2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章功和機(jī)械能第4節(jié)勢(shì)能及其改變教案2魯科版必修第二冊(cè)

PAGE1-第4節(jié)勢(shì)能及其變更重力勢(shì)能是學(xué)生日常生活中很常見(jiàn)的一種能量，它與重力做功緊密聯(lián)系，加深了學(xué)生對(duì)做功的理解，并且重力做功與重力勢(shì)能的變更之間的關(guān)系是本章“機(jī)械能守恒定律”的必備學(xué)問(wèn)，本節(jié)的講解思路也為學(xué)生學(xué)習(xí)電勢(shì)能、分子勢(shì)能打下堅(jiān)實(shí)的，基礎(chǔ)因此這一部分的內(nèi)容具有重要的承上啟下的作用?！疚锢碛^念】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。知道重力勢(shì)能具有相對(duì)性和系統(tǒng)性。【科學(xué)思維】能推導(dǎo)并理解重力做功與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，在推導(dǎo)中體會(huì)分析綜合、推理論證、從特別狀況到一般規(guī)律的科學(xué)思維方法?！究茖W(xué)探究】通過(guò)試驗(yàn)探究重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能與那些因素有關(guān)?！究茖W(xué)看法與責(zé)任】經(jīng)驗(yàn)試驗(yàn)探究和理論推理過(guò)程，使學(xué)生從中領(lǐng)會(huì)到物理等自然科學(xué)中所蘊(yùn)含的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系，有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和探討物理的愛(ài)好。【教學(xué)重點(diǎn)】重力勢(shì)能概念的建立、重力做功的特點(diǎn)以及重力做功與重力勢(shì)能變更的關(guān)系?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】對(duì)重力勢(shì)能有相對(duì)性、重力做功與重力勢(shì)能變更之間的關(guān)系，以及彈性勢(shì)能的理解。【導(dǎo)入新課】思索：高空中的物體為什么對(duì)地面上的物體具有危急性？有較大的能量（“高空墜物”案例引出，既體現(xiàn)了本節(jié)課的探討主題，又警示學(xué)生避開(kāi)高空墜物，從自身做起的觀念）【新課講授】一、重力勢(shì)能復(fù)習(xí)初中學(xué)問(wèn)，得出重力勢(shì)能定義。1、定義：物體因?yàn)樘幱诳隙ǖ母叨榷哂械哪芰糠Q為重力勢(shì)能。展示圖片，體會(huì)重力勢(shì)能。思索：重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)？【探究影響小球重力勢(shì)能大小的因素】猜想與假設(shè)：質(zhì)量、高度試驗(yàn)方法：限制變量法（1）讓兩個(gè)質(zhì)量不同的小球從同一高度靜止下落，視察兩小球落入細(xì)沙后的下陷狀況。（2）讓同一小球從不同高度靜止下落，視察小球的下陷狀況。試驗(yàn)結(jié)論：質(zhì)量肯定，高度越高，重力勢(shì)能越大；高度肯定，質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大。2、在物理學(xué)中，重力勢(shì)能Ep可表示為：3、單位：焦耳（J）4、重力勢(shì)能是標(biāo)量。5、系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是地球與物體組成系統(tǒng)所共有的。思索：（1）質(zhì)量相同的兩個(gè)小球，它們的重力勢(shì)能相同么？不相同，因?yàn)楦叨炔煌?）如何精確的描述它們重力勢(shì)能的大??？選擇一個(gè)水平面為參考面5、重力勢(shì)能具有相對(duì)性。（1）為了比較勢(shì)能的大小，應(yīng)選同一個(gè)參考面，處在參考面的物體的重力勢(shì)能為0，這個(gè)面叫做零勢(shì)能面。（2）參考面上方的物體的重力勢(shì)能是正數(shù)，參考面下方的物體的重力勢(shì)能是負(fù)數(shù)。（3）零勢(shì)能面的選取是隨意的。以桌面為零勢(shì)能面時(shí)，小球的重力勢(shì)能為EP=mgh1以地面為零勢(shì)能面時(shí)，小球的重力勢(shì)能為EP=mgh2二、重力做功與重力勢(shì)能變更的關(guān)系思索：一個(gè)小球，分別根據(jù)上圖中的三種路徑由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力做的功分別是多少？分析這三種狀況，總結(jié)重力做功的特點(diǎn)？WG=mgh1-mgh2結(jié)論：重力做功只與始末位置的高度差有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)。WG=Ep1-Ep2Ep1=mgh1表示物體在初位置時(shí)的重力勢(shì)能；Ep1=mgh2表示物體在末位置時(shí)的重力勢(shì)能重力所做的功確定重力勢(shì)能的變更可知：①物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做正功，物體重力勢(shì)能削減；重力勢(shì)能削減的數(shù)量等于重力做的功。

