高中物理重力势能教案设计(共10篇)
高中物理重力势能教案设计 篇1
教材分析:
本节教材首先提出重力势能的基本定义,指出物体由于被举高而具有的能为重力势能,接着引出在物体被举高的过程中,伴随着重力做功,然后通过分析重力做功与路径无关的特点,推导得出重力势能的表达式。最后教材又安排了重力势能的相对性以及重力势能是与地球系统共有的特点这部分知识,以便完善和加深学生对重力势能的理解。
新教材在知识安排上与老教材相比有很大不同。老教材在给出“功是能量变化的量度”这一结论后探究重力做功与重力势能的变化关系,从而引出重力势能。而新教材对这一思想的引入采用的是逐渐渗透的方式。在对生活中生动实例的定性分析以后,引入重力做功,给出重力势能的表达形式,让学生在阶梯式的学习中自己寻找“功与能量”的关系。提升了学生对物理知识的兴趣,锻炼了学生的物理思维能力。
学生分析:
高一学生对事物的认知还停留在具体的形象思维上,抽象的逻辑思维的建立还需要时间。所以在教学中我们要借助图片视频等直观手段逐渐引入抽象的物理概念。
重力势能是学生在初中已经接触过的,但当时只停留在定性的分析上。新课应注意对知识从定性到定量的转化。
教学目标分析:
知识目标
理解重力势能的概念,会用重力势能的表达式计算。
会推导重力做功与重力势能的关系,知道重力做功与路径无关。
知道重力势能的相对性。
技能目标
根据功能关系,推导出重力势能的表达式
学会从功能关系上解释和分析物理现象。
情感目标
渗透从对生活中有关物理现象的解释,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。渗透社会公德教育,让学生认识到高空抛物的危害。
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
重力做功与路径无关及重力势能的相对性。
教具准备:
Ppt课件,装沙的小桶,大小质量各异的3个小球
教学过程设计
步骤 教师活动 学生活动 设计目的 新课引入 情景引入:
故事引入:在荒芜的海岛上,饥饿的小猴捡到了一个核桃,请同学们帮小猴想想,要怎样才能把核桃打开。
情景引入:纷飞的雪花一直是大家的最爱。我们爱它的白爱它的软,但是有时就是这看似温柔柔软的皑皑白雪却给我们带来灭顶之灾。——这就是雪崩。(出示幻灯片图片)
提问:为什么漂亮柔软的雪具有如此大的破坏力呢?是因为它具有潜在的能量,一有机会它就会把能量释放出来。我们把这种能量叫做重力势能。
定义:地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量,我们把这种能量叫做重力势能。?用EP表示。
学生可能的答案:用石头砸开;把核桃摔开等。 让学生从生活实际中感受重力势能的存在,以及这种能量的普遍存在。 新课教学 重力做功
提问:我们知道物体由于被举高而具有的能叫重力势能。那么重力势能的大小与哪些因素有关呢?也就是什么样的物体具有较大的重力势能呢?大家可以根据自己的生活实际,大胆的做出猜测,并说说你的理由。
实验定性验证:(教师演示)
将大小相同,装有相同水的瓶子从不同高度下落,使其穿过蒙有不同数量报纸的空桶,观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。
将大小相同,装有不同水的瓶子从相同高度下落,使其穿进蒙有不同数量报纸的空桶,观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。
师:那么我们可不可以通过重力做功来寻找一下重力势能的具体表达式呢?请同学们计算一下三种情况下重力所做的功。
质量5kg的物体自由下落10米
质量5kg的物体从高10米倾角30度的斜面滑到斜面底端
质量为5kg的物体从高10米的不规则斜面下滑到底端
师:同学们观察上面三种情况下重力所做的功,发现他们有什么共同点和什么不同点吗?
师:通过上述的计算,我们可以得到这样一个结论:
物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关,而与物体运动路径无关。
即:WG=mgh1—mgh2
重力势能
从上式大家可以看出,mgh这样一个物理量它即与重力mg有关,又与物体所处的位置h有关,并且mgh随高度的增加而增大,随质量的增加而增大,符合我们对重力势能的猜测。因此,我们把物理量mgh叫做物体的重力势能,常用Ep表示,即
Ep=mgh
1、重力做功与重力势能的变化 WG = mgh1-mgh2= Ep1 - Ep2
重力做功WG
(正、负)
重力势能Ep
(增加、减少)
重力做功和重力势能变化的关系
物体上升
负
增加
物体克服重力做的功等于重力势能的增加
物体下落
正
减少
重力做的功等于重力势能的减少
2.重力势能的相对性
师:请同学们讨论一下,将质量是2kg的小球放在2楼的地面上,该球的重力势能是多少?一直g取10米每二次方秒,每层楼高3米。
师:大家得到的答案不同,主要原因是大家选择的高度起点不同,也就是我们所说的参考平面不同。
从大家的计算可以看出,如果不选择参考平面,重力势能的值也是不确定的。所以选择参考平面应该是我们确定重力势能的第一步。
确定重力势能的方法:
选择参考平面——高度为0的面,也即重力势能为0的面。
在参考平面上方的物体高度为正值,重力势能也是正值;
在参考平面下方的物体高度为负值,重力势能也是负值。+、-表示重力势能的大小。
参考平面的选取是任意的,一般从研究问题的方便出发来选择,很多时候我们选地面为参考平面。
例题:如图,质量0.5kg的小球,从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点,桌面高h2=0.8m.请按要求填写下表.(g=9.8m/s )
参考平面
小球在A点重力势能
高中物理重力势能教案设计 篇2
本节知识点是人教版高一物理第七章第四节的内容,在此之前,学生已初步认识到处理动力学问题可以从两个方面去思考:
1、牛顿运动定律和运动学的相关规律;
2、力做功与能量变化之间的关系。本章节主要是从第二方面着手探究动力学问题。本节强化的一个思想是从定性到定量地探究重力做功与重力势能变化的关系。同时本节中重力做功与重力势能的变化之间的关系也是“机械能守恒定律”的必备知识。本节的讲解思路也为学生学习电势能打下坚实的基础。
一、教学目标: 1.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。
3).知道重力势能的相对性。2.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。
3.情感、态度与价值观
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。
二、教学重点、难点:
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。
难点:重力势能的系统性和相对性。
三、教学方法:探究、讲授、讨论、练习
四、教学手段:多媒体辅助教学
课 型:新授课(1课时)
五、教学活动: [新课导入](多媒体投影演示.引发学生有意注意,引导学生进入状态)雪崩;陨石坑等等。
师:从刚才的画面中,同学们想到了什么,从做功和能量转化的角度分析问。
生:雪,陨石等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功。据功和能的关系,既然重力做了功,表明这些物体在没有下落之前具有。因为一个物体能够对外做功,所以这个物体具有能。师:由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能?
