

在研究重力势能是应该选择 参考平面 。在参考平面上，物体的重力势能为零；在参考平面上方物体的重力势能为正的，表示重力势能比零势能面的势能大；在参考平面下方物体的重力势能为负的，表示重力势能比零势能面的势能小。

参考平面的选择是任意的，选不同的参考平面重力势能是否相等？重力势能的差值是否相同？例如根据图，m=0．5kg,．完成下列表格：

参考平面的选择

小球在A处的重力势能

小球在B处的重力势能

整个下落过程中重力的功

整个下落过程中重力势能增量

桌面

地面

重力势能是物体与地球组成的系统共同具有的。

例1 在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m=200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考面。求：

（1）在第2 s末小球的重力势能；

解析：在第2 s末小球所处的高度为：______________________________

重力势能为：___________________________________________________

（2）在第3 s内重力所做的功，重力势能的变化．

解析：前2s下降了 m , 前3s下降了 m，第3s内的位移 m

第3 s内重力做功为：_____________________________________

WG＞0，所以小球的重力势能_______，且减少了_____J。

例2如图5—26所示，质量为m物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k。现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提升高度h，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量。

解析：物体离开地面后，弹簧的伸长量为：_____________________________________

可见，物体上升的高度为：_____________________________________

从而，物体重力势能的增加量为：_____________________________________

课堂小结：

1．重力做功的特点：

与路径无关，只与起点和终点的高度差有关

2．重力势能：

3．重力做功与重力势能变化的关系：

4．重力势能是相对的 ，正负表示大小。

作业布置：

课本61页问题与练习第1，2题。

板书设计：

7.4重力势能

一、重力的功

三、重力势能的相对性

只与起点和终点的高度差有关。

1.重力势能与参考平面的选取有关，

与物体的路径无关。 但重力势能的变化量与参考平面的选取无关

2.势能是系统所共有的

二、重力势能

四、例题讲解

一、教学目标

1．理解的概念：

(1)知道什么是重力势能，强调“势”的含义。

(2)通过做功与能量关系，得到重力势能公式ep＝mgh，知道在国际单位制中，势能的单位是焦耳(j)；势能是标量。

(3)了解重力势能的相对性及势能差的不变性。

2．掌握重力做功特点及重力做功与重力势能变化的关系，应用其解决相关问题。

3．知道弹性势能及其相关因素。

二、重点、难点分析

1．本节重点是重力势能的表达，重力做功与重力势能变化的关系。

2．对于势能这种潜在做功能力的理解：一旦做了功，势能就发挥出来而减少了。

3．要强调重力做功与重力势能变化的相反量的关系，这在初学时很容易发生错误，所以应作为难点强调。

三、教具

投影仪及幻灯片(主要用于把课上要举的例题和图打出，节约时间和黑板空间)。

四、主要教学过程

(一)引入新课

我们已知道运动的物体具有动能，那么静止的物体是否有能量？我们又是如何知道它是否具有能量的呢？

根据学生的回答引出新课内容。

(二)教学过程设计

1．重力势能

利用刚才学生举的例子说明，被举高的重物一旦下落就可以做功，表明处于一定高度的重物“储存”着一种能量，这就是重力势能，即：重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量。

从重力势能的含义可以看出，它与物体的重力和高度有关，到底是什么关系呢？

2．重力势能公式

功是能量变化的量度，重力势能的变化也可用做功表示出来。例如，用一外力把一质量为m的物体匀速举高h，由于是匀速上升，物体的动能不变，外力举高物体做的功w＝mgh全部用于增加物体的重力势能。而此过程中克服重力做功亦为mgh，也就是克服重力做了多少功，就获得了多少重力势能。用ep表示势能，则处于高度h处的物体的重力势能为：

ep＝mgh

即重力势能等于物体重力与高度的乘积。

从势能公式的指导可以看出，它与功一样，在国际单位制中的单位也是焦耳(j)，而且也是标量。它是由物体所处的位置状态决定的，所以与动能一样是状态量。

【学习目标】

(一)知识与技能

1.理解重力势能的定义及定义式。

2.知道重力势能的值是相对的，理解重力势能正负号的含义。

3.理解重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。

4.培养探究归纳能力和逻辑思维的`能力。

(二)过程与方法

1.在探究过程中渗透科学的研究方法：控制变量法，实验过程观察法及实验结果分析法。

2.体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。

(三)情感、态度与价值观

1.从对生活中有关物理现象的观察，渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣。

2.通过学生之间的讨论交流与协作探究，培养团队合作精神。

3.体验科学不仅仅是认识自然，挑战自然，更在于能动的改造自然。

【学习起点】

1.高一学生认识事物的特点是开始从具体的形象思维向抽象的逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片画面来支持。

2.学生在初中时已接触过重力势能的概念，在高中阶段重点是定量的学习重力势能。

3.学生已学习了功的概念和计算方法，通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。

教学重点、难点

1.本节课重点是重力势能的概念及对重力势能的应用。

2.本节课难点是如何探究重力势能的概念。

教学方法

探究法，实验观察法，控制变量法，演绎推理法，讲授讨论，分析归纳法。

教学教具

铁球和橡胶球各一个，白纸若干张，CAI教学课件，视频展示台。

教学过程

(一)创设情境、激趣导入

投影多媒体图片：利用生活常见事例，创设问题情景，激发学生兴趣。

这是一幅美国内华达州亚利桑那陨石坑图片。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米/秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。可见，有些重力势能在自然界中的能量是巨大的。

过渡语：既然自然界中有些重力势能具有巨大的能量，那么我们人类可以将之加以利用。

这是一幅水力发电站图片，是利用水的重力势能来发电的。这些重力势能正在造福人类。(请同学们自己举些例子)

过渡语：当然，万事万物有利也有弊，如次巨大的重力势能也可能会造成重大的灾难。

这幅图片说的是2002年9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少100人失踪。(请同学们自己举些例子)

由以上资料可知，重力势能与我们的生活有密切关系。我们只有认识自然，才能更主动的改造自然。今天这节课我们将深入地学习重力势能知识及其应用。

(二)启导互动、主体探究

通过前面对功和能关系的学习，我们知道了怎样判断一个物体具有能量，即：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量;而且对外做功越多，这个物体具有能量就越多。