高中物理《重力与重心》教案4 鲁科版必修1.docx

高中物理《重力与重心》教案4 鲁科版必修1.docx

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高中物理《重力与重心》教案4鲁科版必修1

2019-2020年高中物理《重力与重心》教案4鲁科版必修1

一、课标解读

在《课标》中对“重力和重心”没有要求，但考虑到本章是力学的基础，而重力是最常见的力之一，因此本节在初中的基础上进一步深化和扩展重力与重心，为后续章节打下坚实的基础。

教科书上该节课叙述的内容，基本是学生在初中领略过的物理知识。

如果照教科书平铺直叙，教学的设计“浅”了，只当复习初中所学，耗了一课时会可惜；但如果拓展内容，把这“相互作用”的第一节教学设计“深”了，学习的时机善不成熟，白白费劲。

只有把“重力与重心”的教学当成是对初中的力学知识的小结，将它作为后面“受力分析”和“牛顿第三定律”学习基础，才会使这节课成为静力学、动力学美妙的开篇之作，让该课堂教学意味深长。

二、教材分析与教材的处理

1．教材特点

①内容与地位

本节课的主要知识点有：

①什么是力？

力的作用效果有哪些？

②力的表达：

力的示意图和力的图式；③重力如何产生？

重力的大小和方向如何表达?

④重力的测量；⑤什么是重心？

物体的重心与什么有关？

重心与物体的稳定的关系。

重力和重心是学生在日常生活中经常碰到的问题，非常有利于开拓学生视野、激发学生兴趣、培养学生的创新精神。

在教学过程中，应注意从日常生活实例出发，教学时应注意创设情境，让学生体会身边处处有物理，激发学生的兴趣，同时利用好“信息窗”、“迷你实验室”和“实验与探究”，丰富学生知识，激发学生探究欲望，培养学生分析问题和解决问题的能力。

②教学目标

（1）知道力的概念，会在具体的问题情境中，区分受力物体和施力物体，明确“受力”的含意。

（2）知道针对受力物体做受力示意图，复习力的三要素及力的图示。

（3）知道重力产生的原因和决定式G=mg，了解重力与质量的区别和联系。

（4）知道重心的概念，了解测定重心位置的常用办法。

③重点、难点

重点：

力的图示，重力的大小和方向，重心。

难点：

重心的位置的测定

2．教材的处理

第一段标（力的描述）：

用大量的事例，让学生在具体的问题情境中感知力，再次理解力的概念，对受力物体作受力分析，讨论每个力的施力物体，从而由感知上升到力的概念，进而掌握力的图示和受力示意图的知识和技能。

