高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律重力勢(shì)能 市一等獎(jiǎng)

安圖一中物理教案時(shí)間：2023年月日課題§重力勢(shì)能課型新授課（2課時(shí)）教學(xué)目標(biāo)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(wú)關(guān)．3．知道重力勢(shì)能的相對(duì)性．過(guò)程與方法用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系，親身感受知識(shí)的建立過(guò)程．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)、難點(diǎn)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)方法探究、講授、討論、練習(xí)教學(xué)手段教具準(zhǔn)備鐵球(大小、質(zhì)量均不同)兩個(gè)、透明玻璃容器、沙子，投影片．教學(xué)活動(dòng)[新課導(dǎo)入](多媒體投影演示．引發(fā)學(xué)生有意注意，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài))打樁機(jī)的重錘從高處落下，把水泥樁打進(jìn)地里；蘋(píng)果自高處下落；飛機(jī)投彈等等．師：從剛才的畫(huà)面中，同學(xué)們想到了什么，從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度分析問(wèn)題．生：重錘把水泥樁打進(jìn)地里；蘋(píng)果自高處下落；飛機(jī)投下的炸彈等物體下落過(guò)程中它們受到的重力對(duì)它們做了功．據(jù)功和能的關(guān)系，既然重力做了功，表明這些物體在沒(méi)有下落之前具有能．因?yàn)橐粋€(gè)物體能夠?qū)ν庾龉Γ赃@個(gè)物體具有能量．師：這個(gè)能量與什么因素有關(guān)?生：與物體所處的高度有關(guān)．師：由于物體被舉高而使物體具有的能量是什么能?生：在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能．師：那么重力勢(shì)能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢?本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題．[新課教學(xué)]一、重力的功師：重力做功與什么因素有關(guān)呢?我們現(xiàn)在就通過(guò)幾個(gè)例子來(lái)探究一下．(多媒體投影教材上的圖5．4—1、圖5．4—2、圖5．4—3，讓學(xué)生獨(dú)立推導(dǎo)這幾種情況下重力做的功)師：比較容易做的是哪一個(gè)問(wèn)題?生：第一個(gè)和第二個(gè)問(wèn)題．師：為什么這兩個(gè)問(wèn)題容易研究呢?生：因?yàn)檫@兩個(gè)問(wèn)題中物體運(yùn)動(dòng)的路徑是直線，所以在研究重力做功問(wèn)題上比較容易研究．師：那么這兩個(gè)問(wèn)題的答案是什么呢?生l：第一個(gè)問(wèn)題中WG＝mg△h=mghl一mgh2．生2：第二個(gè)問(wèn)題中WG=mgcosa=mg△h＝mgh1一mgh2；，和第一個(gè)問(wèn)題中所求出的答案相同．師：我們大膽猜想一下，第三個(gè)圖中重力做的功和前兩個(gè)是否相等呢?生：可能是相等的．師：我們來(lái)驗(yàn)證一下我們的猜想，第三個(gè)圖的困難在哪里?生：力做功的路徑是曲線．師：我們?cè)鯓油黄七@個(gè)難點(diǎn)呢?生1(很為難)：這是力在曲線上做功的情況，不容易研究．生2：我記得在第二節(jié)學(xué)習(xí)力對(duì)物體做功的問(wèn)題時(shí)曾經(jīng)接觸過(guò)有關(guān)變力做功的問(wèn)題．師(鼓勵(lì))：說(shuō)說(shuō)看，解決的途徑是什么?生2：曲線問(wèn)題不容易解決，我們可以把這一條曲線看作由很多小的直線組成，這樣把每小段直線上重力做的功合起來(lái)就是整個(gè)過(guò)程中重力做的總功．師(表?yè)P(yáng))：這個(gè)同學(xué)分析得非常好，根據(jù)這個(gè)同學(xué)的分析方法，第三個(gè)問(wèn)題的答案應(yīng)該是什么呢?生：在第三種情況下重力做的功和前兩種情況中重力做的功相同．師：我們可以得到什么樣的結(jié)論?生：重力做功與路徑無(wú)關(guān)．師：既然重力做功與路徑無(wú)關(guān)，那么它與什么因素有關(guān)呢?生：與物體的初末位置有關(guān)．師：具體的表達(dá)式是什么?生：WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物體所處位置的高度．師：很好，可見(jiàn)物體的重力mg與它所在位置的高度h的乘積“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量.[課堂訓(xùn)練]1．沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上將同一物體拉到頂端，以下說(shuō)法正確的是………………()A．