教科版高一物理必修二教案：4.3势能

《重力势能》教学设计

一、教材分析：

地位与作用：

功和能这一章节是在牛顿定律的基础上的提高和升华，是与牛顿定律不同的物理观点，更为抽象，却也是联系各种物理想象的更为本质的思想，是高中物理的重要章节。

重力势能这节是下面机械能守恒的知识基础，是本章的重要一个重要知识点。

教学重点和难点：

重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性、重力势能变化与重力做功的关系

二、核心素养目标目标：

理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算重力势能，知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性。理解重力做功与重力势能的关系，并能用这一结论解决一些简单的实际问题，知道重力做功与路径无关。通过课堂小组合作、实验探究培养学生的社会公德、自豪感、荣誉感，从而达到培养学生核心素养的教学目标。

三、学生基本情况分析

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，仍需具体形象的来支持。

2、学生在初中时学生已接触过重力势能的概念，在高中阶段要定量的解决重力势能。

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。

四、教学方法

本节课的教学方法采用：实验法、讲授法、合作探究等。

让学生通过自己设计实验，同学之间相互讨论，来学习体验应用“控制变量法”研究问题的方法。根据相关多媒体资源,以学生为主体展开教学。

五、教学过程

[新课引入]

呈现高空抛物图标，询问学生对此是否认识；提出问题：生活中为什么会有这个图标的存在呢？高空抛物具有怎样的危害？呈现“一个鸡蛋的威力”报告，小小的鸡蛋为何具有这么大的威力？——重力势能

[初步感知]

通过几组图片和视频（悬崖上的石头、陨石坑、水力发电、雪崩）让学生感知物体处于高处就会存在某种能量，这种能量就是重力势能。重力势能有利于我们生活的地方，也有损害我们的地方。（让学生自己举例）

在此基础上提出问题：重力势能与什么因素有关呢？

（活动一）为了让学生对重力势能有直观的感受，设计如下活动：用自己的课本做如下实验，根据感觉体会物体的重力势能与什么因素有关？

（1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉•••

（2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉•••

猜想：1、与高度有关。位置越高，重力势能越大。2、与质量有关。质量越大，重力势能越大。

[理论探究]

探究一：重力做功的特点

思考与讨论：如图，质量为m的小球从高为h1的初位置沿三种不同的路径运动到高为h2的末位置。请计算三种情况下重力做的功分别是多少？根据计算结果你能总结出重力做功的特点吗？（分组合作讨论探究，让三个小组到黑板上展示推导结论）

结论：重力做功只由物体和初、末位置决定，与路径无关。

在推导重力做功的表达式时，会遇到W G=mgh1-mgh2，mgh是具有特殊意义的物理量，它与重力做功有关，又与重力势能基本特征一致，因此mgh就是我们今天学习的重力势能。

重力势能：物体所受重力mg与所处高度h的乘积叫做物体的重力势能。用Ep表示。表达式：Ep=mgh，标量。

探究二、重力做功和重力势能变化的关系

如上图，当物体向上或向下运动时，重力做什么功？重力势能如何变化？请完成以下填空，自主回答。物体向下运动，重力做正功，重力势能减少。物体向上运动，重力做负功，重力势能增加。

W G= Ep1– Ep2

物体下落，重力做正功，W G>0，则E P1>E P2，重力势能减少，重力对物体做的功等于重力势能的减少量。

物体上升，重力做负功，W G<0，则E P1

（脑筋急转弯）人从五楼窗台上跳下来，为何平安无事？

算一算：若人的质量为50kg,五楼窗台距五楼地面的高度为1m，距楼外地面的高度为16m，g=10m/s2。则：1、相对五楼地面，人的重力势能是多少？2、相对楼外地面，人的重力势能是多少?

探究三、重力势能的相对性

质量为m的物体分别放在下列三幅图中的A、B两点，三幅图中分别以虚线位置为参考平面，请同学们表示出每幅图中A、B两点物体具有的重力势能。

选取不同的参考平面，同一物体的重力势能不同。但物体从A位置移到B位置，重力势能的变化量是一样的，与选取的参考平面无关。

探究四、重力势能的系统性

严格地说，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，平常所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。

[学以致用]

1、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则（）

A、重力做功为50J；

B、重力做功为-50J。

C、物体的重力势能一定增加了50J；

D、物体的重力势能一定减少50J；

2、一质量为5kg的小球从6m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功? (g=10m/s2)

[总结升华]

重力势能

重力做功

重力势能与重力做功的关系

重力势能的相对性和系统性

六、作业布置

1、教辅练习题

2、[课后思考] 滚下的大石块，它有没有重力势能?在它下滚的过程中重力势能的大小有没有变化?为什么?重力势能变小，石块做功的本领有没有变小？人能借着石块重力势能的减小而脱离危险呢？（暗含着势能和动能的转化，目的为下一节课作准备）