生:在初中我们已经学过:物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。师:那么重力势能的大小与什么有关? 学生探究:
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 • • • 师生分析:重力势能的大小与物体的高度和质量有关 [新课教学]
一、重力的功
师:重力做功与什么因素有关呢?我们现在就通过几个例子来探究一下。
(多媒体展示教材上的图7.4—
1、图7.4—
2、图7.4—3,让学生独立推导这几种情况下重力做的功)师:比较容易做的是哪一个问题? 生:第一个和第二个问题。师:为什么这两个问题容易研究呢?
生:因为这两个问题中物体运动的路径是直线,所以在研究重力做功问题上比较容易研究。
师:那么这两个问题的答案是什么呢? 生l:第一个问题中WG=mg△h=mghl一mgh2
生2:第二个问题中WG=mgcosa=mg△h=mgh1一mgh2;,和第一个问题 中所求出的答案相同。
师:我们大胆猜想一下,第三个图中重力做的功和前两个是否相等呢?
生:可能是相等的。
师:我们来验证一下我们的猜想,第三个图的困难在哪里? 生:力做功的路径是曲线。师:我们怎样突破这个难点呢? 生1(很为难):这是力在曲线上做功的情况,不容易研究。生2:我记得在第二节学习力对物体做功的问题时曾经接触过有关变力做功的问题。
师(鼓励):说说看,解决的途径是什么?
生2:曲线问题不容易解决,我们可以把这一条曲线看作由很多小的直线组成,这样把每小段直线上重力做的功合起来就是整个过程中重力做的总功。
师(表扬):这个同学分析得非常好,根据这个同学的分析方法,第三个问题的答案应该是什么呢?
生:在第三种情况下重力做的功和前两种情况中重力做的功相同。师:我们可以得到什么样的结论? 生:重力做功与路径无关。
师:既然重力做功与路径无关,那么它与什么因素有关呢? 生:与物体的初末位置有关。
师:假设所说“倾斜的直线”是个斜面,斜面是否光滑对计算“重力做的功”有影响吗?
生:重力所做的功只和重力以及重力方向上通过的位移有关,和其他力无关。
例题:一质量为5kg的小球从5m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=9.8m/s2)师生分析:略
二、重力势能 师:重力做功具体的表达式是什么?
生:WG=mgh1一mgh2,其中hl和h2表示物体所处位置的高度。师:很好,可见物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。师:怎样定义物体的重力势能? 生:我们把物理量mgh叫做物体的重力势能。师:为什么可以这样来进行定义?
生:这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力做功密切相关,另一方面它随高度的变化而变化。师:重力势能的表达式是什么?用文字怎样叙述?
生:Ep=mgh,物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积。师:重力势能是矢量还是标量?
生:与所有的能量一样,重力势能也是标量。师:重力势能的单位是什么?符号是什么?
生:重力势能和其他能量一样,它们的单位和功的单位相同,都是焦耳,符号是J。J=1 kg﹒ m﹒s-2﹒ m=1N﹒m
三、重力做功与重力势能变化的关系
师:有了重力势能的表达式,重力做的功与重力势能的关系可以写为
WG = mgh1-mgh2=Ep1Ep2
四、重力势能的相对性
重力势能与参考平面的选取有关.但重力势能的变化量与参考平面的选取无关.
重力势能教学设计 篇3
⑴学会从功和能的关系推导出重力势能的表达式;
⑵在小实验设计研究中,初步会用控制变量法设计实验;
⑶在讨论分析中激发质疑探究意识,提高质疑能力。
情感目标:
生活实验中激发物理研究兴趣。
本节课着重解决了两个问题,即重力势能及其对称性;重力势能的变化与重力做功的关系,关于重力做正功,重力势能减少,重力做负功,重力势能增加。这个关系由于与动能定理的表述不一致,学生往往不易理解,教学是要结合一些实例,解开学生的困惑。而难点是学生对重力势能相对性的理解。教学中用与温度的相对性类比的方法来突破这个难点。
学生对重力势能在初中已初步形成定性概念,知道重力势能是物体举高而具有的能,故本课引入要唤醒学生对这些概念的记忆,为定量认识重力势能打好铺垫。学生在前一节课“动能”学习中已体验定量研究的一些方法,这也为本课的研究学习打下了基础。但估计学生对“Ep=mgh”会进行公式化处理,出现只认公式不认理的现象,故引导学生对“Ep=mgh”中的“h”正确认识显得尤为重要。高一学生的研究探索、质疑提问能力很薄弱,通过本课在培养策略要取得一点突破。
依据教学大纲的要求和教材内容的特点、学生的特点,在本节教学中,让学生自己设计和完成实验,探索得到结论,充分体现“学生主体、教师主导”的教学模式。
以下为本课教学过程的设计:
1、情景引入
展出三峡水库大坝的模拟照片,让学生欣赏图片的过程中,引导学生思考、发问,并启发到水坝的作用是提高水位,使水具有重力势能并引入课题,再提出问题“建成后的三峡水库可蕴含多少水的重力势能?”激发学生对重力势能学习的迫切欲望。
通过图片情景,培养学生提问能力,并从三峡大坝的气势中激发学生的民族自豪感;与学生交流中回忆初中所学重力势能概念。
2、实验探究
在初中知识掌握的基础之上,让学生用身边的小物件设计实验验证重力势能与哪些量有关(书落手上、笔穿纸巾),研究探索后,再让学生自己总结得出结论,体现重力势能是由物体质量和相对位置决定的能量。并让学生猜想Ep与m、h的定量关系。
3、建立概念
重力势能的大小是否与重力做功有关系?给学生三个简单的运动过程,例从某高度做自由落体,从光滑斜面由静止滑下,沿曲面从与前两者相同的初平面运动至同一末平面,让学生运算三种情况下重力的功《重力势能》教学设计,类比于从动能定理《重力势能》教学设计,得到动能的定量表达式,也从中得到重力势能的定量关系:Ep=mgh。接着得到重力做功与重力势能变化量的关系:《重力势能》教学设计,从自由下落过程中的重力做功与重力势能具体变化间的关系,帮助学生理解“-”和“=”的含义。提供情景,物体越高,重力势能越大吗?展开对=g中“h”的大讨论,总结重力势能是对于某个参考面来说的。再讨论中“h”含义。从中在学生互促学习中对重力势能的相对性有真正地理解。
4、提出问题
《重力势能》教学设计,Ep=mgh中,“△h”与“h”的区别?引出重力势能具有相对性。明确指出“△h”是绝对量,“h”是相对量,所以重力势能是具有相对性的,要确定物体在某一状态所具有的重力势能,就必须首先选择一零势能面作参考。而后类比温度来讲明重力势能是标量,但有正负,启发学生思考其正负的含义。
5、弹性势能
小结重力势能概念形成过程,结合情景图片,让学生发现弹性势能与重力势能的共同点,都是由物体的相对位置决定的能量,并且都是客观存在的能。
