2019-2020年高中物理《重力勢(shì)能》教案5 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理《重力勢(shì)能》教案5 新人教版必修2 一、教學(xué)目標(biāo) 1.知道重力勢(shì)能的定義。理解重力勢(shì)能的計(jì)算公式,知道重力勢(shì)能是標(biāo)量,單位是焦耳。 2.理解重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系。 3.知道重力勢(shì)能的值是相對(duì)的,理解重力勢(shì)能正負(fù)的含義。 4.了解彈性勢(shì)能,知道彈簧的彈性勢(shì)能的決定因素。 5.從能的轉(zhuǎn)化角度和功能關(guān)系來(lái)解釋和分析物理現(xiàn)象 二、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法 1.重點(diǎn):重力勢(shì)能大小的確定 2.難點(diǎn):重力勢(shì)能的相對(duì)性的理解,參考平面的選擇方法。 3.疑點(diǎn):如何理解重力對(duì)物體做功等于物體重力勢(shì)能增量的負(fù)值。 4.教學(xué)方法 (1).演繹推導(dǎo)物體重力勢(shì)能的定義表達(dá)方式。 (2).類比分析,舉例釋疑。 三、教具學(xué)具準(zhǔn)備 彈簧、鐵球、木球、玻璃缸、細(xì)沙、長(zhǎng)木板,木塊 四、教學(xué)步驟 【引入新課】 介紹:俄羅斯“和平號(hào)”空間站于2001年3月23日北京時(shí)間14時(shí)0分12秒所有殘片都已成功安全地墜入預(yù)定的南太平洋海域,墜毀過(guò)程極為壯觀美麗,137噸的龐然大物分解燃燒,天空中出一條條長(zhǎng)長(zhǎng)的金色軌跡.這是一個(gè)完美的告別,“和平號(hào)”的15年風(fēng)雨歷程將成為人類永恒的記憶.“和平號(hào)”的功績(jī)將永載史冊(cè). 現(xiàn)提問(wèn):“和平號(hào)”空間站墜落時(shí),為什么會(huì)燃燒? 碎片燃燒時(shí),溫度可達(dá)3000℃,其能量由什么能量轉(zhuǎn)化而來(lái)? 【講授新課】 1.重力勢(shì)能 (l)定義:物體由于被舉高而具有的能量. 演示實(shí)驗(yàn),用木球和鐵球先后從同一高度處自由下落,落入玻璃缸中的細(xì)沙中,觀察到什么現(xiàn)象?這說(shuō)明了什么?(鐵球深入細(xì)砂中的距離比木球要長(zhǎng),這說(shuō)明,質(zhì)量大的物體在相同的高度時(shí),重力勢(shì)能大,克服細(xì)砂阻力做功要多) 用鐵球在不同的高度處自由下落,先后落入玻璃缸中的細(xì)砂里,觀察到什么現(xiàn)象,這又說(shuō)明了什么?(鐵球在比較高的地方落下來(lái),深入砂中的距離也比較長(zhǎng),這說(shuō)明,同一個(gè)物體在比較高的地方重力勢(shì)能較大,克服細(xì)砂阻力做功要多) 綜上所述,物體的重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量和物體所處的高度有關(guān). 現(xiàn)在來(lái)推導(dǎo)重力勢(shì)能的定量表達(dá)式:投球的質(zhì)量為m,從高度為的A點(diǎn)下落到高度為的B點(diǎn),如圖所示,重力所做的功為 (2)重力勢(shì)能的表述式 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,也是狀態(tài)量,其單位為J 2.重力做功的特點(diǎn) (1)、重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與物體的始末位置的高度差和重力大小有關(guān)。 (2)、重力做功的大小WG=mgh,h為始末位置的高度差。 (3)、重力做正功,物體重力勢(shì)能減少;重力做負(fù)功,物體重力勢(shì)能增加。 例1、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.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少 D.