2019-2020年人教版高中物理必修二教案：7-4 重力勢能.doc

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2019-2020年人教版高中物理必修二教案：7-4 重力勢能 【教學目標】 一、知識目標 1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算. 2.理解重力勢能的變化和重力做功的關系，知道重力做功與路徑無關. 3.知道重力勢能的相對性. 4.了解彈性勢能. 二、能力目標 1.根據(jù)功和能的關系，推導出重力勢能的表達式. 2.學會從功和能的關系上解釋和分析物理形象. 【教學重點】 重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關系. 【教學難點】 重力勢能的系統(tǒng)性和相對性 【探究學習】 一、復習導入 教師：打樁機的重錘從高處落下時，可以把水泥樁打進地里，為什么? 學生：因為重錘具有重力勢能. 教師：那么什么是重力勢能? 學生：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能. 演示實驗： 在一個透明的玻璃容器內裝上沙子. 實驗一：用一個鐵球從不同高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度. 實驗二：用大小不同的兩個鐵球從同一高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度. 學生回答觀察到的現(xiàn)象： 在實驗一中，鐵球的釋放高度越大，鐵球落在沙子中的深度越大. 在實驗二中，質量大的鐵球落在沙子中的深度大. 教師：通過上述演示，我們可以定性得到：重力勢能跟物體的質量和高度都有關系，且物體的質量越大，高度越大，重力勢能就越大. 引入：那么，怎樣定量地表示重力勢能呢? 板書課題：重力勢能 二、新課教學 (一)重力勢能 1.教師舉例 把一個質量為ｍ的物體豎直向上拋出，在它上升和下落的過程中，重力分別做什么功?重力勢能如何變化? 學生：上升過程中，物體克服重力做功 (重力做負功).物體的重力勢能增大. 下落過程中，重力做正功，物體的重力勢能減小. 教師：前邊我們學過了功和能之間的關系，我們知道力對物體做了多少功，物體的能量就將變化多少，那么同學們認為重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關系? 學生：重力所做的功等于物體重力勢能的變化. 2.上邊我們定性分析了重力所做的功等于物體重力勢能的變化，下邊我們再來分析一個例子： ①用投影片出示問題： 質量為ｍ的物體從高度為ｈ１的A點下落到高度為ｈ2的B點，重力所做的功為多少? ②學生求解得到： 重力所做的功為：WG＝ｍｇΔｈ＝ｍｇ（ｈ１－ｈ２） ③教師：前邊我們結合功和能的關系分析得到重力所做的功等于物體重力勢能的變化，而我們經過推導又得到重力所做的功等于ｍｇｈ這個量的變化，所以在物理學中就用ｍｇｈ這個式子來表示物體的重力勢能. 板書：EＰ＝mgh EＰ物體的重力勢能焦（J） ｍ→物體的質量千克（kg） ｇ→重力加速度→(米每二次方秒)s2/ｍ ｈ→物體的高度→米（ｍ） ④推導重力勢能的單位： ∵１kgｍ/s2ｍ＝１Ｎｍ＝１J ∴重力勢能的單位是焦耳，并把上述板書補充完整. ⑤重力勢能是標量 3.據(jù)重力做功與重力勢能變化之間的關系進行討論： ①教師：我們用來表示物體在初位置的重力勢能，用來表示物體在末位置的重力勢能，則 ②學生討論得到： 當物體由高處運動到低處時，ｈ１>ｈ2，WＧ>０ ∴ 當物體由低處運動到高處時，ｈ１<ｈ2，WＧ<０ ∴ ③教師總結：重力做正功時，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力所做的功. 物體克服重力做功(重力做負功)時，重力勢能增加，增加的重力勢能等于物體克服重力所做的功. 4.討論：如圖所示，物體從高為h1處運動到高為ｈ2處，運動的路徑有無數(shù)條，討論在這些運動過程中，重力所做的功是否相同. 學生：重力所做的功相同，因為重力所做的功等于重力勢能的減少量，而重力勢能的減少量ｍｇ（ｈ１－ｈ2）是一定的. 