2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 4 重力勢能課件 新人教版必修2.ppt
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4重力勢能,,1．認(rèn)識(shí)重力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)，理解重力勢能的概念，會(huì)用重力勢能的定義式進(jìn)行計(jì)算．2．理解重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，知道重力勢能具有相對(duì)性，知道重力勢能是物體和地球的系統(tǒng)共有的．,教學(xué)目標(biāo),,,【重點(diǎn)】重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系．【難點(diǎn)】重力勢能的系統(tǒng)性和相對(duì)性．,重點(diǎn)難點(diǎn),,,重力勢能及其相對(duì)性是本節(jié)的主要教學(xué)內(nèi)容．從分析重力做功與路徑無關(guān)入手，來建立重力勢能的概念，在這一環(huán)節(jié)，要讓學(xué)生親自動(dòng)手算一算這兩種情況下重力對(duì)物體做了多少功，來加深對(duì)探究過程的理解．正是因?yàn)橹亓ψ龉τ羞@樣的特點(diǎn)，才引入重力勢能的概念，對(duì)這一點(diǎn)學(xué)生會(huì)感覺比較困難．這一認(rèn)知是逐漸建立起來的，在“追尋守恒量”一節(jié)中，給出了勢能的定義，“物體勢能是物體憑借其位置而具有的能量”．啟發(fā)學(xué)生思考，請學(xué)生說一說重力勢能應(yīng)該與哪些物理量有關(guān)．經(jīng)過討論，學(xué)生會(huì)得出，重力勢能應(yīng)跟物體在地球的相對(duì)位置有關(guān)，還應(yīng)與物體受到的重力有關(guān)．,教學(xué)建議,,,本節(jié)重點(diǎn)講述重力勢能及其相對(duì)性，重力勢能的變化以及與重力做功的關(guān)系．重力做正功時(shí)，重力勢能減少，克服重力做功(重力做負(fù)功)時(shí)，重力勢能增加，關(guān)于這個(gè)關(guān)系，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)時(shí)最好能結(jié)合一些實(shí)例，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，解開學(xué)生的困惑，例如可舉例子：在自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力做正功，重力勢能減少，同時(shí)由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能增加，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．這樣做，也可以為下一節(jié)講解機(jī)械能守恒定律作好準(zhǔn)備.,教學(xué)建議,,,【導(dǎo)入一】1994年7月7日，蘇梅克列維9號(hào)彗星以60km/s的速度向木星飛馳而去．第一顆彗核撞上了木星，緊接著，其余的彗核也接二連三地向木星撞擊，這一壯烈的天體碰撞，持續(xù)了5天才宣告結(jié)束．碰撞產(chǎn)生了相當(dāng)于20億顆原子彈爆炸的威力，產(chǎn)生的火球，直徑達(dá)10km，溫度達(dá)到7000℃，產(chǎn)生的光亮在數(shù)億千米外也能拍到，騰起的蘑菇云極為壯觀，形成的塵埃云團(tuán)與地球同樣大小，并存在了幾個(gè)月之久．教師引導(dǎo)學(xué)生思考討論：為什么彗星撞擊木星時(shí)會(huì)產(chǎn)生如此大的能量呢？,新課導(dǎo)入,,,【導(dǎo)入二】(多媒體投影演示．引發(fā)學(xué)生注意，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài))打樁機(jī)的重錘從高處落下，把水泥樁打進(jìn)地里；蘋果自高處下落；飛機(jī)投彈等等．師：從剛才的畫面中，同學(xué)們想到了什么，從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度分析問題．生：重錘把水泥樁打進(jìn)地里；蘋果自高處下落；飛機(jī)投下的炸彈等物體下落過程中它們受到的重力對(duì)它們做了功．據(jù)功和能的關(guān)系，既然重力做了功，表明這些物體在沒有下落之前具有能．因?yàn)橐粋€(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，所以這個(gè)物體具有能量．,新課導(dǎo)入,,1．