6、概括总结,作业布置
必做题:P/45:1、3、5
高中物理重力势能教案设计 篇4
一、教学目标 【知识与技能】
(1)能说出什么是重力势能,能用公式表示重力势能,知道影响重力势能的因素。
(2)能用重力势能的公式进行计算。【过程与方法】
通过类比功的概念推导重力做功与路径的关系。【情感态度与价值观】
通过联系生活实际,激发学习物理的兴趣;通过类比推导,形成严谨的物理思维。
二、教学重难点 【重点】
重力势能的概念及其表达式。【难点】
重力势能的概念及其标矢性。
三、教学方法
八年级物理下动能与势能教案 篇5
1、知识与技能
(1)让学生初步了解能量的概念。
(2)理解动能的初步概念及影响动能大小的因素。
(3)知道势能的初步概念及影响势能大小的因素。
2、过程与方法
(1)通过探究活动,培养学生的观察、实验能力和分析概括能力。
(2)通过“想想议议”培养学生用所学知识解决实际问题的能力。
3、情感与价值观
培养学生良好的科学态度和实事求是的科学精神。
(二)教学重难点
1、重点:通过实例理解动能、势能的初步概念,探究影响动能的因素。
2、难点:组织、指导学生在探究过程中,仔细观察、认真分析,得出影响动能和重力势能大小的因素。
(三)教学准备
斜槽,钢球、木球,火柴盒,弹簧。
(四)教学过程
1、复习
鉴于能量和功的概念有密切的联系,可以通过“怎样才算做了功”的提问,引导学生进一步理解力的作用成效、功的两要素。
当一个力作用在物体上,物体在这个力的作用下,沿力的方向上通过了一段距离,这个力的作用有了成效,就说这个力做了功。
2、引入新课
出示斜槽,并演示钢球从斜槽上滚下,在水平桌面上撞击木块,使木块移动了一段的距离。让学生分析碰撞过程中,做没做功?
利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”引入能量的概念:一个物体能够做功,我们就说它具有能量。可见物理学中,能量和功有着密切的联系,能量反映了物体做功的本领。
不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。
3、进行新课
物体具有能量的形式是多种多样的,然后我们将认识各种形式的能量。从实验中钢球撞击木块能够做功,但若将钢球停靠在木块一侧(边讲边演示),这时的钢球并不能推动木块做功。只有运动的钢球才能推动木块做功。
(1)动能:物体由于运动而能够做功,它们具有的能量叫做动能。
引导学生广泛地列举事例,说明运动的空气、水和各种物体都能够做功,而具有动能。概括出“一切运动的物体都具有动能。”
列举事例说明:运动的物体具有的动能多少不尽相同。如狂风能吹倒大树,而微风只能使树枝摇动。进而通过演示实验,猜想决定物体动能大小的因素。
探究,可分三步:
①将同一个钢球,从斜面不同高度滚下,让学生观察钢球将木块推动的距离。木块被推动的距离不同,说明钢球对木块做的功不同。木块被推动得越远,表明钢球的动能越大。实验说明:从不同高度滚下的网球,具有不同的动能。
②上面的实验表明钢球从较高处滚下时具有的动能大。那么钢球从不同的高度滚下时有什么不同呢?我们可通过观察实验来得到结论。将质量相同的两个钢球,同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的位置释放。从最高点滚下的钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高处滚下的钢球速度大。从而得到结论:物体的动能与速度有关,速度越大,物体的动能越大。
③换用不同质量的钢球,从同一高度让其滚下,让学生观察钢球推动木块的距离。从而得出结论:运动物体的质量越大,动能就越大。
演示实验之后,总结实验结果:运动物体的速度越大,质量越大,动能就越大。
(2)势能:物体由于运动的原因而具有动能,物体还可能由于其他的原因而具有能量。例如,同学们都玩过用橡皮筋弹射纸弹的游戏,拉长的橡皮筋能给纸弹一个力,并推动纸弹移一段距离,从而对纸弹做了功。同样拉弯的弓、压缩的弹簧也能够做功,它们都具有能量,这种能量叫做弹性势能,它是由于物体发生弹性变形变而具有的能量。
阐明物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。
被举高的重物,也能够做功。例如:举高的铅球,落地时能将地面砸个坑;举高的夯落下时能把木桩打入地里。举高的物体具有的能量叫重力势能。
列举事例说明:物体的质量越大,举得越高,它具有的重力势能越大。如:举起同样高度的铅球和乒乓球,铅球落下时做的功多,具有的重力势能大。铅球举得越高,具有的重力势能就越大。
引导学生讨论树上结的苹果是否有重力势能?通过讨论使学生理解“一个物体能够做功”的含义。能够做功只是说物体具有了做功的“本领”,但不一定做了功。树上结的苹果虽然没有做功,但只要它从树上掉下来就能做功,所以我们说它具有重力势能。
(3)机械能:让学生分析静止在桌面上的钢球是否具有能量?(具有重力势能)继而让学生分析在桌面上滚动的钢球具有什么能?通过分析得知滚动的钢球既有动能,又有势能。
动能和势能统称为机械能。一个物体既有动能,又有势能,那么动能和势能的和就是它的总机械能。
(4)能量的单位:从之前的讨论,我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念,能量反映了物体具有做功的本领,能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。所以,动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同,也是焦耳。
(五)作业
高一物理弹性势能的表达式教案 篇6
★新课标要求
(一)知识与技能
理解弹性势能的概念及意义,学习计算变力做功的思想方法。
(二)过程与方法
1、猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关,培养学生科学预测的能力。
2、体会计算拉力做功的方法,体会微分思想和积分思想在物理学上的应用。
(三)情感、态度与价值观
通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法,培养学生探究知识的欲望和学习兴趣,体味弹性势能在生活中的意义、提高物理在生活中的应用意识。★教学重点
探究弹性势能公式的过程和所用方法。★教学难点
推导拉伸弹簧时,用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。★教学方法
实验观察法、分析归纳法、迁移法。★教学工具
弹簧(两根,劲度系数不同),小物块,多媒体。★教学过程
(一)引入新课 教师活动:
1.演示:
装置如图所示:
将一木块靠在弹簧上,压缩后松手,弹簧将木块弹出.分别用一个硬弹簧和一个软弹簧做上述实验,分别把它们压缩后松手,观察现象.学生活动:观察并叙述实验现象
现象一:同一根弹簧,压缩程度越大时,弹簧把木块推得越远.