沿坡度小、長(zhǎng)度大的斜面上升克服重力做的功多B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多C.沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多D．上述幾種情況重力做功同樣多2．將一物體由A移至B，重力做功………()A.與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否存在阻力有關(guān)B．與物體沿直線或曲線運(yùn)動(dòng)有關(guān)C.與物體是做加速、減速或勻速運(yùn)動(dòng)有關(guān)D．與物體發(fā)生的位移有關(guān)參考答案1．D解析：重力做功的特點(diǎn)是與運(yùn)動(dòng)的具體路徑無(wú)關(guān)，只與初末狀態(tài)物體的高度差有關(guān)，不論光滑路徑還是粗糙路徑，也不論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，只要初末狀態(tài)的高度差相同，重力做的功就相同．2．D解析：重力做功只與重力方向上發(fā)生的位移有關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路徑，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都沒(méi)有關(guān)系二、重力勢(shì)能[實(shí)驗(yàn)與探究]探究影響小球勢(shì)能大小的因素有哪些．準(zhǔn)備兩個(gè)大小相同的小球：一個(gè)鋼球、一個(gè)木球，再盛一盆細(xì)沙．如圖?！猯所示．在沙盆上方同一高度釋放兩個(gè)小球，鋼球的質(zhì)量大，在沙中陷得較深些．讓鋼球分別從不同的高度落下，鋼球釋放的位置越高，在沙中陷得越深．請(qǐng)同學(xué)們親自做實(shí)驗(yàn)探究一下重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)．師：下面大家閱讀教材11～12頁(yè)“重力勢(shì)能”一段，回答下面幾個(gè)問(wèn)題．學(xué)生閱讀課文，可以把問(wèn)題用多媒體投影到大屏幕上．師：怎樣定義物體的重力勢(shì)能?生：我們把物理量mgh叫做物體的重力勢(shì)能．師：為什么可以這樣來(lái)進(jìn)行定義?生：這是因?yàn)閙gh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力做功密切相關(guān)，另一方面它隨高度的變化而變化．師：重力勢(shì)能的表達(dá)式是什么?用文字怎樣敘述?生：Ep=mgh，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．師：重力勢(shì)能是矢量還是標(biāo)量?生：與所有的能量一樣，重力勢(shì)能也是標(biāo)量．師：重力勢(shì)能的單位是什么?符號(hào)是什么?生：重力勢(shì)能和其他能量一樣，它們的單位和功的單位相同，都是焦耳，符號(hào)是J．師：重力勢(shì)能與什么因素有關(guān)?你能否列舉生活中的實(shí)例加以說(shuō)明?生：根據(jù)重力勢(shì)能的表達(dá)式，重力勢(shì)能與物體所受到的重力和物體的相對(duì)高度有關(guān)．例如塔吊上吊著的重物比較可怕，但是當(dāng)這個(gè)重物被放下之后就不再可怕了，因?yàn)槲矬w被放下之后重力勢(shì)能減少了；再例如樹(shù)梢上的樹(shù)葉，雖然所處位置比較高，但是由于它受到的重力比較小，所以它雖然比塔吊上的物體可能還高，但是我們并不感覺(jué)害怕它．師：剛才這位同學(xué)分析得非常好．根據(jù)重力勢(shì)能的定義式，它和重力做功的表達(dá)式非常相似，么它們之間的關(guān)系是什么呢?生：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WG>0，Ep1>Ep2；當(dāng)物體從低處運(yùn)送到高處時(shí)，重力做負(fù)功(或者說(shuō)物體克服重力做功)，重力勢(shì)能增加，也就是WG<0，Epl<Ep2．師：它們的數(shù)值具體用一個(gè)公式應(yīng)該如何表示?生1：它們之間的關(guān)系應(yīng)該是WG＝△Ep生2：當(dāng)物體受到的重力做正功時(shí)，物體重力勢(shì)能減少；當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體重力勢(shì)能增加，所以說(shuō)重力勢(shì)能的變化量和重力做功之間的關(guān)系應(yīng)該是互為相反數(shù)，用公式表示應(yīng)該為：WG＝一△Ep．師(鼓勵(lì))：剛才這個(gè)同學(xué)補(bǔ)充得相當(dāng)好．下面大家閱讀一下課本12頁(yè)“說(shuō)一說(shuō)”，回答上面提出的問(wèn)題．(學(xué)生閱讀思考．回答有關(guān)問(wèn)題)師：如果重力的功與路徑有關(guān)，即對(duì)應(yīng)于相同的起點(diǎn)和終點(diǎn)，重力對(duì)同一物體做的功，隨物體運(yùn)動(dòng)路徑的不同而不同，我們還能把mgh叫做物體的重力勢(shì)能嗎?生：當(dāng)然不能，因?yàn)榇藭r(shí)這個(gè)能量不能表示物體重力做功的實(shí)際情況．