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2019-2020年高中物理《重力勢(shì)能》教案10 新人教版必修2 一、教學(xué)目的： 1．理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行計(jì)算． 　　2．理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系．知道重力做功與路徑無(wú)關(guān)． 　　3．知道重力勢(shì)能的相對(duì)性． 　　4．了解彈性勢(shì)能． 二、重難點(diǎn)： 1．重力勢(shì)能以及重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系. 2．理解重力勢(shì)能的相對(duì)性. 三、教學(xué)方法： 演示實(shí)驗(yàn)、分析推理、講授討論. 四、教具： 輕重不同的重錘一個(gè)、木樁、沙箱、橡皮筋. 五、教學(xué)過(guò)程： （一）引入新課： 大家知道水力發(fā)電站是利用水來(lái)發(fā)電的，水是利用什么能來(lái)發(fā)電的呢？學(xué)習(xí)這節(jié)課后，我們將會(huì)了解這個(gè)問(wèn)題。 通過(guò)前面對(duì)功和能的關(guān)系的學(xué)習(xí)，我們知道怎樣判斷一個(gè)物體具有能量：一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量。 演示重錘從高處落下，把木樁打進(jìn)沙箱中，說(shuō)明重錘對(duì)木樁做了功，舉高的重錘具有能量。我們把重錘由于被學(xué)舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。本節(jié)課將學(xué)習(xí)重力勢(shì)能的有關(guān)知識(shí)。 （二）進(jìn)行新課： 重力勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)呢？ 演示實(shí)驗(yàn)1：演示由質(zhì)量不同的重錘從相同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，引導(dǎo)學(xué)生分析得出：質(zhì)量越大的重錘具有的重力勢(shì)能越大。 演示實(shí)驗(yàn)2：演示用同一重錘從不同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，引導(dǎo)學(xué)生得出：重錘高度越大，具有的重力勢(shì)能越大。 怎樣定量地表示重力勢(shì)能呢？ 把一個(gè)物體舉高，要克服重力做功，同時(shí)物體的重力勢(shì)能增加。一個(gè)物體從高處下落，重力做功，同時(shí)重力勢(shì)力能減小?？梢?jiàn)重力勢(shì)能跟重力做功有密切關(guān)系。 如圖1所示，設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m的物體，從高度為h1的A點(diǎn)下落到高度為h2的B點(diǎn)，重力所做的功為： WG=mgΔh=mgh1-mgh2 我們可以看出WG等于mgh這個(gè)量的變化。在物理學(xué)中就用這個(gè)物理量表示物體的重力勢(shì)能。重力勢(shì)能用EP來(lái)表示。 h1 h2 Δh A B 圖1 1．重力勢(shì)能 （1）定義：由于物體被舉高而具有的能量。 （2）重力勢(shì)能的計(jì)算式：EP=mgh. 即物體的重力勢(shì)能等于物體的重量和它的高度的乘積。 （3）重力勢(shì)能是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國(guó)際單位中 都是焦耳(J) 2．對(duì)EP=mgh的理解： （1）式中h應(yīng)為物體重心的高度。 （2）重力勢(shì)能具有相對(duì)性，是相對(duì)于選取的參考面而言的。因此在計(jì)算重力勢(shì)能時(shí)，應(yīng)該明確選取零勢(shì)面。 （3）重力勢(shì)能可正可負(fù)，在零勢(shì)面上方重力勢(shì)能為正值，在零勢(shì)面下方重力勢(shì)能為負(fù)值。 （4）選取不同的零勢(shì)面，物體的勢(shì)能值是不同的，但勢(shì)能的變化量不會(huì)因零勢(shì)面的不同而不同。 3．重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析：課本圖7-16中，重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能了。重力勢(shì)能的變化是否在任意情況下都等于重力所做的功？重力做功有什么特點(diǎn)？ 討論1：物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)過(guò)程中，如果受阻力作用，重力做的功與重力勢(shì)能變化之間的關(guān)系是怎樣的？ 物體下落受到阻力，只影響物體動(dòng)能的變化，不影響重力的功，重力勢(shì)能的變化只與A、B兩點(diǎn)的高度差有關(guān)。 WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2. 物體減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功，但由于要克服阻力做功，減少的重力勢(shì)能沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 h1 h2 Δh A B 圖3 C 討論2：若物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)后，再平移到與B點(diǎn)等高的C點(diǎn)，重力做的功是多少？