现象二:两根等长的软、硬弹簧,压缩相同程度时,硬弹簧把木块弹出得远.
师生共同分析,得出结论:
上述实验中,弹簧被压缩时,要发生形变,在恢复原状时能够对木块做功,因而具有能量,这种能量叫做弹性势能.
教师活动:多媒体演示(《撑杆中的弹性势能》),发生形变的物体,具有弹性势能.
请同学们再举几个物体具有弹性势能的例子:
学生活动:观察课件演示,体会发生形变的物体,具有弹性势能;思考并举例:
a.卷紧的发条
b.被拉伸或压缩的弹簧 c.击球的网球拍 d.拉开的弓
[导入]
弹性势能的大小与哪些因素有关?弹性势能的表达式应该是怎样的?这节课我们就来探究这些问题。
(二)进行新课
教师活动:我们在学习重力势能时,是从哪里开始入手进行分析的?这对我们讨论弹性势能有何启示?
学生活动:思考后回答
学习重力势能时,是从重力做功开始入手分析的。讨论弹性势能应该从弹力做功的分析入手。
点评:通过知识的迁移,找到探究规律的思想方法,形成良好的思维习惯。
教师活动:当弹簧的长度为原长时,它的弹性势能为零,弹簧被拉长或被压缩后,就具有了弹性势能,我们只研究弹簧拉长的情况。
在探究的过程中,我们要依次解决那几个问题呢?请同学们快速阅读课本,把这几个问题找出来。
学生活动:阅读教材,找出探究过程中要依次解决的问题,从总体上把握探究的思路。教师活动:倾听学生回答,进一步引导。
(1)重力势能与高度h成正比,弹性势能是否也与弹簧的伸长量(或缩短量)成正比?说出你的理由。
(2)在高度h相同的情况下,物体的质量越大,重力势能越大,对于不同的弹簧,其弹性势能是否也有类似的情形?
(3)对弹性势能的猜测,并不能告诉我们弹性势能的表达式,这样的猜测有没有实际意义?
学生活动:思考问题,学生代表发言。
教师活动:听取学生汇报,点评,解答学生可能提出的问题。
提出问题:重力做功,重力势能发生变化,重力做功在数值上等于重力势能的变化量。那么,弹力做功与弹性势能的变化之间关系是怎样的?
学生活动:思考问题,学生代表发言。
教师活动:听取学生汇报,点评,解答学生可能提出的问题。
提出问题:重力是恒力,重力做功等于重力与物体在竖直方向移动距离的乘积。那么,拉伸弹簧时,拉力做功该怎样计算?阅读课本,并在练习本上自己画图,写出拉力在整个过程中做功的表达式。
学生活动:阅读教材,思考拉力做功的计算方法。选出代表发表自己的见解。
点评:通过学生阅读,培养学生的阅读理解能力;通过学生探求变力做功的方法,初步形成微分求解变量的物理思想方法。
教师活动:听取学生汇报,投影学生的求解过程,解答学生可能提出的问题。
提出问题:怎样计算拉力做功的求和式?是否可以用F-l图象下一个梯形的面积来代表功?在练习本上写出拉力做功的表达式。
学生活动:在练习本上作F-l图象,推导拉力做功的表达式。
教师活动:听取学生汇报,投影学生的推导过程,解答学生可能提出的问题。
点评:在处理匀变速直线运动的位移时,曾利用v-t图象下梯形的面积来代表位移;这里利用F-l图象下的面积来代表功,可以培养学生知识迁移的能力。但要搞清弹簧长度和伸长量的区别,l表示伸长量,则F-l图象下是一个三角形的面积来代表功。
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
☆ 对弹性势能的理解
[例1]一竖直弹簧下端固定于水平地面上,小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,如图所示,经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处,则()
A.h愈大,弹簧在A点的压缩量愈大 B.弹簧在A点的压缩量与h无关
C.h愈大,最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大 D.小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大
解析:最终小球静止在A点时,通过受力分析,小球受自身重力与弹簧的弹力作用,由弹力公式F=kl,即可得出弹簧在A点的压缩量与h无关,弹簧的弹性势能与h无关。
答案B ☆关于不同能量间的转化
[例2]如图所示,表示撑杆跳运动的几个阶段:助跑、撑杆起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。
分析:运动员的助跑阶段,身体中的化学能转化为人和杆的动能;起跳时,运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和撑杆中的弹性势能,随着人体的继续上升,撑杆中的弹性势能转化为人的重力势能,使人体上升至横杆以上;越过横杆后,运动员的重力势能转化为动能。★课余作业
讨论课本P16“说一说”中的问题。★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
资料袋
人用手将皮球抛出。
在抛球的过程中,球获得了动能,同时人的化学能减小,而且球增加的动能和人减少的化学能在量值上是相等的。
(1)对皮球来说,人对球做的是正功,其能量增加。(2)对人来讲,球对人做的是负功,所以其能量减少。(3)对于相互作用的人和球来讲,其总能量是守恒的。
八年级物理重力教案 篇7
重力的概念比较复杂,而且比较抽象.由于学生在日常生活中对重力有一些模糊的认识,而且有些认识是不科学的,例如有的学生认为重力是物体自己施加的,这样给教学造成一定的困难.因而在进行“重力”这部分内容的教学时应从以下几个方面分层次进行.
(1)从观察入手,手中的物体离开手以后竖直下落,而且速度越来越快;向上抛出的小球在上升过程中速度越来越慢,升高到一定高度改变运动方向向下降落.
