高中物理機(jī)械能守恒定律4重力勢(shì)能課件新人教版必修22

高中物理機(jī)械能守恒定律4重力勢(shì)能課件新人教版必修2CATALOGUE目錄課程介紹與目標(biāo)重力勢(shì)能基本概念重力勢(shì)能變化規(guī)律及應(yīng)用機(jī)械能守恒定律及其條件實(shí)驗(yàn)探究：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律知識(shí)拓展與延伸課堂小結(jié)與作業(yè)布置01課程介紹與目標(biāo)教材版本新人教版高中物理必修2內(nèi)容概述本課程主要圍繞機(jī)械能守恒定律展開(kāi)討論，深入探究重力勢(shì)能在機(jī)械能守恒定律中的重要地位和應(yīng)用。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握重力勢(shì)能的概念、計(jì)算公式以及與機(jī)械能守恒定律的關(guān)系。教材版本及內(nèi)容概述掌握重力勢(shì)能的概念和計(jì)算公式，理解重力勢(shì)能與機(jī)械能守恒定律的關(guān)系，能夠運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。知識(shí)與技能通過(guò)理論講解、實(shí)驗(yàn)演示和案例分析等多種教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、積極探究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。過(guò)程與方法培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣和熱愛(ài)，樹(shù)立正確的科學(xué)觀念和價(jià)值觀，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。情感態(tài)度與價(jià)值觀教學(xué)目標(biāo)與要求采用講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)法等多種教學(xué)方法相結(jié)合，注重學(xué)生的主體性和實(shí)踐性。教學(xué)方法利用多媒體課件、實(shí)驗(yàn)器材、案例分析等多種教學(xué)手段輔助教學(xué)，提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)手段教學(xué)方法與手段02重力勢(shì)能基本概念物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。Ep=mgh，其中m為物體的質(zhì)量，g為重力加速度，h為物體相對(duì)于參考平面的高度。重力勢(shì)能定義及表達(dá)式表達(dá)式定義

重力勢(shì)能性質(zhì)與特點(diǎn)相對(duì)性重力勢(shì)能的大小與參考平面的選擇有關(guān)，選擇不同的參考平面，物體具有的重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的。系統(tǒng)性重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有的，而不是物體單獨(dú)具有的。標(biāo)量性重力勢(shì)能是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向，其正負(fù)表示大小。重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能物體在發(fā)生彈性形變時(shí)具有彈性勢(shì)能，當(dāng)物體恢復(fù)原狀時(shí)，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和重力勢(shì)能。重力勢(shì)能與內(nèi)能物體在下降過(guò)程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能（如摩擦生熱）。重力勢(shì)能與動(dòng)能物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但總量保持不變，即機(jī)械能守恒。重力勢(shì)能與其他形式能量關(guān)系03重力勢(shì)能變化規(guī)律及應(yīng)用03重力勢(shì)能與物體質(zhì)量成正比在同一高度上，物體質(zhì)量越大，其具有的重力勢(shì)能也越大。01重力勢(shì)能隨高度增加而增加在同一重力場(chǎng)中，物體所處高度越高，其具有的重力勢(shì)能越大。02重力勢(shì)能隨高度減少而減少在同一重力場(chǎng)中，物體所處高度越低，其具有的重力勢(shì)能越小。重力勢(shì)能隨高度變化規(guī)律例如水力發(fā)電站利用水從高處流下的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。利用重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能例如炮彈發(fā)射時(shí)，火藥爆炸產(chǎn)生的能量將炮彈推向高空，炮彈在重力的作用下獲得向下的速度并打擊目標(biāo)。利用重力勢(shì)能進(jìn)行物體拋射例如磁懸浮列車?yán)脧?qiáng)大的電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)與軌道上的磁場(chǎng)相互作用，使列車懸浮于軌道之上，并利用重力勢(shì)能維持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)。利用重力勢(shì)能進(jìn)行物體懸浮重力勢(shì)能在實(shí)際問(wèn)題中應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)物體在重力的作用下自由下落，其速度隨時(shí)間均勻增加，同時(shí)其重力勢(shì)能逐漸轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。拋體運(yùn)動(dòng)物體以一定的初速度拋出后，在重力的作用下做拋體運(yùn)動(dòng)。根據(jù)拋射角的不同，物體的運(yùn)動(dòng)軌跡可以是直線、拋物線、橢圓等形狀。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體的重力勢(shì)能逐漸轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，同時(shí)受到空氣阻力的影響。圓周運(yùn)動(dòng)物體在重力和其他力的作用下沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)。例如地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以近似看作圓周運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，物體的重力勢(shì)能隨著位置的變化而變化，同時(shí)受到向心力的作用維持圓周運(yùn)動(dòng)。案例分析：物體在重力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析04機(jī)械能守恒定律及其條件在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)（或者不受其他外力的作用下），物體系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能（包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能）發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總能量保持不變。機(jī)械能守恒定律表述機(jī)械能守恒定律是自然界普遍的基本定律之一，它揭示了動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變。這個(gè)定律為我們分析和解決物理問(wèn)題提供了重要的依據(jù)。機(jī)械能守恒定律的意義機(jī)械能守恒定律表述和意義機(jī)械能守恒條件只有重力或彈力做功，不受其他外力的作用下，機(jī)械能守恒。