第二段标（重力及其测量）：

在教师引导和学生质疑的条件下，通过讨论的方式深化几个知识的学习：

①重力是由于物体受到地球的吸引而产生；②重力G=mg;③重力大小用弹簧测力计测出。

在学习①知识时，提出“重力就是地球对物体的引力吗？

”简要提及万有引力定律和地球自转对重力的影响。

在学习②知识时，问：

公式G=mg中，g由什么决定的呢？

在地球不同的地方（不同纬度和离地高度）或其他星球上g的值一般是不一样的。

在学习③知识时，提问：

“天平测得是什么？

弹簧秤测得是什么？

前者是质量，后者是重力。

在失重的情况下，靠弹簧秤测得重力是不准的等等。

第三段标（重心与稳定）：

在演示实验的条件下，应用二力平衡的推理来认识重心的概念。

在演示实验的基础上概括重心的测定方法和了解稳度知识。

栏目的使用建议：

P57信息窗，四种基本的相互作用

P58信息窗，让学生了解电子秤的原理

P60实验与探索，学会测一些物体的重心

P61迷你实验室，有条件的学校可以演示，激发学生学习兴趣与热情

P59迷你实验室，如果学生层次较高，动手能力较强，可以安排课后完成

3．课时建议：

1课时

三、其他参考资源

1．相关知识的准备

万有引力定律；重力加速度g与高度、纬度有关的知识；地球的有关数据；卫星、空间站和行星动力学知识。

2．不会翻倒的妙诀

　给你一支铅笔，你能让它笔尖向下立在手指上吗？

试试看，这是一件非常困难的事，比用手指头顶起一

支长竹竿难得多。

　　如果找一块橡皮，把铅笔尖扎在橡皮中心。

这样一来，铅笔和橡皮就成了一个整体。

你用手掌托起橡皮，铅笔就稳稳当当地立着。

即使笔杆倾斜一点儿也没啥关系。

还可以做一个类似的实验。

把铅笔盒用不同的方式放在桌面上：

立着放，侧着放，平着放。

这三种方式中，哪一种最稳当？

最不容易倒？

你会发现，平着放最稳当。

　　不管是铅笔，还是铅笔盒。

研究怎么放它们最稳当，最不客易倒，这就是物体的稳度问题。

稳度就是物体稳定的程度。

稳度越大，物体就越不容易翻倒。

建筑物、机器、车船、飞机、仪表……都有一个稳度问题。

所以研究物体的稳度是很有意义的。

　　用什么办法来提高物体的稳度呢？

从顶铅笔的窍门中可以找到一条原理：

铅笔尖端的面积很小，所以立不住。

把它和橡皮连结起来，物体的“底儿”就大了，也就是增大了支面。

这说明：

支面越大，稳度越好。

　　支面并不一定是接触面。

图中三条腿的圆凳，腿是斜向外边的，那空白部分就表示了圆凳的支面，它是由三条腿和地面的接角点连成的一个三角形。

　　人们经常用加大支面的办法来提高物体的稳度：

台灯下边有个大底座，瓶子的底部比瓶口大，大烟囱的下边比上边粗……

汽车起重机的前部和后部，各有一对能收起或放下的支腿。

汽车开动的时候，支腿向上收起来；汽车停下来起重的时候把四个支腿放下，利用这种方法就可以加大支面，提高稳度所以吊上几吨重的东西也不会翻车。

3．你会打秋千吗

你喜欢打秋千吗？

也许你很喜欢却打不好。

要知道，会打秋千的人，不用别人帮助推，就能越摆越高，而不会打秋千的人则始终也摆不起来，知道这是什么原因吗？

请你仔细观察一下会打秋千高手的动作：

   他从高处摆下来的时候身子是从直立到蹲下，而从最低点向上摆时，身子又从蹲下到直立起来。

由于他从蹲下到站直时，重心升高，无形中就对自己做了功，增大了重心势能。

因而，每摆一次秋千，都使打秋千的人自身能量增加一些。

如此循环往复，总能量越积越多，秋千就摆地越来越高了。

你也试试看。

四、教学案例

第一节重力与重心

教学目标

知识与技能

1．知道力是物体间的相互作用；力使物体产生形变或使物体运动状态改变；用力的图示表达力的三要素。

2．了解重力的产生；理解重力的三要素。

3．能测量重力的大小，确定重力的方向。

4.能解释稳定等与重力相关的现象，并能应用。

过程与方法

过程：

引入问题→探究问题→得出概念→应用概念。

方法：

设问、讨论、交流等方法引导学生建立重力的概念。

使学生积极参与探究重力概念的建立过程，了解物理学的研究方法、认识物理实验的作用。

通过讨论交流，培养学生大胆质疑的能力；培养学生对比分析和交流合作的能力。

情感与价值观

观察和了解重力的有趣现象，感受自然界的奥秘，发展对科学的好奇心和求知欲。

积极参与观察和实验，认真讨论，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

通过质疑、讨论交流，，逐步养成将自己的见解与他人分享的团队精神。

目标制定依据

教材分析

学生目前状态分析

本节分三个模板，力的描述；重力三要素；重心与稳定。

（并不是完全按教材分）

“力的描述”是本节和本章的预备知识；

“重力的三要素”的分析过程是重点，其研究过程和方法也是为其他力学习作铺垫，是本节核心；

