5.4重力勢(shì)能　教案(薦)

1、重力勢(shì)能教學(xué)設(shè)計(jì)本節(jié)教材分析本節(jié)講述重力勢(shì)能及其相對(duì)性，重力勢(shì)能的變化以及與重力做功的關(guān)系.重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，克服重力做功(重力做負(fù)功)時(shí)，重力勢(shì)能增加，關(guān)于這個(gè)關(guān)系，由于與動(dòng)能定理的表述不一致，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)時(shí)最好能結(jié)合一些實(shí)例，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，解開學(xué)生的困惑，例如可舉在自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力做正功，重力勢(shì)能減少，同時(shí)由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能增加.重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這樣做，也可以為下一節(jié)講解機(jī)械能守恒定律做好準(zhǔn)備.關(guān)于重力做功與路徑無關(guān)和彈性勢(shì)能的教學(xué)：只要求學(xué)生知道即可教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)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

2、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4.了解彈性勢(shì)能二、能力目標(biāo)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)系上解釋和分析物理形象三、德育目標(biāo)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)方法實(shí)驗(yàn)觀察法、分析歸納法、講練法教學(xué)用具鐵球(大小、質(zhì)量均不同的兩個(gè))、透明玻璃容器、沙子、投影片教學(xué)過程用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(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

3、路徑無關(guān)3.知道重力勢(shì)能的相對(duì)性4.了解彈性勢(shì)能學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程：一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入教師：打樁機(jī)的重錘從高處落下時(shí)，可以把水泥樁打進(jìn)地里，為什么?學(xué)生：因?yàn)橹劐N具有重力勢(shì)能教師：那么什么是重力勢(shì)能?學(xué)生：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能演示實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)透明的玻璃容器內(nèi)裝上沙子實(shí)驗(yàn)一：用一個(gè)鐵球從不同高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度實(shí)驗(yàn)二：用大小不同的兩個(gè)鐵球從同一高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度學(xué)生回答觀察到的現(xiàn)象：在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shì)能跟物體的質(zhì)量和高度都有關(guān)系，且物體

4、的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢(shì)能就越大引入：那么，怎樣定量地表示重力勢(shì)能呢?板書課題：重力勢(shì)能二、新課教學(xué)(一)重力勢(shì)能1.教師舉例把一個(gè)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(shì)能如何變化?學(xué)生：上升過程中，物體克服重力做功(重力做負(fù)功).物體的重力勢(shì)能增大下落過程中，重力做正功，物體的重力勢(shì)能減小教師：前邊我們學(xué)過了功和能之間的關(guān)系，我們知道力對(duì)物體做了多少功，物體的能量就將變化多少，那么同學(xué)們認(rèn)為重力所做的功與物體重力勢(shì)能的變化之間有什么關(guān)系?學(xué)生：重力所做的功等于物體重力勢(shì)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(shì)能的變化，下邊我們?cè)賮矸治鲆?/p>

5、個(gè)例子：用投影片出示問題：質(zhì)量為的物體從高度為的A點(diǎn)下落到高度為2的B點(diǎn)，重力所做的功為多少?學(xué)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(shì)能的變化，而我們經(jīng)過推導(dǎo)又得到重力所做的功等于這個(gè)量的變化，所以在物理學(xué)中就用這個(gè)式子來表示物體的重力勢(shì)能板書：EmghE 物體的重力勢(shì)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(dǎo)重力勢(shì)能的單位：kg·/s2··J重力勢(shì)能的單位是焦耳，并把上述板書補(bǔ)充完整重力勢(shì)能是標(biāo)量3.據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化之間的關(guān)系進(jìn)行討論：教師：我們用