師：當(dāng)摩擦力對(duì)物體做功時(shí)，我們能不能定義有一個(gè)摩擦力勢(shì)能存在呢?為什么?生：不行，摩擦力做功與路徑有關(guān)。下面一[討論與交流]供老師參考．[討論與交流]物體從A點(diǎn)出發(fā)，分別沿光滑斜面下滑和水平拋出到達(dá)同一位置B點(diǎn)(如圖5．4—2所示)．不計(jì)阻力，重力所做的功相同嗎?你認(rèn)為重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑有關(guān)嗎?為什么?請(qǐng)與其他同學(xué)討論交流．(課堂訓(xùn)練)(供老師們參考選用)1．當(dāng)重力做負(fù)功時(shí)………………()A.重力勢(shì)能一定增加B．重力勢(shì)能一定減少C物體速度可能增大D．物體速度可能減小2．當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的……()A.重力勢(shì)能一定減少，動(dòng)能一定增加B．重力勢(shì)能一定增加，動(dòng)能一定減少C．重力勢(shì)能一定減少，動(dòng)能不一定增加D．重力勢(shì)能不一定減少，動(dòng)能也不一定增加3．下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法，正確的是………………()A．重力勢(shì)能只跟物體所處的初末位置有關(guān)，與物體實(shí)際經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)B．重力勢(shì)能的變化，只跟重力做功有關(guān)，和其他力做功多少無(wú)關(guān)C．重力勢(shì)能是矢量，在地球表面以上為正，在地球表面以下為負(fù)D．重力勢(shì)能的變化量等于重力對(duì)物體做的功4．質(zhì)量是50kg的人沿著長(zhǎng)150m、傾角為30°的坡路走上土丘，重力對(duì)他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力勢(shì)能增加了多少?(g取10m／s2)5．在排球比賽中，某運(yùn)動(dòng)員用400N的力把質(zhì)量為270g的排球從2．8m的高度扣向?qū)Ψ降膱?chǎng)地內(nèi)．在球被扣到落地的過(guò)程中，排球的重力勢(shì)能變化了多少?(g取10m／s2)參考答案1．ACD2．C3．AB解析：重力勢(shì)能是跟相對(duì)位置有關(guān)的能量，勢(shì)能的變化只跟重力做功有關(guān)，跟物體受不受其他力、其他力做不做功，以及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都沒(méi)有關(guān)系．而且它是標(biāo)量，但有正負(fù)，正值表明物體處在零勢(shì)能參考平面上方，負(fù)值表明物體處在零勢(shì)能參考平面下方．重力勢(shì)能的變化量等于重力對(duì)物體做功的負(fù)值，也就是說(shuō)，重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少量等于重力所做的功；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，增加量等于克服重力所做的功。4．-3．75X104J3．75X104J3．75X104J解析：重力對(duì)人做的功為WG＝mg／cos(90°+30°)=50X10X150XJ＝-3．75X104J．人克服重力所做的功為3．75X104J．重力勢(shì)能增加了3．75X104J．5．高度減小，重力勢(shì)能減少了7．56J．解析：Ep＝mg△h：0．270X10X2．8=7．56J．三、重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性(舉例說(shuō)明高度具有相對(duì)性，可以用身邊的物體做實(shí)驗(yàn)，也可以投影演示)師：我把課本放在桌面上，課本的高度是多少呢?生1：大約是課桌的高度，約為1m左右．生2：不對(duì)，它比一樓地面高出4m左右(假設(shè)學(xué)生在二樓)．師：這兩位同學(xué)哪位同學(xué)錯(cuò)了呢?生：兩個(gè)同學(xué)都沒(méi)錯(cuò)，只是選取的參考平面不同．師：我們可以得到一個(gè)什么結(jié)論?生：物體所處相同位置時(shí)它的高度值可能不一樣，是因?yàn)楦叨鹊膮⒖计矫娌煌畮煟耗敲粗亓?shì)能有沒(méi)有相對(duì)性呢?生：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．師：我們?cè)谘芯恳粋€(gè)物體重力勢(shì)能時(shí)應(yīng)該怎么辦?生：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．師(總結(jié))：重力勢(shì)能總是相對(duì)于某個(gè)水平面來(lái)說(shuō)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．可見(jiàn)，重力勢(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(wèn)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(wèn)題，因?yàn)樵谟嘘P(guān)的問(wèn)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．