“重心与稳定”紧密联系生活，但其应用和有关现象的解释则是难点。

初中已粗浅学习了力的知识：

1.“力的描述”；

2.重力的三要素；

教学准备

积累反映“力的作用效果”的实例三个和准备演示实验三个；准备学生实验两组；设计“重心与稳定”两个有趣实验。

（具体见教材步骤）

评价标准

学生能针对问题提出自己的看法，并能举出相关实例一个以上；

学生间能积极参与问题的讨论，若能基于实例和逻辑推理而敢于质疑更好；

教师应主动参与学生的讨论，并引导他们逐步建立概念；

学生应认真观察或进行实验，填写观察或简明实验记录，并根据问题作简明的分析；

鼓励学生努力思考，勇于探索有关重力的神奇现象。

教　　学　　步　　骤

教师活动

学生活动

设计意图

可能问题及预案

一.力是什么

1.力的本质和两个作用效果

1.设问引入

A你觉得力是什么，请举例说明理由。

B.力的作用效果有哪些，举例说明。

2.引导学生归纳，并板书

一．力的描述：

1.力是物体间的相互作用

2.力的作用效果：

A.使物体形状改变

B.使物体运动状态改变。

思考→讨论→交流

1.复习有关力的描述

2.培养学生学会用实例支持自己的认知

问题：

1.可能忽略力的相互性；

2.不能将施力物体与受力物体统一在同一个物体上。

预案：

通过实例分析巩固。

2.力的三要素及力的图示

1.引导学生回顾初中所学的力的三要素和力的图示

2.设计练习：

用水平向右100N的力推地面上的箱子，请完整地表达这个力

点评两份练习而后归纳板书：

3.力的三要素：

力的大小；力的方向；力的作用点

独立思考并写出力的三要素

学生练习并改错

能区分力的图示与力的示意图

通过练习强化力的三要素，并学会规范表达力，并初步了解力的图示在物理学中的意义，并通过此理解图像表征在物理学中的应用

问题：

1.不能完整表达

2.不能规范作图

预案：

结合练习情况，有针对地点评。

若问题比较多，还可再练习。

二.重力是什么样的力

1.重力存在

A.组织学生观察图4-7、图4-8说明了什么

B.设问：

你还能举出重力存在的实例吗？

C.教师点评，而后说明并板书：

二、重力是什么样的力

1重力的产生：

重力是地球上或附近的物体由于地球吸引而使物体受到的力

指出：

地球附近的物体都会受到重力的作用

练习：

从树上落下过程的苹果受到了重力，请指出施力物体和受力物体

观察并说明

举例说明

学生思考回答

强化学生对重力存在的认识

通过举例能使学生进一步理解重力的含义

问题：

学生有可能提出月球（太空）上是否存在重力的问题

预案：

适当引导学生利用已有知识进行相关的探导

2.重力的三要素

A.大小

问题：

桌面上有一个弹簧秤，天平一套，请选择适当的器材，找出你文具盒（或其他物品）所受重力的大小，并指出你的依据。

根据学生讨论和归纳，点评并板书：

A.大小：

可以利用二力平衡，用弹簧秤称量

也可以利用G=mg求解

拓展知识：

同一物体在地球不同地方重力不同

学生进行实验，进行探究，并填写简明实验记录，说明理由。

交流讨论，归纳方法

学生阅读：

信息窗

会使用不同方法找物体的重力，也通过此探究使学生进一步了解重力与质量之间的关系

指导学生正确使用仪器，对于有困难的学生应引导其完成至少一种方法。

B.方向

提问：

你知道重力的方向吗？

请用实例作为你的依据

归纳并板书：

方向：

坚直向下。

拓展：

讲一讲生活中哪些现象和应用方面涉及到的重力竖直向下的知识

思考并回答

同学间质疑、交流

讨论

进一步加深重力方向竖直向下在生活中的应用

问题：

学生可能思维展不开，思考面窄，

预案：

引导学生大胆想，不要轻易否定。

重心

教师结合生活实际，给出重心概念，板书：

重心：

物体各部分所受重力的等效集点

思考：

请你指出下列物体的重心：

充足气的篮球、方砖、石块

指出怎么找重心（画图、操作、说明）：

规则均匀的物体重心在其几何中心。

不规则不均匀的物体重心用悬挂法

提问：

悬挂法的依据是什么

学生讨论，回答，交流

学生讨论。

问题：

找重心

预案：

讲解并操作，并布置一个课后动手作业

也可以鼓励学生利用数学知识（如微元法）进行重心的确定

三、怎样使物体稳定

A.实验引入：

图4-18

B.暂不解释现象继续演示实验：

让倾斜塔逐步倾斜，直至倒下。

C.根据学生的讨论归归纳并板书：

三、怎样才能使物体保持稳定？

物体的重力作用线在支持面内就能保持稳定

D.实验：

体验：

轻推直尺，直至翻出桌面

观察：

蜡烛跷跷板

E.举出几个生活中的稳定现象实例

讨论如何解释现象

观察：

什么时候倒下，

思考：

怎样才能保持塔稳定。

讨论交流：

稳定的条件

思考：

什么时候直尺会翻出桌面，而后用实验体验。

讨论分析现象

通过实验，造成悬念。