(2)分析思考,物体下落速度越来越快,向上抛出的物体速度越来越慢,物体升高到一定高度改变运动方向,都是物体的运动状态发生了改变,由于力可以改变物体的运动状态,说明物体受到了力的作用.
(3)物体下降时速度越来越快,向上抛出时越来越慢,升高到一定高度改变了运动方向,说明物体受到了向下的力.
(4)有受力物体必然有施力物体,这个施力物体就是地球,是由于地球的吸引而使物体受到了力.由此得出重力的概念.
2.重力的方向竖直向下
关于重力的方向,在学生中易出现两个错误说法:一是把竖直向下说成垂直向下,或者误认为与接触面垂直.由于学生对放在斜面上的物体可以沿斜面下滑有感性认识,因此认为这时重力的方向是沿斜面向下的,为了解决上述学生中的问题,建议在教学中采取以下方法.
(1)认真观察物体自由下落的方向,悬挂物体的线自由下垂的方向,然后向学生明确,这个方向被人们称为竖直方向,所以重力的方向竖直向下.
(2)从数学知识可以知道,垂直是两条线、两个平面,或者是线与平面之间的位置关系,但是重垂线的方向与水平桌面垂直、与斜面不垂直,因此讲垂直向下或者讲与接触面垂直是错误的.
3.重心
重力在物体上的作用点,叫做物体的重心,当一个物体的几何形状及质量分布不发生改变时,它的重心位置相对物体来说也是确定的,并不随物体放置的位置改变而改变.但如果形状发生了变化,其重心位置一般也将发生改变,如一个人在运动时其重心位置就会不断发生变化.
分布均匀,形状规则的物体其重心在其几何中心,如球形,正方体,圆柱体等.
重心的位置不一定都在物体上,例如一个圆环其重心就不在环上,而在圆心上.
对于不规则的物体,其重心可以采用悬挂法来确定.
师生互动活动设计
1.观察手中的物体离开手后自由下落,向上抛出的物体速度越来越慢最后改变方向自由下落,通过分析这些现象得出重力的概念.
2.通过实验得出重力与质量的关系
3.通过观察、分析、讨论认识重力的方向是竖直向下的.
4.小实验,确定重心的位置.
课时安排 1课时
教具学具准备 重垂线、弹簧秤、钩码
教学设计示例
(一)导入 新课
实验一:教师将小球放在手中,松开手,请同学们观察松开手以后小球如何运动?它的运动状态变了没有?为什么会发生这些现象?
教师进行实验,反复几次,然后请同学回答上述问题.
小球下落,它的速度越来越快,它的运动状态发生了变化.由于力可以改变物体的运动状态,可见小球受到了力的作用.
在教师的引导下,由学生回答出“力的方向是向下的.”
实验二:教师向上抛出一个小球,请同学们认真观察小球整个运动过程中的情况.
教师进行实验,反复几次,请同学叙述观察到的现象.
提问:为什么小球在抛出以后运动的速度越来越慢,为什么小球会改变运动方向?
在学生回答的基础上指出:以上现象都说明小球受到了一个向下的力,一个物体受到力的作用,一定有另外的物体对它施加这种作用.抛出小球以后、小球向上运动,速度越来越慢.上升到一定高度改变运动方向,向下运动,而且速度越来越快.产生上述现象的原因是由于小球受到了地球的吸引而受到了力.这个力我们叫它重力.
(二)新课教学
1.重力的方向
老师:放在讲桌上的粉笔盒、板擦,同学们课桌上放的书、铅笔盒,以及桌子、椅子,包括我们自己在内受不受重力?
[学生]都受到重力.
[老师]重力的施力物体是谁?
[学生]是地球.
[老师]在地面附近有没有不受重力的物体?
[学生]没有.
[老师]请同学们看一下,在铁架台的横杆上用线挂着几个物体,有重锤、有砝码.悬挂物体的线自由下垂的方向,刚才我们看到的小球自由落下的方向,一致不一致?
[学生]这些方向都是一样的.
我们把这个方向叫竖直向下,所以重力的方向是竖直向下的.
2.重力的大小
日常生活经验告诉我们,重力是有大小的,这里有两个金属球,一个大一个小,我们请一位同学到前面来把这两个金属球放在手心感觉一下.
请一位同学到前边来拿起金属球.
[老师]这两个金属球哪个质量大?
[学生]大金属球.
[老师]根据你日常生活中的经验,哪个金属球的重力大?
[学生]大球.
[老师]金属球的重力和它的质量是什么关系?
[学生]质量越大的金属球,它的重力也越大.
[老师]回答的很对,但这只是一个定性的结论,下面我们定量的研究这个问题.在研究这个问题之前我们先要明确一下,物体所受重力的大小可以用弹簧秤来测量,(把大小两个金属球用胶条固定两根小线,并挂在两个弹簧秤上)大金属球弹簧秤示数大,挂小金属球的弹簧秤示数小,弹簧秤的读数就等于物体的重力.我们每个同学的课桌上有一个弹簧秤和3个100g的钩码,请同学们分别测出100g、200g、300g的钩码所受的重力,并计算出重力跟质量的比值,把测量值和计算结果填在教材P96的表格中.下面开始实验.
实验过程中教师在同学中巡视,进行指导,了解实验情况,实验结束后请同学说出自己测出的三次重力值和物体的重力与它的质量的比值,将学生测得的值写在黑板上.由于弹簧秤不十分精确以及测量中不可避免的误差,计算出的比值不会正好等于9.8N/kg.应要求学生实事求是的说出自己的测量值,教师引导学生分析数值不准确的原因.
大量的实验和我们日常生活中的经验都告诉我们,质量增大几倍,重力也增大几倍、物体的重力与质量成正比,它们的比值是9.8N/kg,如果用G表示重力,m表示质量,g表示9.8N/kg,那么重力与质量的关系可以写成如下表达式 .
请同学考虑一下g=9.8N/kg,它的物理意义是什么?
质量是1kg的物体,受到的重力是9.8N.(这个结论如果学生一时说不出,教师应通过对实验结果的分析逐步进行引导)
利用这个公式,我们可以已知质量计算出物体的重力,也可以已知重力求出物体的质
量.但计算中要注意质量的单位用千克,计算出重力的单位是牛.下面请同学们计算一下,质量是450g的物体重力是多少?
学生练习,教师巡视,练习结束后请学生说出计算过程,教师将学生回答内容写在黑板上,最后形成正确解题过程的板书.