上述幾種情況重力做功同樣多 解析:重力做功的特點(diǎn)是,重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的具體路徑無(wú)關(guān),只與初末位置物體的高度差有關(guān),不論是光滑路徑或粗糙路徑,也不論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng),只要初末位置的高度差相同,重力做功就相同。因此,不論坡度大小、長(zhǎng)度大小及粗糙程度如何,只要高度差相同,克服重力做的功就一樣多,故選D。 例2 一質(zhì)量為5kg的小球從5m高處下落, 碰撞地面后彈起, 每次彈起的高度比下落高度低1m, 求:小球從下落到停在地面的過(guò)程中重力一共做了多少功? (g=9.8m/s2) 解析:小球下落高度為5m ,重力做功與路徑無(wú)關(guān)。 3.重力勢(shì)能的理解 (1)重力勢(shì)能具有系統(tǒng)性:由物體和地球的相對(duì)位置所決定的能叫重力勢(shì)能,它是物體和地球共有的。 (2)重力勢(shì)能具有相對(duì)性:重力勢(shì)能Ep=mgh式中h是物體到參考平面的高度,參考平面的選取會(huì)影響重力勢(shì)能的值,在參考平面內(nèi),物體的重力勢(shì)能為零;在參考平面上方的物體,重力勢(shì)能為正值;在參考平面下方的物體,重力勢(shì)能為負(fù)值。 (3)重力勢(shì)能變化具有絕對(duì)性:盡管重力勢(shì)能的大小與參考平面的選擇有關(guān),但重力勢(shì)能的變化量都與參考平面的選擇無(wú)關(guān),這體現(xiàn)了它的不變性(絕對(duì)性)。 (4) 重力勢(shì)能是標(biāo)量,但有正負(fù),且正負(fù)能反映和比較重力勢(shì)能的大小。 3.彈性勢(shì)能 演示實(shí)驗(yàn):把水平放置的輕彈簧一端固定,另一端系一木塊,壓(或拉)木塊,使彈簧縮短(或伸長(zhǎng))再釋放木塊,讓彈簧的作用力帶動(dòng)木塊在水平面上運(yùn)動(dòng). 可知,發(fā)生彈性形變的物體能對(duì)外界做功,因而具有能量,這種能量就叫彈性勢(shì)能,它存在于發(fā)生彈性形變的物體之中. 舉出除彈簧以外的彈性勢(shì)能存在的實(shí)例 彈性勢(shì)能的大小,與物體的性質(zhì)(如勁度系數(shù))和形變量有關(guān),可用實(shí)驗(yàn)演示彈簧形變量越大對(duì)外界做功可越多來(lái)說(shuō)明. 勢(shì)能又叫位能,它是由相互作用的物體的相對(duì)位置決定.機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的勢(shì)能是重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的統(tǒng)稱. 【同步檢測(cè)】 1.關(guān)于重力勢(shì)能的理解,下列說(shuō)法正確的是 A.重力勢(shì)能是一個(gè)定值 B.當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí),物體的重力勢(shì)能減少 C.放在地面上的物體,它的重力勢(shì)能一定等于0 D.重力勢(shì)能是物體和地球共有的,而不是物體單獨(dú)具有的 2.以下說(shuō)法中,正確的是: A.重力勢(shì)能大的物體,離地面高度大; B.重力勢(shì)能大的物體,所受重力一定大; C.重力勢(shì)能大的物體,質(zhì)量不一定大; D.重力勢(shì)能大的物體,速度不一定大。 3.質(zhì)量相同的實(shí)心木球和銅球,放在同一水平桌面上,則它們的重力勢(shì)能是: A.木球大; B.銅球大; C.一樣大; D.不能比較。 4.以下敘述中正確的是: A.重力對(duì)物體做功越多,物體的重力勢(shì)能越少; B.物體克服重力做功越多,物體的重力勢(shì)能越少; C.重力對(duì)物體不做功,物體的重力勢(shì)能一定為零; D.物體沒(méi)克服重力做功,物體的重力勢(shì)能不一定為零。 2-4-2 5. 