问题：

找稳定的条件

预案：

设计实验，充分体验。

作业设计

1.结合图4-6，自己剪一张任意形状的硬板，找出重心，并说明你的依据

2.假定我们仅知道均匀极细的长木条重心在其中点，由此分析并论证均匀长方板，均匀三角板、圆板的重心应在何处？

3.自制一个“不倒翁”或作一个“杂技演员走钢丝”的研究报告。

（任选其一）

五、作业及单元卷

1．下列说法正确的是（）

 A、甲用力把乙推倒而自己不倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用。

 B、只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力。

 C、只有运动的物体才会受到力的作用。

 D、找不到施力物体的力是不存在的。

2．下列关于力的作用效果的叙述中，正确的是（）

 A．物体的运动状态发生改变，则物体必定受到力的作用

 B．物体运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的作用

 C．力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还与力的作用点有关

 D．力作用在物体上，必定同时出现形变和运动状态的改变

3．关于重力，下列说法中正确的是（）

A、重力是由于地球对物体的吸引而产生的

 B、鸟儿在空中飞行时不受重力作用

 C、重力的方向是垂直向下的

 D、重心就是物体内最重的一点

4．一个物体重2N，那么，在下列情况下它受到的重力还是2N的是（）

 A．将它竖直向上抛起

 B．将它放到水里，它被浮起

 C．将它放到月球或木星上

 D．将它放到高速行驶的列车上

5．下列关于重心的说法中，正确的是　（）

 A．物体所受重力的作用点叫做重心

 B．物体的重心处才受到重力作用

 C．质量分布均匀的圆柱体的重心在其轴线的中点

 D．球体的重心总在球心

6、如果地面上一切物体受到的重力都消失了，则可能出现的现象是（不考虑地球自转）（）

 A、江河的水不会流动B、鸡毛和铁球都可悬浮在空中

 C、天不会下雨D、一切物体的质量都变为零

7．一杯子装满水，杯的底部有一个小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将……………………………（　　　）

A、一直下降

B、一直上升

C、先升后降

D、先降后升

参考答案：

 1、D2、ABC3、A4、ABD5、AC6、ABC7、D

2019-2020年高中物理《重力势能》导学案新人教版必修2

【课题】：

重力势能【课型】问题生成解决拓展课

【学习目标】

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．

【重点】重力势能的概念，重力势能的变化和重力做功的关系

【难点】重力势能的系统性、相对性，正负的含义

【自主导学】

+5J、-6J谁更多呢？

1、物体由于而具有的能量叫做重力势能，表达式EP=。

重力势能是量，有正负之分。

重力势能具有相对性，与参考面选择有关，式中的h是指物体重心到的高度。

通常选择作为参考面，也可以选物体系中的最低点为重力势能零点，这样可以避免出现负势能问题。

2、重力做功的特点是。

重力做正功，物体的重力势能，重力做负功（也称物体克服重力做正功）时，物体的重力势能。

用公式表示可写成。

3、势能也叫，是由决定的，因而重力势能是物体和地球组成的系统共有的。

【例题解析】

例1在高处的某一点将三个质量相同的小球以相同的速率v0分别上抛、平抛、下抛，那么以下说法正确的是（）

A、从抛出到落地过程中，重力对它们所做的功都相等

B、从抛出到落地过程中，重力对它们做功的平均功率都相等

C、三个球落地时，重力的瞬时功率相同

D、如果考虑空气阻力，则从抛出到落地过程中，重力势能变化不相等

拓展竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于小球的速度（）

A、上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功

B、上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功

C、上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率

D、上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率

例2如图所示，粗细均匀的U形管内装有总质量为m、总长度为3h的同种液体，开始时两边液面的高度差是h,管底阀门T处于关闭状态，现将阀门打开，当两管液面相等时，液体的重力势能变化了多少？

