《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 4.2重力勢能教案

21世紀(jì)教育網(wǎng)精品試卷·第《4.2重力勢能》教案教學(xué)目標(biāo)：1.利用微元法和圖象法計(jì)算變力做功的問題，理解重力勢能與零勢能面的選擇有關(guān)，是一個(gè)相對物理量，大小取決于到零勢能面的高度。（物理觀念與應(yīng)用）2.通過重力做功和重力勢能的變化關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢能的表達(dá)式，體驗(yàn)推導(dǎo)過程中獲得新知的樂趣。（科學(xué)思維與創(chuàng)新）3.根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢能的表達(dá)式。（科學(xué)探究與實(shí)踐）4.通過探究過程體會物理學(xué)的邏輯之美和方法之美,體會數(shù)理的巧妙結(jié)合,激發(fā)學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣,享受成功的樂趣。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）教學(xué)重點(diǎn)：重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：重力做功與路徑無關(guān)，重力勢能的概念，重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系。教學(xué)方法：講授法、討論法教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體材料：PPT課件教學(xué)過程：一、導(dǎo)入新課：思考：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?出示動畫：打樁機(jī)的重錘從高處落下時(shí)，重錘具有重力勢能。初中我們已經(jīng)定性地學(xué)習(xí)了重力勢能，物體的質(zhì)量越大、所處的位置越高，重力勢能就越大。這一節(jié)我們來進(jìn)一步定量地研究重力勢能。二、新課講解：（一）重力做的功功與能是兩個(gè)密切聯(lián)系的物理量。物體的高度發(fā)生變化，重力勢能發(fā)生變化，重力要做功。出示動畫：球下降物體下降時(shí)重力做正功，勢能減?。怀鍪緞赢嫞呵蛏仙矬w被舉高時(shí)重力做負(fù)功，勢能增大。例1：（1）設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m的物體，從與地面高度為h1的位置A，豎直向下運(yùn)動到高度為h2的位置B，求這個(gè)過程中重力做的功。WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2（2）如圖所示，質(zhì)量為m的物體從上向下運(yùn)動，沿著一個(gè)斜面向下運(yùn)動到B′，再水平運(yùn)動到B，高度由h1降為h2。求這個(gè)過程中重力做的功。物體沿斜面運(yùn)動的距離是l，在這一過程中重力做的功是：WG＝（mgcosθ）l＝mgΔh＝mgh1－mgh2從B′沿水平方向運(yùn)動到B的過程中，重力不做功。即這個(gè)過程中重力做的功：WG＝mgh1－mgh2。上面情況中，盡管物體運(yùn)動的路徑不同，但高度的變化是一樣的，而且重力做的功也是一樣的。結(jié)論：1、重力做功的特點(diǎn)物體運(yùn)動時(shí)，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。2、重力的功功等于物體所受的重力跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差。WG=mgh1－mgh2h1，h2分別代表始、末兩個(gè)位置的高度。（二）重力勢能1.定義：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能。2.決定重力勢能大小的相關(guān)因素：物體的重力勢能的大小跟物體的質(zhì)量和所在的高度有關(guān)3.大小:E=mgh;單位：焦耳（J），是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國際單位制中都是焦耳，符號為J。1J＝1kg·m·s-2·m＝1N·m3、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系重力做功與重力勢能：WG＝Ep1－Ep2其中Ep1表示物體在初位置的重力勢能，Ep2表示物體在末位置的重力勢能。（1）重力做正功，重力勢能減少，重力做了多少正功，重力勢能就減少多少。WG＝Ep1－Ep2WG>0，Ep1>Ep2（2）重力做負(fù)功，重力勢能增加，物體克服重力做了多少功，重力勢能就增加多少。WG＝Ep1－Ep2WG<0，Ep1<Ep2（3）重力做的功等于重力勢能的減少量WG＝Ep1－Ep2=-△Ep總結(jié)：物體上升，重力做負(fù)功，重力勢能Ep增加，物體克服重力做的功等于重力勢能的增加。物體下降，重力做正功，重力勢能Ep減少，物體重力做的功等于重力勢能的增減少。思考討論：若重力做的功與路徑有關(guān)，即對應(yīng)于同樣的起點(diǎn)和終點(diǎn)，重力對同一物體所做的功，隨物體運(yùn)動路徑的不同而不同，我們還能把mgh叫作物體的重力勢能嗎？為什么？參考答案：如果重力做的功與路徑有關(guān)時(shí)，我們不能把mgh叫作物體的重力勢能。因?yàn)橹亓ψ龉?yīng)著重力勢能的改變。當(dāng)重力功與路徑有關(guān)時(shí)則h不能與重力的位移相對應(yīng)，不能稱為重力勢能。