②物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做負(fù)功，物體重力勢(shì)能增加；重力勢(shì)能增加的數(shù)量等于物體克服重力做的功?！纠}】桌面高h(yuǎn)2，一質(zhì)量為m的小球，從離地面h1的A處自由落下到地面，不計(jì)空氣阻力，在這個(gè)過(guò)程中，分別以1、A處所在平面為參考平面；2、桌面為參考平面；3、地面為參考平面。求重力做的功和初、末狀態(tài)的重力勢(shì)能及其變更。物理量參考平面WG／JEP1／JEP2／J△EPA所在水平面桌面地面通過(guò)該例題可知：物體的重力勢(shì)能與參考面的選取有關(guān)，是相對(duì)的；重力所做的功與重力勢(shì)能的變更量與參考面的選取無(wú)關(guān)，是肯定的【隨堂練習(xí)1】關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是()A.物體的位置一旦確定，它的重力勢(shì)能大小也隨之確定B.物體與零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大C.一個(gè)物體重力勢(shì)能從-5J變更到-3J，重力勢(shì)能變小了D.重力勢(shì)能減小時(shí)，重力對(duì)物體做正功【隨堂練習(xí)2】關(guān)于重力做功和重力勢(shì)能的說(shuō)法，下列說(shuō)法不正確的是()A.重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能肯定減小B.物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能肯定增加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.重力做功的多少與重力勢(shì)能的變更都與參考平面的選取無(wú)關(guān)三、彈性勢(shì)能拉滿弦的彎弓在復(fù)原原狀時(shí)能把利箭放射出去撐桿跳運(yùn)動(dòng)員利用手中彎曲的桿彈跳出去思索：這些現(xiàn)象說(shuō)明白什么問(wèn)題？（引導(dǎo)得出彈性勢(shì)能的定義）1、定義：物體因?yàn)榘l(fā)生彈性形變而具有的能量稱為彈性勢(shì)能。思索：（1）發(fā)生形變的物體肯定具有彈性勢(shì)能？彈性勢(shì)能是指發(fā)生形變的物體在復(fù)原原狀的過(guò)程中能夠?qū)ν庾龉λ哂械哪芰?，所指的形變?yīng)當(dāng)為彈性形變。（2）任何發(fā)生彈性形變的物體都有彈性勢(shì)能？任何物體在發(fā)生彈性形變的過(guò)程中就儲(chǔ)存了彈性勢(shì)能。【探究影響彈簧彈性勢(shì)能大小的因素】將圓珠筆里的彈簧取出，再用硬卡紙做個(gè)小紙帽，套在彈簧上，用力將小紙帽往下壓，使彈簧產(chǎn)生肯定的彈性形變，然后快速放開(kāi)手，看看小紙帽能彈多高。（1）用大小不同的力，使彈簧產(chǎn)生大小不同的彈性形變，看小紙帽彈起的高度有什么不同？（2）換用不同勁度系數(shù)的彈簧，看小紙帽彈起的高度有什么不同？留意：不要用力太大，小紙帽彈得太高，造成不必要的麻煩試驗(yàn)結(jié)論：上述試驗(yàn)說(shuō)明：用力越大，彈簧彈性形變?cè)酱?，彈簧的彈性?shì)能越大，彈簧對(duì)外做功越多。重力勢(shì)能與物體的高度有關(guān)彈性勢(shì)能與物體各部分之間的相對(duì)位置有關(guān)2、勢(shì)能：由相對(duì)位置確定的能量留意：勢(shì)能是存儲(chǔ)于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的能量，不是物體單獨(dú)所具有的，而是相互作用的物體所共有的。比如：重力勢(shì)能就是物體與地球所組成的系統(tǒng)所共有的。（既然重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能都屬于勢(shì)能，那就可以類比重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系得出彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系）重力做的功與重力勢(shì)能的變更有何關(guān)系？重力做正功：重力勢(shì)能削減；重力做負(fù)功：重力勢(shì)能增加WG=-△EP彈簧彈力的功與彈性勢(shì)能的變更有何關(guān)系?彈力做正功：彈性勢(shì)能削減；彈力做負(fù)功：彈性勢(shì)能增加W彈=-△EP四、課堂小結(jié)一、重力勢(shì)