2019-2020年人教版高中物理必修二教案：7-4 重力勢能.doc

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(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān).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(guān)系，推導出重力勢能的表達式.2.學會從功和能的關(guān)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(guān)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(nèi)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(zhì)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(zhì)量和高度都有關(guān)系，且物體的質(zhì)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(zhì)量為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(guān)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(guān)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：用投影片出示問題：質(zhì)量為的物體從高度為的A點下落到高度為2的B點，重力所做的功為多少?學生求解得到：重力所做的功為：WG（）教師：前邊我們結(jié)合功和能的關(guān)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(jīng)過推導又得到重力所做的功等于這個量的變化，所以在物理學中就用這個式子來表示物體的重力勢能.板書：EmghE物體的重力勢能焦（J）物體的質(zhì)量千克（kg）重力加速度(米每二次方秒)s2/物體的高度米（）推導重力勢能的單位：kg/s2J重力勢能的單位是焦耳，并把上述板書補充完整.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(guān)系進行討論：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，則學生討論得到：當物體由高處運動到低處時，>2，W> 當物體由低處運動到高處時，<2，W< 教師總結(jié)：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2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（2）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和末位置的高度2有關(guān)，跟物體運動的路徑無關(guān).(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，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：參考平面的選取是任意的.選取不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的.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?qū)δ緣K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?qū)ν庾龉?，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(wǎng)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(guān)系，學生總結(jié)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：勢能也叫位能.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(guān)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(guān)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 JB.物體的重力勢能一定增加50 JC.物體的動能一定減少50 JD.重力做了50 J的負功3.以40 /s的初速度豎直向上拋出一個物體，經(jīng)過秒后，物體的重力勢能是動能的3倍，10 /s2，則的大小為A.2秒B.3秒C.4秒D.5秒?yún)⒖即鸢福?.ABD2.BD3.A【課堂小結(jié)】本節(jié)課我們學習了：1.勢能由物體間的相互作用而產(chǎn)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Emgh2.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(guān)，與初、末位置有關(guān)1.發(fā)生彈性形變的物體，在恢復原狀時能夠?qū)ν庾龉?，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(guān)3.重力對物體所做的功與物體的運動路徑無關(guān)，只跟物體運動的始、末位置有關(guān)，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(guān).【板書設(shè)計】