判斷重力做功(1)由于重力的方向是__________的，所以當(dāng)物體在水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力________．(2)當(dāng)物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，無論物體的運(yùn)動(dòng)方向是豎直向下還是斜向下，重力一定________．(3)當(dāng)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，無論物體的運(yùn)動(dòng)方向是豎直向上還是斜向上，重力一定________．2．重力做功的大小(1)重力做功的大小與物體的____________無關(guān)，只與物體的重力以及初、末位置的________有關(guān)．(2)公式：WG＝mgh＝______________．,重力做功,,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)一,豎直向下,不做功,,做正功,做負(fù)功,運(yùn)動(dòng)路徑,高度差,mgh1－mgh2,1．定義：由于mgh這個(gè)量既與______________密切相關(guān)，又恰與________的基本特征(與重力、高度有關(guān))一致，所以我們把物理量mgh叫作物體的重力勢能，常用Ep表示，即Ep＝__________．2．相對(duì)性：由于物體的高度h總是相對(duì)于某一水平面來說的，所以重力勢能是________．3．正負(fù)：重力勢能是________量，但有正、負(fù)之分，其正、負(fù)不表示方向，而表示物體位于參考平面(零勢能面)的上方還是下方，也就表示了重力勢能的大?。?．系統(tǒng)共有：由于重力是物體和地球之間的相互作用力，因此重力勢能也是屬于這個(gè)系統(tǒng)的，通常我們會(huì)簡單地說，某個(gè)物體具有重力勢能．,重力勢能,,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)二,重力做的功,勢能,mgh,相對(duì)的,標(biāo),1．當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢能________；當(dāng)重力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，物體的重力勢能________．2．重力對(duì)物體做多少功，物體的重力勢能就_____________．3．重力做功與重力勢能的關(guān)系為WG＝Ep1－Ep2.,重力做功與重力勢能變化的關(guān)系,,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)三,減少,增加,減少多少,[想一想]重力做功與路徑有關(guān)嗎？[要點(diǎn)總結(jié)]對(duì)重力做功特點(diǎn)的理解要注意以下兩點(diǎn)：1．重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑________，只與初、末位置的高度差有關(guān)，利用這一點(diǎn)在解一些往復(fù)運(yùn)動(dòng)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的復(fù)雜問題時(shí)，可省去大量中間過程，根據(jù)高度差，由功的公式一步求解，尤為方便．2．重力做的功利用重力mg乘以物體在豎直方向上的________進(jìn)行計(jì)算．,,學(xué)習(xí)互動(dòng),重力做功的計(jì)算,考點(diǎn)一,無關(guān),位移h,,學(xué)習(xí)互動(dòng),例1如圖7－4－1所示，某物塊分別沿三條不同的軌道由離地面高h(yuǎn)的A點(diǎn)滑到同一水平面上，軌道1、2是光滑的，軌道3是粗糙的，則()A．沿軌道1滑下重力做的功多B．沿軌道2滑下重力做的功多C．沿軌道3滑下重力做的功多D．沿三條軌道滑下重力做的功一樣多,,[答案]D,[解析]重力做功與路徑無關(guān)，取決于初、末位置高度差h，即WG＝mgh，m、h相同，故選項(xiàng)D正確．,,圖7－4－1,[想一想]青山綠水，這是人們對(duì)自然風(fēng)光的描述，但如果出現(xiàn)山體滑坡，將會(huì)給人們帶來巨大的災(zāi)難．靜止的山哪來如此大的能量？[要點(diǎn)總結(jié)]1．重力勢能的相對(duì)性重力勢能Ep＝mgh與參考平面的選擇________，式中的h是物體重心到參考平面的高度．重力勢能是標(biāo)量，只有大小而無方向，但有正、負(fù)之分．當(dāng)物體在參考平面以上時(shí)，重力勢能Ep為正值；當(dāng)物體在參考平面以下時(shí)，重力勢能Ep為負(fù)值．,,學(xué)習(xí)互動(dòng),重力勢能的計(jì)算,考點(diǎn)二,,,有關(guān),2．