師：那么重力勢(shì)能是誰(shuí)具有的呢?生(齊聲回答)：當(dāng)然是物體具有的．師：如果沒(méi)有地球，有沒(méi)有重力呢?…生(開(kāi)始疑惑)：當(dāng)然沒(méi)有。師：那么重力勢(shì)能是誰(shuí)具有的呢?生：重力勢(shì)能應(yīng)該是物體與地球組成的系統(tǒng)共同具有的，而不是地球上某一個(gè)物體單獨(dú)具有的，師：不只是重力勢(shì)能，任何形式的勢(shì)能，都是相應(yīng)的物體系統(tǒng)由于其中各物體之間，或物體內(nèi)的各部分之間存在相互作用而具有的能，是由各物體的相對(duì)位置決定的．[課堂訓(xùn)練]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.放在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零C.在不同高度將某一物體拋出，落地時(shí)重力勢(shì)能相等D．相對(duì)不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能[小結(jié)]這節(jié)課內(nèi)容不多但是非常重要，關(guān)鍵是如何研究勢(shì)能，以后有關(guān)勢(shì)能的學(xué)習(xí)，都可以從這節(jié)課的學(xué)習(xí)方法中得到借鑒．例如分子勢(shì)能，彈性勢(shì)能，特別是電勢(shì)能的研究，更有很多類似的地方，所以這節(jié)課一定要加以重視．對(duì)于勢(shì)能的學(xué)習(xí)，應(yīng)該緊緊抓住力做功和對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化展開(kāi)．在這一節(jié)中，圍繞重力做功和重力勢(shì)能的變化展開(kāi)，知道重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)共同具有的，這一點(diǎn)學(xué)生往往容易忽略．知道重力勢(shì)能具有相對(duì)性，但重力勢(shì)能的變化量是不變的．所有這些知識(shí)，學(xué)生可能一時(shí)掌握不了，在今后的學(xué)習(xí)中還要注意逐步滲透．學(xué)生活動(dòng)作業(yè)[布置作業(yè)]教材第13頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”中的所有題目．板書(shū)設(shè)計(jì)4．重力勢(shì)能一、重力的功與重力做功有關(guān)的因素：重力的大小和下落的高度大?。c物體的路徑無(wú)關(guān)．二、重力勢(shì)能物體的重力勢(shì)能等于它所受的重力和所處高度的乘積．三、重力勢(shì)能的相對(duì)性1．重力勢(shì)能與參考平面的選取有關(guān)．但重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取無(wú)關(guān)．2．勢(shì)能是系統(tǒng)所共有的．教學(xué)后記課后習(xí)題1，將同一物體分兩次舉高，每次舉高的高度相同，那么()A．不論選定什么參考平面，兩種情況中，物體重力勢(shì)能的增加值相同B．不論選定什么參考平面，兩種情況中，物體最后的重力勢(shì)能相等C．不同的參考平面，兩種情況中，重力做功不等D．不同的參考平面，兩種情況中，物體最后的重力勢(shì)能肯定不等2．如圖7-6-1所示，兩木塊質(zhì)量分別為m1和m2，兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為kl和k2，上面的木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接)，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到它剛離開(kāi)上面彈簧，在這過(guò)程中，兩木塊的重力勢(shì)能各增加多少?3．同一物體，第一次被勻速提升到l0m高處，第二次被沿著傾角為30°的光滑斜面拉到位移為20m處，那么，在這兩次過(guò)程中()A．第一次增加的重力勢(shì)能大B．第二次增加的重力勢(shì)能大C．兩次增加的重力勢(shì)能一樣大D．兩次物體克服重力做功值相等4．下列說(shuō)法中正確的是()A．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B．物體克服重力做功，物體的重力勢(shì)能增加C．重力對(duì)物體做正功，物體的重力勢(shì)能增加D．重力勢(shì)能為負(fù)值的物體，肯定比重力勢(shì)能為正值的物體做功要少5．質(zhì)量為m的物體，由靜止開(kāi)始下落，由于空氣阻力的作用，下落的加速度為4g／5，在物體下落h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．物體重力做的功為mghB．物體的動(dòng)能增加了mghC，物體重力勢(shì)能減少了mghD．物體克服阻力所做的功為mgh／56．在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧，有