例题 质量是450g的物体受到的重力是多少?
已知
求 G=?
解
答 物体受到的重力是4.41N.
4.重心
请同学们把直尺、钢笔、铅笔放在手指上并且让它们能静止不动.
学生进行小实验,实验结束后教师提问.
是不是随便怎么放,直尺、钢笔等物品都可以在手指上静止不动.
不是,对每一样东西总是有一个固定的位置.
这个实验告诉我们,物体受到的重力可以看成集中在一个点上,如果这个点正好在手指中间的位置,物体就可以不掉下来,这点是重力在物体上的作用点,我们叫它重心.
老师:刚才实验中同学们是否注意到,直尺重心的位置与钢笔、圆珠笔等物体重心的位置有什么不同,没注意的同学可以再试一下.
[学生]直尺重心的位置正好在中间的位置,钢笔、圆珠笔就不在中间.
[老师]同学们观察的很好,这说明物体重心的位置与物体的形状,材料是否均匀有关.
外形规则,密度均匀的物体的重心就在它的几何中心,如球心、圆心、正方形对角线的交点.
现在同学们的课桌上都有两块不规则的纸板,大家能不能想一个办法,迅速、准确的找到它重心的位置.
组织学生讨论,最后引导大家利用重力的方向竖直向下这一物理规律,利用几何中两条
直线相交确定一个点的数学规律归纳出用吊线法来确定不规则物体重心的位置.
(三)总结、扩展
物理教案-第一课时 力 重力 篇8
高中物理第一册教案(新教材)
第一章 力
第一课时 力 重力
㈠教学目的
〖知识目标〗
⒈正确理解力的概念,能分清受力物体和施力物体.
⒉知道力的三要素,力的单位和符号,能作力的凰示和力的示意图.
⒊知道按力的性质和力的效果对力分类,能正确区别各种实际力的类别.
⒋正确理解重力的定义,能确定物体重力的大小,指明重力的方向.
⒌知道物体重心的含义,能确定质量分布均匀的规则物体重心的位置,会分析一般物体重心位置与质量分布的关系.
〖思路方法目标〗
⒈分类方法.(力的分类,矢量和标量)
⒉等效方法.(重心概念)
⒊分析综合方法.(力的概念的深化)
㈡教学重点难点点拨
⒈力的物质性是各种形式力所具有的共同属性.“力是物体间的.相互作用”,它反映了任何一个力必定和两个物体发生联系,而且这两个物体间的力的作用是相互的.力的物质性要求我们在认识一个力时,首先要搞清该力的施力物体和受力物体,没有施力物体(或受力物体)的力是不存在的.
⒉力的作用总是要产生一定的效果,它只能从受力物体上体现出来,而且这个效果与力的大小、方向作用点相联系,力的图示能准确地反映某一个力三要素情况.
⒊地球周围的物体,总是要受到地球的吸引而产生重力,它与该物体所处的环境和运动状态无关
⒋物体各部分都受到重力作用.从效果看,这个作用相当于作用于一点.这个点就是整个物体的重力作用点.亦为物体的重心.上述处理方法是“等效思想方法”的应用.用悬挂法找重心,要注意其局限性,它只适用于薄板状物体.
㈢教具
弹簧、弹簧秤、木块、海绵、水盆、不规则的薄板、细线、曲尺…
㈣教学过程
⒈讨论引入
高一物理重力教学设计 篇9
(1)了解力是物体对物体的作用,力的作用是相互的,能分析
施力物体和受力物体。
(2)知道力的三要素,会画力的图示和力的示意图。
(3)知道重力产生的原因及其定义,理解重力的大小和方向,知道重心的概念。
(4)初步了解四种基本相互作用的特点和作用范围。
高一物理重力教案(教学重点和难点)
重点::
1.力的概念的建立过程,学生对与力的概念存在一些模糊的概念,为了让学生对力有更清晰的认识,因此教学中应重点讲解力的概念的建立过程。
2.重力的三要素的分析过程。因为重力三要素的分析研究方法能为其他内容的学习作铺垫,所以应是本节的另外一个核心内容。
难点:
高中物理教案设计 篇10
本节讲述重力势能及其相对性,重力势能的变化以及与重力做功的关系。由于与动能定理的表述不一致,学生往往不易理解,教学时最好能结合一些实例,从能量转化的角度分析,解开学生的困惑,例如可举在自由落体运动中,重力做正功,重力势能减少,同时由动能定理可知,动能增加,重力势能转化为动能。这样做也可以为下一节讲解机械能守恒定律作好准备。
关于重力做功与路径无关和弹性势能的教学,根据学校学生的具体情况,可以适当地展开探究,这对提升学生能力是非常有帮助的。
学生已掌握动能、重力势能的概念,对本节来说已有了很好的知识基础,教学中应大胆放手,使学生对重力做功和重力势能的改变的关系进行探索,有利于培养学生的知识探究能力,培养兴趣。
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。
教具准备球(大小相同的一个钢球,一个木球)两个、透明玻璃容器、沙子、投影片等。
课时安排1课时
三维目标
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;
4。了解弹性势能。
二、过程与方法
1。根据功和能的关系,推导出重力势能的表达式;
2。学会从功和能的关系上分析和解释物理现象。
三、情感态度与价值观
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。
教学过程
导入新课
放录像:节选美丽的东北雪景,紧接着过渡到大雪山的壮观,在学生正看得津津有味时,跳到雪山发生雪崩,大雪以排山倒海之势,摧毁一切,给人类和自然带来巨大的灾难。
教师提问:为什么看起来非常漂亮的雪花会有如此大的破坏力呢?
学生回答:由于具有巨大的能量。
学生活动:接着观看录像,思考问题。
重锤把水泥桩打进地里,说明重锤对水泥桩做了功。据功和能的关系,既然重锤可以对水泥桩做功,表明重锤具有能。
推进新课
在初中,我们已经学过:物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。那么重力势能的大小与什么有关,又如何定量表示呢?除了重力势能以外还有其他形式的势能吗?本节课我们就来研究解决这些问题。
一、重力势能
【实验探究】
1。重力势能与什么因素有关
[程序一]演示实验
[演示一]在一个玻璃容器内放入沙子,拿一个铁球分别从不同的高度释放,使其落到沙子中,测量铁球落入的深度。
[演示二]
把大小相同、质量不同的两个球从同一高度释放,测量它们落入沙子中的深度。
[程序二]学生叙述实验现象:
(1)当铁球质量一定时,释放点越高,铁球落入沙子中越深;
(2)当释放高度一定时,铁球质量大,铁球落入沙子中越深。
[程序三]据实验现象总结:
物体的质量越大,高度越大,重力势能就越大。
在物理学中我们就用gh这个物理量来表示物体的重力势能。
板 书:
Ep=gh
物体的质量 千克(g)
g 重力加速度 米/秒2(/s2)
h 物体的高度 米
Ep 物体的重力势能 焦耳()
重力势能是标量,单位:
2。重力势能的相对性和系统性
教师活动:引导学生阅读课文相关内容。投影阅读思考题:
(1)为什么说重力势能具有相对性?