6、 來表示物體在初位置的重力勢(shì)能，用 來表示物體在末位置的重力勢(shì)能，則 學(xué)生討論得到：當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，>2，W>  當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，<2，W<  教師總結(jié)：重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功物體克服重力做功(重力做負(fù)功)時(shí)，重力勢(shì)能增加，增加的重力勢(shì)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(yùn)動(dòng)到高為2處，運(yùn)動(dòng)的路徑有無數(shù)條，討論在這些運(yùn)動(dòng)過程中，重力所做的功是否相同學(xué)生：重力所做的功相同，因?yàn)橹亓λ龅墓Φ扔谥亓?shì)能的減少量，而重力勢(shì)能的減少量（2）是一定的教師：由此得到：重力所做的功

7、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(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)(二)重力勢(shì)能的相對(duì)性教師：有一個(gè)物體放在三樓頂，每層樓高，則該物體的重力勢(shì)能為多大?學(xué)生：3mgh；mgh；2mgh教師：同一個(gè)物體的重力勢(shì)能，為什么會(huì)有三個(gè)不同的值呢?學(xué)生：是由于所選高度的起點(diǎn)不同而造成的教師：我們把所選高度的起點(diǎn)處的平面叫參考平面，第一位同學(xué)以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢(shì)能為3mgh，第二位同學(xué)是以三樓地面為參考平面，則物體的重力勢(shì)能為mgh，同理第三位同學(xué)是以二樓地面作為參考平面，得到的重力勢(shì)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(shì)能的數(shù)值是不同的通常選地面為參考平面

8、(三)彈性勢(shì)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(gè)硬彈簧，一個(gè)軟彈簧，分別把它們壓縮相同程度，觀察現(xiàn)象2.學(xué)生敘述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)一中：當(dāng)彈簧壓縮程度越大時(shí)，彈簧把木塊推的越遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)二中：兩根等長(zhǎng)的軟、硬彈簧，壓縮相同程度時(shí)，硬彈簧把木塊彈出的遠(yuǎn)3.上述實(shí)驗(yàn)中，彈簧被壓縮時(shí)，要發(fā)生形變，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)δ緣K做功，我們說彈簧具有能，這種能叫彈性勢(shì)能板書：發(fā)生形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν庾龉Γ蚨哂心芰?，這種能量叫做彈性勢(shì)能4.教師：同學(xué)們能舉幾個(gè)物體具有彈性勢(shì)能的例子嗎?學(xué)生：卷緊的發(fā)條，被拉伸或壓縮的彈簧，拉彎的弓、擊球時(shí)的網(wǎng)球拍或羽毛球拍、撐桿跳高時(shí)的撐桿等5.教師分

9、析上述各例中彈性勢(shì)能和形變程度之間的關(guān)系，學(xué)生總結(jié)得到：形變程度越大，彈性勢(shì)能也越大6.教師：到現(xiàn)在為止，我們已學(xué)習(xí)了兩種勢(shì)能：重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能對(duì)于重力勢(shì)能，其大小由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定，對(duì)于彈性勢(shì)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(duì)位置也會(huì)發(fā)生變化，得到：勢(shì)能也叫位能勢(shì)能具有系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的，彈性勢(shì)能是物體的各部分所共有的三、鞏固練習(xí)用投影片出示思考題：1.關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列說法中正確的是A.當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少B.物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加C.地球上任何一個(gè)物體的

10、重力勢(shì)能都有一個(gè)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(yùn)動(dòng)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(shì)能一定增加50 JC.物體的動(dòng)能一定減少50 JD.重力做了50 J的負(fù)功3.以40 /s的初速度豎直向上拋出一個(gè)物體，經(jīng)過秒后，物體的重力勢(shì)能是動(dòng)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?.ABD 2.BD3.A四、小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了：1.勢(shì)能由物體間的相互作用而產(chǎn)生，由它們的相對(duì)位置而決定2.勢(shì)能是標(biāo)量，單位是焦耳3.重力對(duì)物體所做的功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，只跟物體運(yùn)動(dòng)的始、末位置有

11、關(guān)，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢(shì)能之差4.重力勢(shì)能是地球和地面上的物體共同具有的，一個(gè)物體的重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)思考題1.關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是A.重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功B.相對(duì)于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問題C.在同一高度將物體不論向任何方向拋出，只要拋出時(shí)的初速度大小相同，則落地時(shí)減少的重力勢(shì)能必相等 D.放在地面的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零2.一物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn)，則下列說法中正確的是A.沿AB面重力做功多B.沿兩個(gè)面重力做的功相同C.