重力做功與重力勢(shì)能之間的關(guān)系又如何？如圖3所示。 物體由B到C過(guò)程中重力不做功，重力勢(shì)能也不變化，因此物體由A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中，重力的功仍是WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2. 物體減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功。 討論3:若物體是從A點(diǎn)沿斜面滑到與B點(diǎn)等高的C點(diǎn)，上 述關(guān)系是否成立？ 設(shè)AC之間長(zhǎng)為S，且與水平方向成θ角。 重力做功WG=Fssinθ=mgh1-mgh2 由此發(fā)現(xiàn)重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只跟初末位置高度有關(guān)，物體減少的重力勢(shì)能仍等于重力所做的功。 討論4:物體從B點(diǎn)分別勻速、加速、減速上升到A點(diǎn)，上述關(guān)系又是如何呢？ 無(wú)論物體從B點(diǎn)上升到A點(diǎn)是勻速、加速、減速，重力都做負(fù)功，且都等于物體重力與初末位置高度差的乘積。而重力勢(shì)能都增加，增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功。但這三種情況中，由于所受拉力不同，物體動(dòng)能的變化量等于合外力的功，動(dòng)能變化量不相同。 師生共同總結(jié)出重力勢(shì)能變化只與重力做的功有關(guān)，兩者關(guān)系如下： 當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減少。減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功。 當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做負(fù)功，即物體克服重力做功，重力勢(shì)能增加。增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功。 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出重力做功的特點(diǎn)： 4．重力做功的特點(diǎn)：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。 演示實(shí)驗(yàn)3:演示張緊的橡皮筋把紙團(tuán)射出去，說(shuō)明發(fā)生彈性形變的橡皮筋能夠做功，因而具有能量------這種能量稱為彈性勢(shì)能。 5．彈性勢(shì)能：發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν饨缱龉?，我們把物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢(shì)能叫彈性勢(shì)能。 引導(dǎo)學(xué)生舉些具有彈性勢(shì)能物體的實(shí)例。如張緊的弓、卷緊的發(fā)條、位伸或壓縮的彈簧、擊球時(shí)的網(wǎng)球拍等都具有彈性勢(shì)能。初步了解彈簧所具有彈性勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)。 分析：彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度越大，恢復(fù)原狀時(shí)對(duì)外做的功就越多，彈簧的彈性勢(shì)能就越大。彈簧的彈性勢(shì)能不跟彈簧的勁度有關(guān)，被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度相同時(shí)，勁度越大的彈簧彈性勢(shì)能越大。 重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能是由相互作用物體的相對(duì)位置決定的，所以勢(shì)能又叫位能。今后還將學(xué)習(xí)其它形式的勢(shì)能。 【例題2】沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物體到頂端，以下說(shuō)法中正確的是： A．沿著坡度小、長(zhǎng)度大的斜面上升克服重力做的功多； B．沿長(zhǎng)度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多； C．沿長(zhǎng)度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多； D．上述幾種情況重力做功同樣多。 學(xué)生先做，老師再評(píng)講。正確答案為D。 （三）課堂小結(jié)： 1．重力勢(shì)能：由于物體被舉高而具有的能量；重力勢(shì)能的計(jì)算式：EP=mgh.，即物體的重力勢(shì)能等于物體的重量和它的高度的乘積；重力勢(shì)能是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國(guó)際單位中都是焦耳。 2．重力做功的特點(diǎn)：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。 3．彈性勢(shì)能：發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν饨缱龉?，我們把物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢(shì)能叫彈性勢(shì)能。 （四）課外作業(yè)： 1．復(fù)習(xí)歸納本節(jié)課內(nèi)容。 2．思考課本練習(xí)四第（1）、（3）題。 3．練習(xí)四第(2)、(4)、(5)題上交。