如圖2-4-2所示,桌面離地高為h,質(zhì)量為m的小球從離桌面高為H處自由下落,不計(jì)空氣阻力,假設(shè)桌面為零勢(shì)能的參考平面,則小球在圖示位置處的重力勢(shì)能 ( ) A、mgh B、mgH C、mg(H+h) D、mg(H-h) 6.物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,克服重力做功50J,則( ) A.重力做功為50J B.物體的重力勢(shì)能一定增加50J C.物體的重力勢(shì)能一定減小50J D.重力做功為-50J 7.用起重機(jī)將質(zhì)量為m的物體勻速地吊起一段距離,那么作用在物體上各力的做功情況應(yīng)該是下面的哪種說(shuō)法 A.重力做正功,拉力做負(fù)功,合力做功為零 B.重力做負(fù)功,拉力做正功,合力做正功 C.重力做負(fù)功,拉力做正功,合力做功為零 D.重力不做功,拉力做正功,合力做正功 8.井深8m,井上支架高為2m,在支架上用一根3m長(zhǎng)的繩子系住一個(gè)重100N的物體,則物體的重力勢(shì)能是(以地面為參考平面)( ) A.100J B.700J C.-100J D.無(wú)法確定 9.甲、乙兩物體,,從很高的同一處自由下落2s,重力做功之比________,對(duì)地面的重力勢(shì)能之比________. 2-4-3 10.如圖2-4-3所示,質(zhì)量為m的物體,放于水平面上,物體上豎直固定一長(zhǎng)度為l、勁度系數(shù)為h的輕質(zhì)彈簧,現(xiàn)用手拉住彈簧上端P緩慢向上提,使物體離開(kāi)地面上升一段距離在這一過(guò)程中,若P端上移的距離為H,求物體重力勢(shì)能的增加量. 同步檢測(cè)答案 1.BD 2.CD 3.A 4.AD 5.B 6.BD 7.C 8.C 9.5:1,5:1 10. 背景知識(shí)與課外閱讀 :用能量最低原理求解兩例物理題 高中化學(xué)中講到“能量最低原理”在不違背泡利原理的情況下,核外電子總是盡先安排布在能量最低的軌道上,電子在該軌道上,處于穩(wěn)定狀態(tài),其實(shí),能量最低原理也適用于物體系物體系的穩(wěn)定狀態(tài)與系統(tǒng)的勢(shì)能有關(guān),勢(shì)能越小則狀態(tài)越穩(wěn)定.物體系在不受外力的情況下,總處在勢(shì)能最小的狀態(tài),即穩(wěn)定狀態(tài).下面利用能量最低原理,求解兩例物理題. [例1] 一質(zhì)量均勻不可伸長(zhǎng)的繩索,重為 G ,A、B兩端固定在天花板上,如圖所示.今在最低點(diǎn)C施加一豎直向下的力將繩拉至D點(diǎn),在此過(guò)程中,繩索AB的重心位置( ) A.逐漸升高 B.逐漸降低 C.先降低后升高 D.始終不變 解析:由能量最低原理知,物體在靜止情況下,總處于能量最低狀態(tài)(即穩(wěn)定狀態(tài)).該狀態(tài)下重力勢(shì)能最?。适┝后,細(xì)繩重心上升,故選答案A. [例2] 如圖所示.容器A、B中各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞,活塞下面是水.大氣壓恒定,A、B底部由帶閥門(mén)K的管道相連,整個(gè)裝置與外界絕熱,原先A中的水面比B中的高,打開(kāi)閥門(mén),使A中的水逐漸向B中流,在這個(gè)過(guò)程中( ) A.大氣壓力對(duì)水做功,水的內(nèi)能增加 B.水克服大氣壓力做功,水的內(nèi)能不變 C.大氣壓力對(duì)水不做功,水的內(nèi)能不變 D.大氣壓力對(duì)水不做功,水的內(nèi)能增加 解析:由能量最低原理可知,打開(kāi)閥門(mén)見(jiàn)水達(dá)到平衡時(shí)應(yīng)具有最小勢(shì)能,故在打開(kāi)閥門(mén)至平衡過(guò)程中,水的重力勢(shì)能減?。钟深}意知整個(gè)裝置與外界絕熱,因此由能量守恒得,重力勢(shì)能的減少量轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能.故選答案D.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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