4.3 势能 教案全集 教科高中必修二.docVIP

4.3 势能 一、教学内容分析 1．内容与地位 《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中的二级主题“机械能和能源”的内容标准中涉及本节内容的条目是：“理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系．”该条目要求学生理解什么是重力势能，并能从功是能量转化的量度出发理解重力势能的变化与重力做功之间的关系． 对于重力势能，学生在初中已有定性了解．在本节教学中，教师应在学生原有知识的基础上，根据学生的认知特点，定量探究重力势能与物体所受的重力、物体所处的高度的关系．在学生学习过程中要注意保持学生的学习热情和探究未知世界的乐趣，提高学生分析问题和解决问题的能力，养成敢于质疑、大胆提出自己见解的好习惯．在高中物理学习中，学生可能遇到的势能有：重力势能、弹性势能、电势能及分子势能．重力势能概念的学习对以后相关概念的学习至关重要． 2．教学目标 （1）探究如何从能的角度分析重力势能． （2）能利用功能关系确立重力做功与重力势能变化之间的关系． （3）培养逻辑思维的能力． 3．教学重点、难点 教学重点是理解重力势能，重力势能的变化与重力做功的关系． 二、案例设计 1．放映几段多媒体资料片 美丽、宁静的雪山美景、植被覆盖较差的山林、交替出现雪崩、山体滑坡、泥石流等给人类、自然界带来灾难的镜头． 问题：刚才在短片中看到的蓬松的白雪给人以恬静美丽的感觉，一旦发生雪崩，其威力不言而喻，其中的原因是什么呢？请同学们思考、讨论2分钟，教师总结：大家在初中就已经知道物体在一定高度具有能量，即重力势能，刚才看到的不同情景就是白雪所具有的重力势能大小不同造成的，重力势能与哪些因素有关？用怎样的表达式来表示它们的关系？这节课我们将对这些问题进行研究． 2．实验引入新课 自制一张四脚小方凳，方凳的四只脚尽量细些，也可用大号的铁钉来做凳脚．用一只盆子盛细沙，然后将自制的小方凳放在盆中的沙上（如图18—1所示）． 实验一：分别使质量不等的两个物体从同一高度落下，让它们将小方凳砸入沙中．物体的质量越大，小方凳被砸入沙中越深． 实验二：使同一个物体，分别从不同高度落下，让它每次都砸在小方凳上．物体从越高的位置落下，小方凳被砸入沙中就越深． 引导学生分析实验现象，得出以下认识：把方凳砸入沙中，需要克服沙子的阻力对方凳做功，方凳被砸入越深，说明对应的实验中下落的物体所具有的重力势能越大．同学们可讨论一下，从上述实验中，说明重力势能与哪些因素有关，尝试根据自己的想法写出它的数学表达式， 同学通过思考与讨论后，一般都会得出重力势能与质量m、高度h的定性关系：重力势能的大小与物体的质量和所处的高度有关．物体的质量m越大，所处的高度h越大，重力势能Ep就越大． 问题：大家的看法对吗？如果是这样，那么重力势能Ep与物体的质量m、所处高度h的定量关系式又是怎样的呢？ 3．重力势能的定量表达式 教师可设计从能的定义去引导学生思考：初中我们已经初步了解了能，知道能是指物体具有做功的能力，那么如果一个物体具有重力势能时它也一定具有做功的本领．我们可否以这一思路作为突破口来进一步探究重力势能的定量关系式呢？ 这时一些学习相对比较好的同学会较快做出反映，教师鼓励其阐述自己的观点． 学生答：我们可以利用具有重力势能的物体来做功，通过计算它所能做的功来反映出物体原来具有的重力势能是多少． 教师对学生的回答大加肯定！让全班的学生明确他的思想，并进一步鼓励学生想想如何依据这一原理设计具体的实验方案． 给学生一定的思考时间，允许他们进行小组讨论，在此期间老师巡视各小组，帮助学生解决设计时遇到的不同问题，同时筛选出比较合理的方案，帮助学生完善其推理过程，并展示其成果． 案例1：如图18—2所示的装置．木板及滑轮的摩擦不计，且m?m0．初始时用手托住m使其处于离地高h的位置，放手后，m下落至地面，小车则由B运动到C． 推理：处于离地面h高处的物块m具有重力势能因而具有对外做功的本领． 提问：托住物块的手放开后，小车m0为什么会运动？ 回答：由于物块m的下落带动了小车的运动． 引导问：是否可以理解为物块对小车做功的结果？ 回答：对． 总结分析：物块落至地面时因h为零，相对地面不具有重力势能，那么是否可以理解为当物块m处于A时具有多少的重力势能，在由A落到地面过程中即对小车做了多少的功．只要能算出小车由D运动到C外力对其所做的功即可以知道物块m处于A点时具有的重力势能． W＝Fs 因为m?m0即可视为 F＝m