拓展本题利用了等效原理，即认为整体中只有局部液体的重心发生了变化，可以使问题简化。

某海湾共占面积1.0×107m2，涨潮时平均水深20m，此时关上水坝闸门，可使水位保持20m不变。

退潮时，坝外水位降至18m，（如图所示），利用此水坝建立一座水力发电站，重力势能转化为电能的效率为10%，每天有两次涨潮，该电站每天能发出多少电能？

【夯实基础】

关于重力势能的下列说法中正确的是（）

A．重力势能的大小只由重物本身决定

B．重力势能恒大于零

C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零

D．重力势能实际上是物体和地球所共有的

2．关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是（）

A．物体克服重力做的功等于重力势能的增加

B.在同一高度，将物体以初速度V0向不同的方向抛出到落地过程中，重力做的功相等，物体所减少的重力势能一定相等

C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功

D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体所增加的重力势能之和

一实心的正方体铁块与一实心的正方体木块质量相等，将它们放在水平地面上，下列结论正确的是（）

A．铁块的重力势能大于木块的重力势能B铁块的重力势能等于木块的重力势能

C．铁块的重力势能小于木块的重力势能D．上述三种情况都有可能

4.离地面高度（不为零）相同的两物体甲和已，已知M甲>M已，则（以地面为零势面）（）

A甲物体的势能大B已物体的势能大

C甲.已两物体的势能相等D不能判断

5.用绳子吊起质量为M的物体，当物体以加速度a匀加速上升H的高度时，物体增加的重力势能为（）

AMgHBHgH+MgaCM（g-a）DMga

【知能提升】

1、下列关于重力势能的说法中正确的是（）

A、重力势能是物体和地球所共有的

B、重力势能的变化，只跟重力做功有关系，和其它力做功多少无关

C、重力势能是矢量，在地球表面以下为负

D、重力势能的增量等于重力对物体做的功

2、关于重力做功和物体重力势能的变化，下列说法中正确的是（）

A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少

B、当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加

C、重力做功的多少与参考平面的选取无关

D、重力势能的变化量与参考平面的选取有关

3、如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处重力势能为零，则小球落地前瞬间的重力势能为（）

A.-mghB.mgH

C.mg（H+h）D.mg（H-h）

4、一实心的正方体铁块与一实心的正方体木块质量相等，将它们放在水平地面上，下列结论正确的是（以地面处重力势能为零）（）

A．铁块的重力势能大于木块的重力势能

B．铁块的重力势能等于木块的重力势能

C．铁块的重力势能小于木块的重力势能

D．上述三种情况都有可能

5、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一程中重力势能的改变量（）

A．都具有不同的数值B．都具有相同的数值

C．前者具有相同的数值，后者具有不同的数值

D．前者具有不同的数值，后者具有相同的数值

6、井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根长3m的绳子系住一个重100N的物体，若以地面为参考平面，则物体的重力势能为；若以井底面为参考平面，则物体的重力势能为。

【出类拔萃】1、一根长2m、重200N的均匀木杆，放在水平地面上，现将它的一端从地面向上抬高0.5m，另一端仍搁在地面上，则所需的功为。

若该杆系不均匀木杆，仍作相同的抬高，则所需功为（若无确定值，可写出功值的范围）。

2、在水平地面上平铺n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地叠放起来，至少需要做多少功？

参考答案

例1解析由于重力做功与路径无关，只是与初末位置高度差有关，三个小球初末位置高度差相同，所以重力做功都相等，A正确。

三个球在空中运动时间不一样，它们时间关系是t上抛＞t平抛＞t下抛，而平均功率F=W/t，所以平均功率不相等，B错。

落地时三个球的速率相等，但速度方向不同，瞬时功率P瞬=Fvcosα=mgvcosα，上抛和下抛α=00，而平抛物体落体时α≠00，故瞬时功率不相等，C错。

重力势能的变化只与重力做功有关，重力做功相等，三个球的重力势能变化应该相等，故D也错。

正确答案：

A。

拓展：

答案：

BC

例2解析液体的重力势能变化对应着其重心的位置的变化，如图所示，左右液面等高时，等效于h/2高度的液体柱下降了h/2，而其它的液体的重心没有变化。

h/2的液体柱的质量为m/6，由于重力做正功，故重力势能减少，-ΔEP=（mg/6）×h/2=mgh/12.

拓展：

答案：

4×1010J

【夯实基础】1.D2.AB3.C4.A5.A

【知能提升】1.AB2.ABC3.A4.C5.D6.－100J，700J

【出类拔萃】11.50J，0－100J12.n（n－1）mgh/2