參考平面選擇的任意性選擇參考平面視處理問題的方便而定，一般可選擇______或物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所達(dá)到的最低點(diǎn)為零勢能參考平面．3．重力勢能變化的絕對(duì)性物體從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的過程中，重力勢能的變化與參考平面的選擇________，它的變化是絕對(duì)的．我們關(guān)注的是重力勢能的變化，這意味著存在能的轉(zhuǎn)化問題．,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,地面,無關(guān),,學(xué)習(xí)互動(dòng),例2如圖7－4－2所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g.假設(shè)桌面處的重力勢能為零，則小球落到地面上時(shí)，它的重力勢能為()A．mghB．mgHC．mg(h＋H)D．－mgh,,[答案]D,[解析]據(jù)題意知，已選定桌面為參考平面，則小球在最高點(diǎn)時(shí)的高度為H，小球在桌面處的高度為零，小球在地面時(shí)的高度為－h(huán)，所以小球落到地面上時(shí)，它的重力勢能為Ep＝－mgh.,,,圖7－4－2,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),[點(diǎn)評(píng)]重力勢能的大小是相對(duì)參考平面而言的，參考平面選擇不同，物體的高度不同，重力勢能的大小則不同．,,[想一想]重力勢能的變化與零勢能面的選取有關(guān)嗎？[要點(diǎn)總結(jié)]重力對(duì)物體做多少正功，物體的重力勢能就________多少；重力對(duì)物體做多少負(fù)功，物體的重力勢能就________多少．物體克服重力做的功等于物體重力勢能的增量，也就是重力做的功等于重力勢能變化量的________，即WG＝－ΔEp(注：ΔEp為末態(tài)重力勢能減去初態(tài)重力勢能)．,,學(xué)習(xí)互動(dòng),對(duì)重力勢能相對(duì)性的理解,考點(diǎn)三,,,,減少,增加,負(fù)值,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),[答案]BD,,例3(多選)如圖7－4－3所示，一個(gè)物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn)，則下列說法中正確的是()A．沿AB面重力做功多B．沿兩個(gè)面重力做的功相同C．沿AB面減少的重力勢能多D．沿兩個(gè)面減少的重力勢能相同,,[解析]對(duì)于同一物體，重力做功只與初、末位置的高度差有關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；重力做的功等于重力勢能變化量的負(fù)值，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．,,圖7－4－3,[點(diǎn)評(píng)]功是能量轉(zhuǎn)化的量度，重力做功與重力勢能變化量之間的關(guān)系要熟記，正確理解它們之間的關(guān)系對(duì)以后的學(xué)習(xí)是有幫助的．,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),[答案]98J,,例4如圖7－4－4所示，長為2m、質(zhì)量為10kg的一條鐵鏈放在水平地面上，從提起鐵鏈一端直到鐵鏈全部離開地面的瞬間，鐵鏈克服重力做功為多少？(g取9.8m/s2),,[解析]鐵鏈從初狀態(tài)到末狀態(tài)，它的重心位置升高了h＝1/2，因而鐵鏈的重力勢能增加了mgh＝mg1/2＝98J，故需克服重力做98J的功．,,[點(diǎn)評(píng)]對(duì)于鏈條類物體重力勢能及其變化的分析要研究其重心．,,圖7－4－4,備用習(xí)題,,,[答案]B,備用習(xí)題,,,備用習(xí)題,,,[答案]B,,,自我檢測,,1．(重力做功的計(jì)算)一條長為l、質(zhì)量為m的均質(zhì)繩平放在水平地面上，現(xiàn)在緩慢地把繩子提起來．設(shè)提起前半段繩子時(shí)人做的功為W1，全部提起來時(shí)人做的功為W2，則W1∶W2等于()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．1∶4,[答案]D,,,自我檢測,2．(重力勢能的理解)甲、乙兩個(gè)物體的位置如圖7－4－5所示，甲在桌面上，乙在地面上，質(zhì)量關(guān)系m甲Ep2B．Ep1下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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