人教版高中物理必修二重力勢(shì)能2優(yōu)質(zhì)教案

1、重力勢(shì)能一、教學(xué)目標(biāo)1 理解重力勢(shì)能的概念：（1）知道什么是重力勢(shì)能，強(qiáng)調(diào)“勢(shì)”的含義。（2）通過(guò)做功與能量關(guān)系，得到重力勢(shì)能公式Ep=mgh,知道在國(guó)際單位制中，勢(shì)能的單位是焦耳（J）;勢(shì)能是標(biāo)量。（3） 了解重力勢(shì)能的相對(duì)性及勢(shì)能差的不變性。2掌握重力做功特點(diǎn)及重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，應(yīng)用其解決相關(guān)問(wèn)題。3 知道彈性勢(shì)能及其相關(guān)因素。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析本節(jié)重點(diǎn)是重力勢(shì)能的表達(dá)，重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系。對(duì)于勢(shì)能這種潛在做功能力的理解：一旦做了功，勢(shì)能就發(fā)揮出來(lái)而減少了。要強(qiáng)調(diào)重力做功與重力勢(shì)能變化的相反量的關(guān)系，這在初學(xué)時(shí)很容易發(fā)生錯(cuò)誤，所以應(yīng)作為難點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。三、教具投影儀及幻燈片

2、（主要用于把課上要舉的例題和圖打出，節(jié)約時(shí)間和黑板空間）。四、主要教學(xué)過(guò)程（ 一 ） 引入新課我們已知道運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能， 那么靜止的物體是否有能量？我們又是如何知道它是否具有能量的呢？根據(jù)學(xué)生的回答引出新課內(nèi)容。（ 二 ） 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)重力勢(shì)能利用剛才學(xué)生舉的例子說(shuō)明， 被舉高的重物一旦下落就可以做功， 表明處于一定高度的重物“儲(chǔ)存”著一種能量，這就是重力勢(shì)能，即：重力勢(shì)能是由于物體處于一定高度而具有的能量。從重力勢(shì)能的含義可以看出，它與物體的重力和高度有關(guān)，到底是什么關(guān)系呢？重力勢(shì)能公式功是能量變化的量度， 重力勢(shì)能的變化也可用做功表示出來(lái)。 例如， 用一外力把一質(zhì)量為m的物體勻速舉高h(yuǎn)

3、,由于是勻速上升，物體的動(dòng)能不變，外力舉高物體做的功W=mgh全部用于增加物體的重力勢(shì)能。 而此過(guò)程中克服重力做功亦為 mgh ， 也就是克服重力做了多少功， 就獲得了多少重力勢(shì)能。用Ep 表示勢(shì)能，則處于高度h 處的物體的重力勢(shì)能為：Ep= mgh即重力勢(shì)能等于物體重力與高度的乘積。從勢(shì)能公式的指導(dǎo)可以看出， 它與功一樣， 在國(guó)際單位制中的單位也是焦耳 (J) ， 而且也是標(biāo)量。它是由物體所處的位置狀態(tài)決定的，所以與動(dòng)能一樣是狀態(tài)量。如圖1,請(qǐng)學(xué)生分別寫(xiě)出以桌面和地面為零點(diǎn)的小球的重力勢(shì)能：Epi = mghi, Ep2= mg(hi+h2),可以看出，結(jié)果是與零點(diǎn)選取有關(guān)的，因此在表達(dá)重力

