普通高中物理必修2第七章《機(jī)械能守恒定律》第四節(jié)重力勢(shì)能

1、普通高中物理必修2第七章機(jī)械能守恒定律第四節(jié)重力勢(shì)能7.4 重力勢(shì)能教案教學(xué)目標(biāo)：1.知識(shí)與技能 1）理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(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關(guān) 3）知道重力勢(shì)能的相對(duì)性2.過程與方法 1）根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式2）學(xué)會(huì)從功和能的關(guān)系理解和分析物理現(xiàn)象3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀：滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣教學(xué)重點(diǎn)：重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系教學(xué)難點(diǎn)：重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性教學(xué)過程：（一）引入新課：展示圖片：美國(guó)內(nèi)華達(dá)州隕石坑(上

2、帝之眼)隕石由于運(yùn)動(dòng)而具有能量把地球砸了一個(gè)很大的坑動(dòng)能（與質(zhì)量和速度有關(guān)）新定義：物體處在一定高度時(shí)，就具有了一定的能量重力勢(shì)能。而當(dāng)它從所處的的高處落下時(shí)，這些能量就會(huì)以做功的方式釋放出什么是重力勢(shì)能呢?做一個(gè)簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)：【*實(shí)驗(yàn)用具：大燒杯一個(gè)，鐵質(zhì)自動(dòng)鉛筆，輕質(zhì)木棒一根，潮濕的沙子】做實(shí)驗(yàn)之前，和學(xué)生講明實(shí)驗(yàn)原理（物體具有能量才能夠插進(jìn)沙子里面一定的深度），以及所用器具的特性。老師做實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示給學(xué)生看，讓他們切身感受到實(shí)驗(yàn)的效果 最后引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：【物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能。】物體的重力勢(shì)能與質(zhì)量和所處高度有關(guān)，且質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大。 今天我

3、們就來學(xué)習(xí)重力勢(shì)能的相關(guān)知識(shí)。（二）新課教學(xué)： 一、重力做功（問）如圖7.4-1所示，設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m的物體，從高度是h1的位置，豎直向下運(yùn)動(dòng)到高度是h2的位置，這個(gè)過程中重力做的功多少？（學(xué)生）答：wgmgh=mgh1mgh2（問）如圖7.4-2所示，物體沿傾斜直線運(yùn)動(dòng)的距離是l，在這一過程中重力所做的功（學(xué)生）答：wgmglcos = mgh=mgh1mgh2（思考）如圖7.4-3所示，假設(shè)這個(gè)物體沿任一路徑由高度h1的起點(diǎn)a，運(yùn)動(dòng)到高度是h2的重點(diǎn)b，這個(gè)過程中重力所做的功是多少？方法點(diǎn)撥：我們把整個(gè)路徑分成許多很短的間隔aa1，a1a2，a2a3由于每一段都很小很小，它們都可以近似地看做

4、一段傾斜的直線，設(shè)每段小斜線的高度差分別是h1，h2，h3，則物體通過每段小斜線時(shí)重力所做的功分別為mgh1，mgh2，mgh3, 物體通過整個(gè)路徑時(shí)重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代數(shù)和，即wg =mgh1+mgh2+mgh3+=mg(h1+h2+h3+) = mgh=mgh1mgh21、 重力做功的特點(diǎn)：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)（高度差），而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。2、 wg =mgh1mgh2功的大小等于物重跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與物重跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差物體所受的重力mg與它所處的高度h的乘積“mgh”，可能是一個(gè)具有特殊意義的物理量

5、。與前面演示實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果比較得出重力勢(shì)能計(jì)算公式。二、重力勢(shì)能mgh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力所做的功密切相關(guān)，另一方面它隨著高度的變化而變化，它恰恰是我們要尋找的重力勢(shì)能的表達(dá)式。1、重力勢(shì)能：物體的重力勢(shì)能等于它所受到的重力與所處高度的乘積2、重力勢(shì)能的公式：ep=mgh3、重力勢(shì)能是標(biāo)量，單位：焦耳，j4、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：我們用ep1=mgh1 來表示物體在初位置時(shí)的重力勢(shì)能，用ep2=mgh2來表示物體在末位置時(shí)的重力勢(shì)能，則wgep1ep2 例：一個(gè)質(zhì)量m=1kg的小球從離地面高h(yuǎn)1=5m處自由下落，碰到地面后彈起，又上升到離地高h(yuǎn)2=4m處。求：1、下落過

6、程中重力做的功和重力勢(shì)能的變化。2、上升過程中重力做的功和重力勢(shì)能的變化。學(xué)生討論得到：當(dāng)物體由高處向低處運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做正功，物體重力勢(shì)能減少，也就是wg0，ep1ep2，重力做的功等于重力勢(shì)能的減少；當(dāng)物體從低處運(yùn)送到高處時(shí)，重力做負(fù)功(或者說物體克服重力做功)，重力勢(shì)能增加，也就是wg0，eplep2，物體克服重力做的功等于重力勢(shì)能的增加。我們知道由于高度有相對(duì)性，所以重力勢(shì)能也應(yīng)該有相對(duì)性，我們?cè)谘芯恳粋€(gè)物體重力勢(shì)能時(shí)應(yīng)該怎么辦?我們應(yīng)該也選擇一個(gè)參考平面，在這個(gè)平面上物體的重力勢(shì)能值為零。重力勢(shì)能總是相對(duì)于某個(gè)水平面來說的，這個(gè)水平面叫參考平面。參考平面選取不同，重力勢(shì)能的數(shù)值就不同?？梢姡亓?shì)能具有相對(duì)性選擇哪個(gè)水平面作為參考平面，可視研究問題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面。選擇不同的參考平面，物體的重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的，但并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問題，因?yàn)樵谟嘘P(guān)的問題中，有確定意義的是重力勢(shì)能的差值，這個(gè)差值并不因選擇不同的參考平面而有所不同。 （三）課堂總結(jié)：一、重力做功重力做功與路徑無關(guān),只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)wg =mgh1- mgh2二、重力勢(shì)能 ep = mgh1、重力勢(shì)能是標(biāo)量，正負(fù)表大小2、重力做功與重力勢(shì)能的變化wg = ep1 ep2三、重力勢(shì)能的相對(duì)性 7.4 重力勢(shì)能一、重力做功重力做功與路徑無關(guān)