判斷方法判斷機(jī)械能是否守恒，需要分析物體受力情況，確定是否只有重力或彈力做功。同時(shí)，也可以通過(guò)計(jì)算動(dòng)能和勢(shì)能的變化來(lái)判斷機(jī)械能是否守恒。機(jī)械能守恒條件及判斷方法物體在光滑斜面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析當(dāng)物體在光滑斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于斜面光滑，物體不受摩擦力作用，因此只有重力做功。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，同時(shí)動(dòng)能也轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，但總的機(jī)械能保持不變。具體分析當(dāng)物體從斜面頂端下滑時(shí)，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加；當(dāng)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體的機(jī)械能總量保持不變。這個(gè)案例很好地說(shuō)明了機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。案例分析：物體在光滑斜面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析05實(shí)驗(yàn)探究：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韺?shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證在只有重力做功的情況下，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，且機(jī)械能總量保持不變。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)機(jī)械能守恒定律，當(dāng)只有重力做功時(shí)，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和保持不變。通過(guò)測(cè)量物體在自由落體過(guò)程中的速度、高度等物理量，可以驗(yàn)證該定律。實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、鐵架臺(tái)、毫米刻度尺、低壓交流電源、導(dǎo)線等。實(shí)驗(yàn)器材和步驟實(shí)驗(yàn)步驟安裝實(shí)驗(yàn)器材，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，接通電源。將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，下端系上重錘，上端固定在鐵架臺(tái)上。實(shí)驗(yàn)器材和步驟釋放重錘，讓其自由下落，同時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。用毫米刻度尺測(cè)量紙帶上各點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)的距離，并記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算各點(diǎn)的速度，并繪制速度-時(shí)間圖像。實(shí)驗(yàn)器材和步驟根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算各點(diǎn)的速度，并利用速度-時(shí)間圖像分析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能和重力勢(shì)能變化。數(shù)據(jù)處理通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算值，可以發(fā)現(xiàn)在誤差允許范圍內(nèi)，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和保持不變，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律的正確性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明在自由落體過(guò)程中，物體的速度不斷增加，高度不斷降低，但機(jī)械能總量保持不變。結(jié)果分析數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析06知識(shí)拓展與延伸VS發(fā)生彈性形變的物體，由于各部分之間存在彈力相互作用而具有的勢(shì)能。彈性勢(shì)能表達(dá)式Ep=1/2kx^2，其中k為勁度系數(shù)，x為形變量。彈性勢(shì)能定義彈性勢(shì)能概念及表達(dá)式彈性勢(shì)能變化規(guī)律在彈性限度內(nèi)，彈性勢(shì)能隨著形變量的增大而增大。要點(diǎn)一要點(diǎn)二應(yīng)用舉例彈簧槍、蹦床、跳水跳板等利用彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能或其他形式的能量。彈性勢(shì)能變化規(guī)律及應(yīng)用一個(gè)不計(jì)摩擦和空氣阻力，只考慮重力和彈力的振動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)振子從平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度減小，加速度增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能；當(dāng)振子從最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度增大，加速度減小，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。在振動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能守恒。彈簧振子定義運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析案例分析：彈簧振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析07課堂小結(jié)與作業(yè)布置在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢(shì)能，重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)。重力勢(shì)能的概念重力做功等于重力勢(shì)能增量的負(fù)值，即WG=-ΔEP。重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系通過(guò)分析物體受力情況，判斷機(jī)械能是否守恒，從而應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題。機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用課堂小結(jié)回顧本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)練習(xí)題1一小球從離地面h高處自由下落，下落過(guò)程中空氣阻力不計(jì)，則小球在落地前瞬間的動(dòng)能等于多少？練習(xí)題2一質(zhì)量為m的物體從高度為H的斜面頂端自靜止開(kāi)始下滑，已知斜面傾角為θ，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求物體滑到斜面底端時(shí)的速度大小。練習(xí)題3一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長(zhǎng)。圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，AC=h。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速