4、勢(shì)能時(shí)，要指明勢(shì)能零點(diǎn)的位置。再請(qǐng)學(xué)生寫(xiě)出兩種零點(diǎn)選取情況下，小球落在桌面上和落在地面上時(shí)與初態(tài)的重力勢(shì)能差：AEpi=-mghi A Ep2=-mg(hi+h2),這是與零點(diǎn)選取無(wú)關(guān)的?？梢?jiàn)，不論我們?nèi)绾芜x擇參照系，對(duì)于一物理過(guò)程， 重力勢(shì)能的改變是一定的。 我們今后的學(xué)習(xí)中， 更多地是研究某物理過(guò)程中重力勢(shì)能的變化，這時(shí)我們就可以適當(dāng)選擇參照系使問(wèn)題簡(jiǎn)化，而不會(huì)影響結(jié)果。重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系(i) 重力做功的特點(diǎn)如圖2,讓學(xué)生寫(xiě)出幾種情況下，物體從 A-C,重力做的功：圖A是物體由A做自由落體到B,再水平運(yùn)動(dòng)到 C,容易得出此過(guò)程中，重力做功為 mgh; 圖B是物體沿斜面由 A滑到

5、C,重力做功為：mgs - sin 0 = mgh;圖C是物體沿曲面由 A 滑到 C， 可以把曲面看成很多段小斜面組成， 利用圖 B 的結(jié)論可以得出， 重力做功也為 mgh 。教師還可從A 到 BC 面畫(huà)任意路徑讓學(xué)生求重力做功，可以看出結(jié)論都為 mgh 。讓學(xué)生總結(jié)出規(guī)律。板書(shū)：重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與物體起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的高度差有關(guān)。提問(wèn)：其他力 （ 比如摩擦力）做功是否與路徑有關(guān)？回答是肯定的。可見(jiàn)，重力做功的特點(diǎn)不能亂用，要視具體力而定。同時(shí)提醒學(xué)生，今后學(xué)習(xí)中還會(huì)遇到做功具這個(gè)特點(diǎn)的力，讓學(xué)生在今后遇到新的力時(shí)注意這個(gè)問(wèn)題。（2）重力做功與重力勢(shì)能的變化教師將手中粉筆頭豎直上拋， 然后

6、讓學(xué)生分析其上升和下落過(guò)程中重力做功與重力勢(shì)能的變化，如圖3 ，可以看出，上升過(guò)程中，重力做功為-mgh ，重力勢(shì)能增加mgh ；下落過(guò)程中，重力做功為 mgh ，重力勢(shì)能減少mgh ， （或稱增加-mgh） ，啟發(fā)學(xué)生總結(jié)出如下結(jié)論：重力做多少正功，重力勢(shì)能就減少多少；重力做多少負(fù)功 （或稱克服重力做了多少功 ），重力勢(shì)能就增加多少。即重力做功等于重力勢(shì)能的減少量。若用 W 。表示重力做功， Ep1 表示初態(tài)的重力勢(shì)能， Ep2 表示末態(tài)的重力勢(shì)能，則上述關(guān)系可表達(dá)為： （板書(shū) ）WG=Epi-Ep2= A Ep。提醒學(xué)生注意公式中兩個(gè)勢(shì)能的先后位置和AEp前負(fù)號(hào)的意義（-AEp指減少量）。

7、4 彈性勢(shì)能什么是彈性勢(shì)能通過(guò)舉例看出， 發(fā)生彈性形變的物體， 在恢復(fù)形變時(shí)能對(duì)外界做功， 所以它也具有一種潛在的能量，稱之為彈性勢(shì)能。彈性勢(shì)能與什么因素有關(guān)？以彈簧為例， 引導(dǎo)學(xué)生得出彈性勢(shì)能隨彈簧勁度系數(shù)和形變量增大而增大的結(jié)論。 對(duì)基礎(chǔ)好的學(xué)生，還可引導(dǎo)其利用彈力與形變關(guān)系的函數(shù)圖象（如圖 4） ，求出彈力的功，從而得出彈性勢(shì)能的定量表達(dá)式： Ep5 例題講解與討論例 1圖 5 表示一個(gè)斜拋物體的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體由拋出位置1 運(yùn)動(dòng)到最高位置2 時(shí)，重力做功是多少？重力勢(shì)能改變了多少？由位置2 運(yùn)動(dòng)到跟位置 1 在同一水平面上的位置3 時(shí)， 重力做功和重力勢(shì)能的變化是多少？由位置1 運(yùn)動(dòng)到位置