12、沿AB面重力勢(shì)能減少多D.沿兩個(gè)面減少的重力勢(shì)能相同3.在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧，有一物體在它的正上方自由落下，在物體壓縮彈簧速度減為零時(shí)A.物體的重力勢(shì)能最大                     B.物體的動(dòng)能最大C.彈簧的彈性勢(shì)能最大             

13、0;       D.彈簧的彈性勢(shì)能最小4.質(zhì)量為kg的鐵球從某一高度自由落下，當(dāng)下落到全程中點(diǎn)位置時(shí)，具有36 J的動(dòng)能.空氣阻力不計(jì)，取地面為零勢(shì)能面，取10 /s2，則A.鐵球在最高點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為36 JB.鐵球在全程中點(diǎn)位置時(shí)具有72 J機(jī)械能C.鐵球落到地面時(shí)速度為12 /sD.鐵球開始下落時(shí)的高度為7.2參考答案：1.BC2.BD3.C4.BCD六、板書設(shè)計(jì)習(xí)題精選（一）1、以下說法中，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

14、度不一定大。2、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。3、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物體沒克服重力做功，物體的重力勢(shì)能不一定為零。4、不同質(zhì)量的兩個(gè)物體由同一地點(diǎn)以相同的動(dòng)能豎直向上拋出，不計(jì)空氣阻力，則這兩個(gè)物體（  ）A所能達(dá)到的最大高度和最大重力勢(shì)

15、能都相同B所能達(dá)到的最大高度不同，但最大重力勢(shì)能相同C所能達(dá)到的最大高度和最大重力勢(shì)能均不同D所能達(dá)到的最大高度相同，但最大重力勢(shì)能不同5、粗細(xì)均勻，長(zhǎng)為5m，質(zhì)量為60kg的電線桿橫放在水平地面上，如果要把它豎直立起，至少要做        J的功（ ）參考答案：1、CD    2、C  3、AD  4、B  5、1500（二）1.關(guān)于重力勢(shì)能的理解，下列說法正確的是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)

16、能一定等于0D.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.物體的重力勢(shì)能等于_，定義式E_.3.一根均勻的直棒平放在地面，將它豎直立起時(shí)O點(diǎn)不滑動(dòng)，若棒的質(zhì)量為，棒長(zhǎng)為L(zhǎng)，則棒被豎直立起時(shí)外力做功至少為_，重力做功為_，物體克服重力做的功為_，棒的重力勢(shì)能增加了_，外力作用點(diǎn)越靠近右端時(shí)用的力_，但做的功_     4.如圖所示，重物A的質(zhì)量為，置于水平地面上，其上表面聯(lián)結(jié)一根豎直的輕質(zhì)彈簧，彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，勁度系數(shù)為，現(xiàn)將彈簧的上端P緩慢地豎直上提一段距離L，使重物A離地面時(shí)，重物具有的重力勢(shì)能為_.5.如圖所示，質(zhì)量為的物體從高處的A點(diǎn)由靜