(2)什么是参考平面?参考平面的选取是唯一确定的吗?
(3)选择不同的参考平面,物体的重力势能的数值是否相同?是否会影响有关重力势能问题的研究?
(4)如果物体在参考平面的上方,重力势能取什么值?表示什么含义?
(5)如果物体在参考平面的下方,重力势能取什么值?表示什么含义?
学生活动:带着问题阅读教材,然后选出代表发言。
教师活动:听取学生汇报,总结点评:
1。重力势能总是相对于某个水平面来说的,这个水平面叫参考平面。参考平面选取不同,重力势能的数值就不同。可见,重力势能具有相对性。
选择哪个水平面作为参考平面,可视具体情况而定,通常选择地面作为参考平面。
2。选择不同的参考平面,物体的重力势能的数值是不同的,但并不影响研究有关重力势能的问题,因为在有关的问题中,有确定意义的是重力势能的差值,这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同。
3。对选定的参考平面而言,在参考平面上方的物体,高度是正值,重力势能也是正值,表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面具有的重力势能要大。
4。在参考平面下方的物体,高度是负值,物体具有负的重力势能,表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。
【知识拓展】
重力势能和重力有关,而重力是地球施加给物体的,没有地球,也就谈不上重力势能。可见,重力势能是“地球和物体”这个系统共有的。
学生活动:讨论对重力势能“系统性”的理解,并发表各自的观点。
【课堂巩固】
投影题目
1。关于重力势能的几种理解,正确的是( )
A。重力势能等于零的物体,一定不会对别的物体做功
B。放在地面上的物体,它的重力势能一定等于零
C。在不同高度将某一物体抛出,落地时重力势能相等
D。相对不同的参考平面,物体具有不同数值的重力势能,但并不影响研究有关重力势能的问题
答案:CD
2。如图所示,桌面高为h,质量为的小球从离桌面高H处自由落下,不计空气阻力。假设桌面处的重力势能为0,则小球落到地面前瞬间的重力势能为( )
A。ghB。gH
C。g(h+H)D。-gh
思路:重力势能的大小是相对参考平面而言的,参考平面选择不同,物体的高度不同,重力势能的大小则不同。
解析:据题意知,已选定桌面为参考平面,则小球在最高点时的高度为H,小球在桌面的高度为零,小球在地面时的高度为-h,所以小球落到地面时,它的重力势能为E下标?p?=-gh。
答案:D
二、重力做功与重力势能的改变
[程序一]定性讨论:
1。把一个物体举高,重力做什么功?重力势能如何变化?
2。一个物体从高处下落,重力做什么功?重力势能如何变化?
[程序二]学生汇报讨论结果:
把一个物体举高,重力做负功,即物体克服重力做功,物体的重力势能增大;
一个物体从高处下落,重力做正功,重力势能减小。
[程序三]教师总结:
从刚才的讨论中可知:重力做正功,重力势能减小;重力做负功,重力势能增加。
把功和能的关系用到此处得到:
1。重力势能的变化跟重力做功有密切联系。
2。重力做了多少功,重力势能就改变多少。
[过渡]由此我们可以借助于重力做功来定量研究重力势能。
[程序四]推导重力势能的定量表示式。
[投影]
一个质量为的物体从距地高为h1的A点下落到距地高为h2的B点,求重力做的功。
在该下落过程中,重力做的功为:
WG=gΔh=gh1-gh2。
[程序五]讨论重力做的功与重力势能改变之间的关系。
投影公式:
WG=Ep1-Ep2
[说明]WG表示重力做的功;Ep1表示物体初位置的重力势能;Ep2表示物体末位置的重力势能。
讨论得到:
1。当物体由高处运动到低处时,重力做正功,则WG>0,Ep1>Ep2?,表示重力做正功时,重力势能减少,减少的重力势能等于重力所做的功。
2。当物体由低处运动到高处时,重力做负功,WG<0,Ep1
[推理]
物体从A运动到B,路径有无数条,但不论沿哪条路径,从A到B重力做的功都等于物体重力势能的减少量。而物体重力势能的减少量gΔh是一定的,所以沿不同的路径把物体从一位置移动到另一位置,重力所做的功是一定的。
板 书:
重力所做的功只跟初位置的高度h1和末位置的高度h2有关,跟物体运动的路径无关。
【教师精讲】
1。起重机以 的加速度将质量为的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h,则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少?物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?
解析:由题意可知起重机的加速度 ,物体上升高度h,
据牛顿第二定律得g-F=a,所以F=g-a=g-× g= g
方向竖直向上。
所以拉力做功
WF=Fhcs0°= gh
重力做功
WG=ghcs180°=-gh
即物体克服重力做功为gh
又因为WG=Ep1-Ep2=-gh
WG<0,Ep1
即物体的重力势能增加了gh。
2。如图所示,一条铁链长为2 ,质量为10 g,放在光滑的水平地面上,拿住一端匀速提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间,拉力所做的功是多少?