拓展學(xué)習(xí)：物體沿曲面滑下時(shí)重力做的功我們把整個(gè)路徑分成許多段很短的間隔，經(jīng)過的路程分別為AA1，A1A2，A2A3，…，由于每一段都很小，因而都可以近似地看作一段傾斜的直線。設(shè)每段小斜線的高度差分別是Δh1，Δh2，Δh3，…，則物體通過每段小斜線時(shí)重力做的功分別為mgΔh1，mgΔh2，mgΔh3，…物體通過整個(gè)路徑時(shí)重力做的功，等于重力在每小段上做的功的代數(shù)和。WG＝W1+W2+W3+…=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+…=mg(Δh1+Δh2+Δh3+…)＝mgΔh＝mgh1－mgh2（三）重力勢能的相對性由于高度具有相對性，所以重力勢能也具有相對性。1.參考平面物體的重力勢能總是相對于某一水平面來說的，這個(gè)水平面叫作參考平面，物體的重力勢能取為0。注意：零勢能面可任意選擇的，選擇哪個(gè)平面為參考平面，可視研究問題的方便而定，通常選擇地面或較低的位置作為參考平面。2.重力勢能的正負(fù)（1）在參考平面上方的物體，重力勢能是正值；（2）在參考平面下方的物體，重力勢能是負(fù)值。以二樓的地面作為參考平面，二樓房間里A處的物體具有正的重力勢能，一樓房間里B處的物體具有負(fù)的重力勢能。例題：質(zhì)量為3kg的物體放在高4m的平臺上，g取10m/s2，求：（1）以平臺為參考平面，物體的重力勢能是多少？（2）以地面為參考平面，物體的重力勢能是多少？（3）物體從平臺落到地面上，重力勢能變化了多少？重力做功是多少？【分析】（1）（2）重力勢能的計(jì)算公式為EP=mgh，h是物體相對于參考平面的高度，根據(jù)這個(gè)公式直接計(jì)算。（3）重力做功只與物體的初末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)，且重力做功和重力勢能變化數(shù)值相等?！窘獯稹浚?）小球放在平臺上，相對于平臺表面的重力勢能是0．（2）小球相對于地面的高度為：h=4m，相對于地面的重力勢能是：EP=mgh=3×10×4J=120J（3）小球從平臺落到地面，則在整個(gè)過程中，高度下降h=4m，重力勢能減少量為：△EP=mgh=3×10×4J=120J則重力勢能減少是：△EP=120J答：（1）小球相對于平臺表面的重力勢能是0；（2）小球相對于地面的重力勢能是120J；（3）物體從平臺落到地面上，重力勢能減少120J，重力做功是120J。說明：1.重力勢能是相對的，大小與零勢能位置的選擇有關(guān)，而重力勢能的變化是絕對的，它與零勢能位置無關(guān),其變化值是與重力對物體做功多少有關(guān)。2.重力勢能是由地球和地面上物體的相對位置決定的，是物體和地球所組成的系統(tǒng)所具有的（四）彈性勢能1.物體由于發(fā)生彈性形變每個(gè)物體的各部分之間都有力的相互作用，這樣的力叫做彈力。出示圖片：撐竿跳高運(yùn)動員手中彎曲的竿；拉長或壓縮的彈簧；正在擊球的網(wǎng)球拍2.彈性勢能發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的相互作用而具有的勢能，叫做彈性勢能。3.彈性勢能跟形變的大小有關(guān)系（1）在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈性勢能跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關(guān)。被拉伸或壓縮的長度越長，恢復(fù)原狀過程中對外做的功就越多，彈簧的彈性勢能就越大。（2）彈簧的彈性勢能還跟彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)。不同的彈簧發(fā)生同樣大小的形變，勁度系數(shù)越大，彈簧恢復(fù)原狀過程中對外做的功就越多，因而彈簧的彈性勢能就越大。4.彈簧彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系（1）彈簧彈力做正功：彈性勢能減少。（2）彈簧彈力做負(fù)功：彈性勢能增加。勢能：勢能也叫位能，與相互作用的物體的相對位置有關(guān)。重力勢能是由地球和地面上物體的相對位置決定的，彈性勢能是由發(fā)生彈性形變的物體各部分的相對位置決定的。知識拓展1.彈性勢能的表達(dá)式:（1）一般規(guī)定彈簧在原長時(shí)，彈簧的彈性勢能為零。（2）L為彈簧的伸長量或壓縮量。（3）L，Ep具有相對性。2.彈簧彈力做功與彈性勢能變化的表達(dá)式：三、課堂小結(jié)：知識梳理：知道重力做功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)；知道重力勢能、彈性勢能概念；知道重力勢能的正負(fù)的物理意義。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：知道重力做功與重力勢能變化的關(guān)系。四、課堂練習(xí)：1.關(guān)于重力勢能，下列說法中正確的是（）A．某一物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定B．重力勢能的減少量等于重力對物體做的功C．一個(gè)物體的重力勢能從-5J變化到-3J，重力勢能減少了D．物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能也越大答案：B2.物體在運(yùn)動過程中，重力做功50J，則下列說法正確的是（）A．物體的高度一定是降低了B．物體的高度一定是升高了C．物體的重力勢能一定是50JD．物體的重力勢能一定增加50J答案：A3.關(guān)于重力勢能，下列說法正確的是（）A．重力勢能的大小只由重物本身決定B．一物體的重力勢能從-6J變?yōu)?2J，重力勢能變小了C．在地