17、止自斜面滑下，再滑到平面上的C點(diǎn)停下，在B點(diǎn)沒有能量損失，則在ABC的全過程中物體克服阻力所做的功為_，如果使物體由C點(diǎn)沿原路返回到A點(diǎn)，則外力至少做功為_.6.一個(gè)物體從距地面的高度為H處自由下落，當(dāng)它的動(dòng)能與其重力勢(shì)能相等時(shí)，需要下落的時(shí)間為A. B. C. D. 7.在豎直平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R的 圓弧形軌道，一個(gè)質(zhì)量為的小物體從軌道最高點(diǎn)A由靜止滑下，到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)恰好又靜止，問：物體在下滑過程中受到哪些力的作用?對(duì)小物塊做功的力各是什么力?做了多少功 ，大小各為多少?小物塊由A到B，其重力勢(shì)能變化了多少，如何變化?轉(zhuǎn)化為什么形式的能?有多少，用什么去量度?8.如圖是幾個(gè)斜面，它們高度相

18、同，而傾角不同，讓質(zhì)量相同的物體沿斜面由靜止從頂端運(yùn)動(dòng)到底端，試根據(jù)功的公式計(jì)算沿不同斜面重力所做的功，并證明這個(gè)功與斜面的傾角無關(guān).9.如圖所示，輕質(zhì)長(zhǎng)繩水平地跨過距2L的兩個(gè)定滑輪A、B上，質(zhì)量為的物塊懸掛在繩上O點(diǎn)，O與A、B兩滑輪的距離相等，在輕繩兩端C、D分別施加豎直向下的恒力Fmg，先托住物塊，使繩處于水平拉直狀態(tài)，從靜止釋放物塊，在物塊下落過程中，保持C、D兩端的拉力F不變，則當(dāng)物塊下落距離為多大時(shí)，物塊的加速度為零當(dāng)物塊下落上述距離的過程中，克服C端恒力F做的功W為多少?求物體下落的最大速度和最大距離H參考答案：1.BD2.物體的重量和它的高度的乘積；mgh3. 越小，不變4.

19、   5.mgL；2mgL  6.B7.重力、彈力和滑動(dòng)摩擦力重力和滑動(dòng)摩擦力；重力做正功，大小為mg；滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功，大小為mgRmgR，減少，內(nèi)能，mgR，滑動(dòng)摩擦力做的功8.證明略9.           （三）1.關(guān)于勢(shì)能的幾種說法中，正確的是：A勢(shì)能是物體系中各相互作用的物體的相對(duì)位置所決定的能量，勢(shì)能是系統(tǒng)共有的；B重力勢(shì)能的大小是相對(duì)的，但變化量大小是絕對(duì)的；C重力做的功等于重力勢(shì)能的增量； D在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量越大，彈性勢(shì)能也越大。 2.關(guān)于勢(shì)能的變化，下列說法中正確的

20、是：A摩擦力做功，勢(shì)能一定減?。籅彈力做正功，彈性勢(shì)能一定增加； C重力做正功，重力勢(shì)能一定減??；D勢(shì)能變化與外力無關(guān)。3.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根長(zhǎng)1m的繩子系住一個(gè)重100N的物體，則該物體的重力勢(shì)能是：A100J；B900J； C-100J；D不作規(guī)定，無法確定。4.橫臥在水平地面上質(zhì)量為100kg，長(zhǎng)為2m的均勻圓鐵棒，一端著地，另一端從地面上豎立起來，其重力勢(shì)能增量和重力功是： A1960J，-1960J；B-1960J，1960J；C980J，-980J；D-980J，980J。 5.某人將重物由靜止舉高h(yuǎn)，獲得的速度為v，則下列說法中正確的是：A物體所受合外力對(duì)它做的功等于物體的動(dòng)能增量；B人對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量；C重力和人對(duì)物體的功等于物體機(jī)械能的增量；D物體克服重力做的功等于物體勢(shì)能的增量。 6.在光滑的水平面上，物體A以較大速度Va向前運(yùn)動(dòng)，與以較小速度Vb向同一方向運(yùn)動(dòng)的，連有輕質(zhì)彈簧的物體B發(fā)生相互作用，如圖所示。在相互作用的過程中，當(dāng)系統(tǒng)的彈性勢(shì)能最大時(shí)： AVa>Vb；   BVa=