教案：重力勢能

1、教案：重力勢能 重力勢能 一.教學(xué)目的： 1.能正確計(jì)算物體或物體系的重力勢能. 2.會(huì)用重力勢能的變化求重力的功。 3.復(fù)習(xí)動(dòng)能定理，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題的能力。 二.教學(xué)難點(diǎn)： 1.能正確計(jì)算物體或物體系的重力勢能. 2.會(huì)用重力勢能的變化求重力的功。 三.教學(xué)方法： 講授、練習(xí)、討論 四.教具 長方體木塊、鐵鏈、木棒等 五.教學(xué)過程： (一)復(fù)習(xí)提問，引入新課 上一節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了重力勢能的有關(guān)知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下上節(jié)所學(xué)的內(nèi)容，并回答下列問題： 1. 重力勢能是怎樣定義的?如何計(jì)算重力勢能? 2. 重力做功有何特點(diǎn)? 3. 重力勢能的變化和重力做功有何關(guān)系? 本節(jié)學(xué)

2、習(xí)用重力勢能的變化求重力的功在解題中的應(yīng)用。 頁 1 第(二)進(jìn)行新課 例題1：盤在地面上的一根不均勻的金屬鏈重G=30N，長L=1m,從一端緩慢提起至另一端恰好離開地面時(shí)需做功10J，金屬鏈重力勢能增加 J，此時(shí)金屬鏈重心位置距地面 m.如果改從另一端緩慢提起至金屬鏈恰好離地面需做功 。 學(xué)生先做，然后評(píng)講。 解析：從一端緩慢提起至另一端恰好離開地面時(shí)需做功10J，金屬鏈重力勢能增加EP=Gh1=10J, 此時(shí)金屬鏈重心位置距地面h1=0.33m. 如果改從另一端緩慢提起至金屬鏈恰好離地面需做功W2=G(L-h1)=20J. 例題2：如圖1所示，一個(gè)人通過定滑輪勻速地拉起質(zhì)量為m 的物體，當(dāng)

3、人沿水平地面從A點(diǎn)走到B點(diǎn)時(shí)，位移為S，繩子方向與豎直方向成角，原先繩子方向豎直，不計(jì)阻力，則人拉物體所做的功為多少? 解析：由于人拉繩的力的方向不確定，不能用功的定義式來計(jì)算人所做的功，須通過動(dòng)能定律來計(jì)算人所做的功。而重力的功根據(jù)重力做功的特點(diǎn)可得：WG=mgh=mg ). 由動(dòng)能定律可得：W-WG=0-0 所以人所做的功為： 。 例題3：以20m/s的初速度，從地面豎直向上拋出一物體，它上升的最大高度是18m。如果物體在運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力的大小不變，則物體在離地面多高處，物體的動(dòng)能與重力勢 頁 2 第能相等。(g=10m/s2)(以地面為零勢點(diǎn)) 解析：以物體為研究對(duì)象，畫出運(yùn)動(dòng)草圖2，

4、設(shè)物體上升到h高處動(dòng)能與重力勢能相等 此過程中，重力阻力做功，據(jù)動(dòng)能定理有： 物體上升的最大高度為H 由式，解得h=9.5m 設(shè)物體下落過程中經(jīng)過距地面h處動(dòng)能等于重力勢能，運(yùn)動(dòng)草圖如圖3所示。 據(jù)動(dòng)能定理有： 解得h=8.5m 注意：在此較復(fù)雜的問題中，應(yīng)注意不要出現(xiàn)漏解。比較好的方法就是逐段分析法。本題很容易漏解，要求學(xué)生仔細(xì)審題，問物體離地面多高處，物體動(dòng)能與重力勢相等，一般人首先是將問題變形為上升過程中什么位置動(dòng)能與重力勢能相等。而實(shí)際下落過程也有一處動(dòng)能與重力勢能相等。 例題3:有一質(zhì)量為m，邊長為a的正方體與地面之間的摩擦因素=0.3。為使它水平移動(dòng)距離a,可以采用將它翻倒或向前勻

5、速平推兩種方法。則： ( ) A.將它翻倒比平推前進(jìn)做的功少。 B.將它翻倒比平推前進(jìn)做的功多。 C.兩種情況做功一樣多。 D.翻倒時(shí)不做功。 頁 3 第解析：物體被平推著勻速前進(jìn)，推力與摩擦力相平衡。翻倒則要克服物體重力做功。 勻速平推時(shí)：F=f=mg,因而物體被平推著前進(jìn)，外力對(duì)物體所做的功為：W1=Fa=mga=0.3mga. 將物體推導(dǎo)前進(jìn) a, 如圖4所示。在翻倒過程中，立方體將繞其中一條棱(如A)轉(zhuǎn)動(dòng)。僅在使其對(duì)角線AC轉(zhuǎn)到豎直過程中(以后，稍有一傾側(cè)，立方體會(huì)在重力作用下翻倒)這個(gè)過程中外力所做的功，就是使立方體的重心O升高所增加的重力勢能，所以外力做功為：W2=EP=mg( .

6、 因而推著物體勻速前進(jìn)比翻倒前進(jìn)相同距離所做的功多。 課堂堂討論： 1.質(zhì)量為1kg的物體從靜止開始，經(jīng)過去時(shí)3S落地，落地時(shí)速度為10m/s ，若重力加速度為g=10m/s2，則在此過程中： A. 物體的重力勢能減少了50J; B. 物體的動(dòng)能增加了100J; C. 重力對(duì)物體做功150J; D. 物體克服阻力做功. 2.一彈性小球質(zhì)量為m,距地面高度為 h處以初速度V0豎直上拋，運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力為f,與地面碰撞時(shí)，能量損失不計(jì)，則它最后停在地面上重力做功為多少?它在運(yùn)動(dòng)停止前通過的總路程為多少? 頁 4 第(三)、課堂小結(jié)： 1.由于重力做功與路徑無關(guān)，只與始末兩點(diǎn)位置的高度差有關(guān)，

7、因此，在計(jì)算重力做功就不需要考慮過程，只看始末位置。這使重力功的計(jì)算變得簡便。 2.重力勢能的變化只與重力做功有關(guān)，與其它外做功情況無關(guān)。因此在計(jì)算重力勢能的變化時(shí)只看重力做功的多少即可。 (四)、課外作業(yè)： 1.用恒力F向上拉一物體，使其由地面處開始加速上升到某一高度。若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中 A.力F所做的功減去克服阻力所做的功等于重力勢能的增量 B.物體克服重力所做的功等于重力勢能的增量 C.力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于重力勢能的增量 D.力F和阻力的合力所做的功等于物體機(jī)械能的增量。 2.一人將一質(zhì)量為m的物體舉高h(yuǎn)并獲得速度V，則： A.合力對(duì)物體做功為mgh + mv2 ; B.人對(duì)物體做功為mgh + mv2 ; C.人對(duì)物體做功為mgh; D.人對(duì)物體做功為 mv2 。 3.如圖5，物體A的質(zhì)量為m，置于水平地面上，其上表面豎直連著一根輕彈簧，彈簧的自由長度為L，倔強(qiáng)系數(shù)為K，現(xiàn)將彈簧上端P緩慢地豎直上提一段距離H，使重物離開地面，這時(shí)重物的重力勢能為(設(shè)地面的重力勢能為零)： 頁 5 第A.mg(H ) B.mg(H +mg/k) C.mg(H ) D.