8、 3 呢？解答：由位置1-2,重力做功-mgh,重力勢(shì)能增大 mgh;由位置2-3,重力做功mgh,重 力勢(shì)能減少mgh（增加-mgh）;由位置1-3,重力做功和勢(shì)能變化均為零。此例的目的是再次強(qiáng)化重力做功、重力勢(shì)能的概念和計(jì)算例 2如圖6 ，光滑斜軌道下端與光滑圓周軌道相接。要使小球進(jìn)入圓周軌道后能經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)并不落下來(lái)，至少應(yīng)使它從斜軌道上多高處由靜止開(kāi)始下滑？解答：因所有軌道都光滑，所以小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有重力做功，要使小球能經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)而不下落， 對(duì)小球此時(shí)速度有一下限， 也就是此處動(dòng)能有一下限， 利用動(dòng)能定理對(duì)小球從出發(fā)點(diǎn)到圓周軌道最高點(diǎn)的過(guò)程列式，有：可以看出，利用重力做功的特

9、點(diǎn)對(duì)全程列式可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。（可讓分段列式同學(xué)提出自己的解答，然后比較優(yōu)劣。 ）例3.如圖7所示，一物體質(zhì)量m= 2kg,在傾角0 = 37的斜面上的A點(diǎn)以初速度v=3m/s 下滑。A點(diǎn)距彈簧上的擋板位置 B的距離為AB = 4m,當(dāng)物體到達(dá) B后，將彈簧壓縮到 C 點(diǎn)，最大壓縮量為 BC = 0.2m,然后物體又被彈簧彈上去， 彈到最高位置D點(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn) 為AD = 3m。求：物體跟斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。（g取10m/s2,彈簧及擋板質(zhì)量不計(jì)）分析：此題一看上去似乎很繁，涉及到重力、彈力摩擦力做功的問(wèn)題。其實(shí)認(rèn)真分析一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在物體從B-C又返回到B時(shí)，彈簧先做負(fù)功，又做了相等數(shù)量的正

10、功?？偣榱?即彈力功為零；而重力做功根據(jù)其特點(diǎn)，只考慮由 A 到 D 的高度差即可；摩擦力做功由于與路徑有關(guān)，須認(rèn)真計(jì)算物體在全程中的位移。可見(jiàn)，對(duì)不同性質(zhì)的力做功要具體分析，才會(huì)既簡(jiǎn)化問(wèn)題又避免發(fā)生錯(cuò)誤。利用動(dòng)能定理對(duì)AfBfC-D全過(guò)程列式：（ 三 ） 課堂小結(jié)對(duì)勢(shì)能的含義和表達(dá)式予以必要重復(fù)。對(duì)重力做功的特點(diǎn)和重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系予以強(qiáng)調(diào)。回憶上節(jié)動(dòng)能定理。結(jié)合本節(jié)知識(shí)，讓學(xué)生課下思考：動(dòng)能定理可變成什么其他形式？又有什么意義？為以后講機(jī)械能守恒定律打下基礎(chǔ)。五、說(shuō)明不管是動(dòng)能定理還是本節(jié)所講的重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，都是過(guò)程量與狀態(tài)量變化之間的關(guān)系。 因此對(duì)過(guò)程分析和狀態(tài)定位非常重要。 教師應(yīng)通過(guò)例題強(qiáng)調(diào)公式中每個(gè)符號(hào)的物理意義，不要把順序搞錯(cuò)，以免給以后深入研究功能關(guān)系帶來(lái)麻煩。勢(shì)能是一個(gè)較難理解的概念，學(xué)生在一節(jié)課內(nèi)不易全面理解和掌握。因此本節(jié)沒(méi)有給出有勢(shì)力的概念， 未通過(guò)有勢(shì)力做功的特點(diǎn)來(lái)定義勢(shì)能， 而是直接給出定義和計(jì)算公式， 這樣是為了避免給