解析:由于铁链中各铁环之间在未提起时无相互作用,所以匀速提起时的拉力F1总是等于被提起部分铁环的重力,即F1=G1=1g。由于1是逐渐增大的,所以拉力F1也是逐渐增大的,所以不能用W=Fhcsα求解。
由功能关系,铁链从初状态到末状态,它的重心位置提高了 ,因而它的重力势能增加了ΔEp=gh=gL/2,又由于铁链是匀速提起,因而它的动能没有变化,所以拉力F对铁链所做的功就等于铁链重力势能的增加量。
即WF=ΔEp= gL= ×10×9。8×2 =98 。
三、弹性势能的改变
【演示】
装置如图所示:
将一木块靠在弹簧上,压缩后松手,弹簧将木块弹出。
分别用一个硬弹簧和一个软弹簧做上述实验,分别把它们压缩后松手,观察现象。
学生活动:观察并叙述实验现象。
现象一:同一根弹簧,压缩程度越大时,弹簧把木块推得越远。
现象二:两根等长的软、硬弹簧,压缩相同程度时,硬弹簧把木块弹出得远。
师生共同分析,得出结论:
上述实验中,弹簧被压缩时,要发生形变,在恢复原状时能够对木块做功,因而具有能量,这种能量叫做弹性势能。
教师活动:多媒体演示(撑杆中的弹性势能),发生形变的物体,具有弹性势能。
请同学们再举几个物体具有弹性势能的例子。
学生活动:观察演示,体会发生形变的物体,具有弹性势能;思考并举例:a。卷紧的发条 b。被拉伸或压缩的弹簧 c。击球的网球拍 d。拉开的弓。
【合作探究】
教师活动:弹性势能的大小与哪些因素有关?弹性势能的表达式应该是怎样的?我们就来探究这些问题。
我们在学习重力势能时,是从哪里开始入手进行分析的?这对我们讨论弹性势能有何启示?
学生活动:思考后回答:
学习重力势能时,是从重力做功开始入手分析的,讨论弹性势能应该从弹力做功的分析入手。
点评:通过知识的迁移,找到探究规律的思想方法,形成良好的思维习惯。
教师活动:当弹簧的长度为原长时,它的弹性势能为零,弹簧被拉长或被压缩后,就具有了弹性势能,我们只研究弹簧拉长的情况。
在探究的过程中,我们要依次解决哪几个问题呢?请同学们快速阅读课本,把这几个问题找出来。
学生活动:阅读教材,找出探究过程中要依次解决的问题,从总体上把握探究的思路。
教师活动:倾听学生回答,进一步引导。
(1)重力势能与高度h成正比,弹性势能是否也与弹簧的伸长量(或缩短量)成正比?说出你的理由。
(2)在高度h相同的情况下,物体的质量越大,重力势能越大,对于不同的弹簧,其弹性势能是否也有类似的情形?
(3)对弹性势能的猜测,并不能告诉我们弹性势能的表达式,这样的猜测有没有实际意义?
学生活动:思考问题,学生代表发言。
教师活动:听取学生汇报,点评,解答学生可能提出的问题。
提出问题:重力做功,重力势能发生变化,重力做功在数值上等于重力势能的变化量。那么,弹力做功与弹性势能的变化之间的关系是怎样的?
学生活动:思考问题,学生代表发言。
教师活动:听取学生汇报,点评,解答学生可能提出的问题。
提出问题:重力是恒力,重力做功等于重力与物体在竖直方向移动距离的乘积。那么,拉伸弹簧时,拉力做功该怎样计算?并在练习本上自己画图,写出拉力在整个过程中做功的表达式。
学生活动:思考拉力做功的计算方法,选出代表发表自己的见解。
点评:通过学生阅读,培养学生的阅读理解能力;通过学生探求变力做功的方法,初步形成微分求解变量的物理思想方法。
教师活动:听取学生汇报,投影学生的求解过程,解答学生可能提出的问题。
提出问题:怎样计算拉力做功的求和式?是否可以用F—l图象下梯形的面积来代表功?
学生活动:在练习本上作F—l图象,推导拉力做功的表达式。
教师活动:听取学生汇报,投影学生的推导过程,解答学生可能提出的问题。
点评:在处理匀变速直线运动的位移时,曾利用vt图象下梯形的面积来代表位移;这里利用F—l图象下的面积来代表功,可以培养学生知识迁移的能力。但要搞清弹簧长度和伸长量的区别,l表示伸长量,则F—l图象下是一个三角形的面积来代表功。
【例题剖析】
1。对弹性势能的理解
[例1]一竖直弹簧下端固定于水平地面上,小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,如图所示,经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处。则( )
A。h愈大,弹簧在A点的压缩量愈大
B。弹簧在A点的压缩量与h无关
C。h愈大,最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大
D。小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大
解析:最终小球静止在A点时,通过受力分析,小球受自身重力与弹簧的弹力作用,由弹力公式F=l,即可得出弹簧在A点的压缩量与h无关,弹簧的弹性势能与h无关。
答案:B
2。关于不同能量间的转化
[例2]如图所示,表示撑杆跳运动的几个阶段:助跑、撑杆起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。
分析:运动员的助跑阶段,身体中的化学能转化为人和杆的动能;起跳时,运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和撑杆中的弹性势能;随着人体的继续上升,撑杆中的弹性势能转化为人的重力势能,使人体上升至横杆以上;越过横杆后,运动员的重力势能转化为动能。
教师活动:势能也叫位能,是由相互作用的物体的相对位置决定的。重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的,弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的。我们以后还会学到其他形式的势能。
【知识拓展】
[例1]盘在地面上的一根不均匀的金属链重G=30 N,长L=1 ,从一端缓慢提起至另一端恰好离开地面时需做功10 。金属链重力势能增加__________,此时金属链重心位置距地面__________。如果改从另一端缓慢提起至金属链恰好离开地面需做功__________。
解析:从一端缓慢提起至另一端恰好离开地面时需做功10 ,金属链重力势能增加ΔEp=Gh1=10 ,此时金属链重心位置距地面h1=0。33 。如果改从另一端缓慢提起至金属链恰好离开地面需做功W2=G(L—h1)=20 。
[例2]如图所示,一个人通过定滑轮匀速地拉起质量为的物体,当人沿水平地面从A点走到B点时,位移为s,绳子方向与竖直方向成α角,原先绳子方向竖直,不计阻力。则人拉物体所做的功为多少?
解析:由于人拉绳的力的方向不确定,不能用功的定义式来计算人所做的功,须通过动能定理来计算人所做的功。而重力的功根据重力做功的特点可得: 。
由动能定理可得:W—WG=0
所以人所做的功为: 。
课堂小结
1。势能由物体间的相互作用而产生,由它们的相对位置而决定。
2。势能是标量,单位是焦耳。
3。重力对物体所做的功与物体的运动路径无关,只跟物体运动的始、末位置有关,重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。
4。重力势能是地球和地面上的物体共同具有的,一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。
布置作业
课本P31作业1、2、3、4。
板书设计
活动与探究
探究橡皮筋的弹性势能与伸长量的关系。
【高中物理重力势能教案设计】推荐阅读:
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