教師：由此得到：重力所做的功只跟物體初位置的高度ｈ１和末位置的高度ｈ2有關，跟物體運動的路徑無關. (二)重力勢能的相對性 教師：有一個物體放在三樓頂，每層樓高ｈ，則該物體的重力勢能為多大? 學生：3mgh；mgh；2mgh. 教師：同一個物體的重力勢能，為什么會有三個不同的值呢? 學生：是由于所選高度的起點不同而造成的. 教師：我們把所選高度的起點處的平面叫參考平面，第一位同學以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢能為3mgh，第二位同學是以三樓地面為參考平面，則物體的重力勢能為mgh，同理第三位同學是以二樓地面作為參考平面，得到的重力勢能為2mgh. 板書：①參考平面的選取是任意的. ②選取不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的. ③通常選地面為參考平面. (三)彈性勢能 1.演示 裝置如圖所示：將一彈簧壓縮不同程度：觀察現(xiàn)象. 取一個硬彈簧，一個軟彈簧，分別把它們壓縮相同程度，觀察現(xiàn)象. 2.學生敘述實驗現(xiàn)象 實驗一中：當彈簧壓縮程度越大時，彈簧把木塊推的越遠. 實驗二中：兩根等長的軟、硬彈簧，壓縮相同程度時，硬彈簧把木塊彈出的遠. 3.上述實驗中，彈簧被壓縮時，要發(fā)生形變，在恢復原狀時能夠對木塊做功，我們說彈簧具有能，這種能叫彈性勢能. 板書：發(fā)生形變的物體，在恢復原狀時能夠對外做功，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢能. 4.教師：同學們能舉幾個物體具有彈性勢能的例子嗎? 學生：卷緊的發(fā)條，被拉伸或壓縮的彈簧，拉彎的弓、擊球時的網球拍或羽毛球拍、撐桿跳高時的撐桿等. 5.教師分析上述各例中彈性勢能和形變程度之間的關系，學生總結得到： 形變程度越大，彈性勢能也越大. 6.教師：到現(xiàn)在為止，我們已學習了兩種勢能：重力勢能和彈性勢能. 對于重力勢能，其大小由地球和地面上物體的相對位置決定，對于彈性勢能，其大小由形變程度決定，而形變程度不同，發(fā)生形變的物體的各部分相對位置也會發(fā)生變化，得到： ①勢能也叫位能. ②勢能具有系統(tǒng)性：重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的，彈性勢能是物體的 各部分所共有的. 三、鞏固練習 用投影片出示思考題： 1.關于重力做功和物體的重力勢能，下列說法中正確的是 A.當重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少 B.物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加 C.地球上任何一個物體的重力勢能都有一個確定值 D.重力做功的多少與參考平面的選取無關 2.物體在運動過程中，克服重力做功為50 J，則 A.重力做功為50 J B.物體的重力勢能一定增加50 J C.物體的動能一定減少50 J D.重力做了50 J的負功 3.以40 ｍ/s的初速度豎直向上拋出一個物體，經過ｔ秒后，物體的重力勢能是動能的3倍，ｇ＝10 ｍ/s2，則ｔ的大小為 A.2秒 B.3秒 C.4秒 D.5秒 參考答案： 1.ABD2.BD3.A 【課堂小結】 本節(jié)課我們學習了： 1.勢能由物體間的相互作用而產生，由它們的相對位置而決定. 2.勢能是標量，單位是焦耳. 1.物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積→EＰ＝mgh 2.重力勢能是標量，是狀態(tài)量 3.重力勢能是物體和地球共有的，常稱為物體的重力勢能. 4.重力勢能是具有相對性(相對于參考平面) 5.單位：焦(J) 6.重力做功與路徑無關，與初、末位置有關 1.發(fā)生彈性形變的物體，在恢復原狀時能夠對外做功，物體具有能量，這種能量叫彈性勢能. 2.彈性勢能與形變大小有關 3.重力對物體所做的功與物體的運動路徑無關，只跟物體運動的始、末位置有關，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢能之差. 4.重力勢能是地球和地面上的物體共同具有的，一個物體的重力勢能的大小與參考平面的選取有關. 【板書設計】