高中物理人教版必修2教案--重力勢(shì)能-教學(xué)設(shè)計(jì)-教案

I教學(xué)準(zhǔn)備1.教學(xué)目標(biāo)1、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)性和系統(tǒng)性。2、過(guò)程與方法（1）根據(jù)已有的知識(shí)，利用極限的思想證明重力做功與路徑無(wú)關(guān)；（2）根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)重力勢(shì)能的表達(dá)式。使學(xué)生體會(huì)知識(shí)建立的方法。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：從對(duì)生活中有關(guān)的物理現(xiàn)象觀察、對(duì)已有知識(shí)的掌握得到物理結(jié)論，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)重力做功與路徑無(wú)關(guān)，重力勢(shì)能的概念，重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系，重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性。.教學(xué)用具多媒體、板書(shū).標(biāo)簽I教學(xué)過(guò)程一、重力的功和重力勢(shì)能.基本知識(shí)（1）重力功的特點(diǎn)只跟物體運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān).(2)重力功的表達(dá)式WG=mgh=mgh1—mgh2,其中h1、h2分別表示物體起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度.(3)重力勢(shì)能的特點(diǎn)與物體相對(duì)地球的位置有關(guān).(4)重力勢(shì)能的大小等于物體所受重力與所處高度的乘積，表達(dá)式為Ep=mgh.(5)重力勢(shì)能的單位焦耳，與功的單位相同.(6)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系①表達(dá)式：WG=Epi-Ep2=-AEp.②兩種情況：例4上升、中M兩國(guó)際/皆能出也I.思考判斷(1)同一物體在不同高度時(shí)，重力勢(shì)能不同.N)(2)不同物體在同一高度，重力勢(shì)能可以不同.N)(3)重力做功與位移有關(guān).(x)探究交流某物體從一位置運(yùn)動(dòng)到另一位置，重力是否一定做功？【提示】重力不一定做功.判斷物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力是否做功，主要是看運(yùn)動(dòng)的初、末位置是否在同一高度上，若初、末位置在同一高度上，則重力不做功；若初、末位置不在同一高度上，則重力做功.二、重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性.基本知識(shí)(1)相對(duì)性①參考平面：物體的重力勢(shì)能總是相對(duì)于某一水平面來(lái)說(shuō)的，這個(gè)水平面叫做參考平面.在參考平面上，物體的重力勢(shì)能取作0.②重力勢(shì)能的相對(duì)性選擇不同的參考平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的.對(duì)選定的參考平面，上方物體的重力勢(shì)能是正值，下方物體的重力勢(shì)能是負(fù)值，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢(shì)能要比在參考平面上具有的重力勢(shì)能小.(2)系統(tǒng)性重力勢(shì)能是地球與物體所組成的系統(tǒng)共有的..思考判斷(1)重力勢(shì)能E=2J,E=-3J,則E與E,方向相反.(x)pl p2 pl p2(2)同一物體的重力勢(shì)能Epi=2J,Ep2=-3J,則Ep1>Ep2.()(3)在同一高度的質(zhì)量不同的兩個(gè)物體，它們的重力勢(shì)能一定不同.(x)探究交流三峽大壩橫跨2309m,壩高185m,其1820萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量為世界第一，847億千瓦?時(shí)的年發(fā)電量居世界第二.想一想三峽大壩為何修建得那么高？【提示】三峽大壩的一個(gè)重要功能是利用水能發(fā)電，之所以將其修建得很高，是為了提高大壩的上、下水位落差，以利于使更多的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能三、對(duì)重力勢(shì)能的理解【問(wèn)題導(dǎo)思】.重力勢(shì)能的正、負(fù)是怎樣確定的？.舉例說(shuō)明重力勢(shì)能的相對(duì)性和AEp的絕對(duì)性..重力勢(shì)能的系統(tǒng)性是怎么回事？.重力勢(shì)能的正負(fù)重力勢(shì)能是標(biāo)量，其數(shù)值可正可負(fù)可為零，表示的是相對(duì)大小，如圖所示.OA—kC物體在A、B、C三點(diǎn)重力勢(shì)能的正負(fù)如下表所示.,參看平面,必.瞌地面正值正值零'桌面正值零負(fù)值A(chǔ)處平囿一零,負(fù)值負(fù)值2.重力勢(shì)能的三個(gè)性質(zhì)（1）重力勢(shì)能的相對(duì)性由于重力勢(shì)能表達(dá)式為Ep=mgh,高度h的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能具有相對(duì)性.選取不同的水平面作為零勢(shì)能面，其重力勢(shì)能具有不同的數(shù)值，即重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān).（2）重力勢(shì)能變化的絕對(duì)性物體在這兩個(gè)高度不同的位置時(shí)，由于高度差一定，重力勢(shì)能之差也是一定的，即物體的重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取無(wú)關(guān).（3）重力勢(shì)能的系統(tǒng)性重力是地球?qū)ξ矬w吸引而產(chǎn)生的，如果沒(méi)有地球?qū)ξ矬w的吸引，就不會(huì)有重力，也不存在重力勢(shì)能，所以重力勢(shì)能是這個(gè)系統(tǒng)共同具有的，平時(shí)所說(shuō)的‘物體”的重力勢(shì)能只是一種簡(jiǎn)化的說(shuō)法.誤區(qū)警示.零勢(shì)能面的選擇是任意的，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)以解決問(wèn)題方便為原則選擇零勢(shì)能面..如果在同一個(gè)問(wèn)題中涉及多個(gè)物體的重力勢(shì)能，必須選取一個(gè)統(tǒng)一的參考平面.例：一實(shí)心鐵球與一實(shí)心木球質(zhì)量相等，將它們放在同一水平地面上，下列說(shuō)法正確的是()A.鐵球的重力勢(shì)能大于木球的重力勢(shì)能B.鐵球的重力勢(shì)能等于木球的重力勢(shì)能C.鐵球的重力勢(shì)能小于木球的重力勢(shì)能D.上述三種情況都有可能【審題指導(dǎo)】解答該題注意的條件有：(1)實(shí)心鐵球和實(shí)心木球的質(zhì)量相等.(2)兩球的體積相等嗎？(3)兩球的半徑相等嗎？【答案】C規(guī)律總結(jié)：重力勢(shì)能與重心由于重力勢(shì)能E=mgh,所以比較重力勢(shì)能的大小時(shí)，要比較重力的大小和重心高p度.在重力相等的情況下，相對(duì)同一參考平面，重心高的物體重力勢(shì)能一定大.四、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系【問(wèn)題導(dǎo)思】.重力做正功，重力勢(shì)能怎么變化？.重力做負(fù)功，重力勢(shì)能怎么變化？.如何理解W=-AE?G p1.WG與AEP關(guān)系的理解如圖所示，物體運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn).△Q-p^777777777777.(1)若從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，則Wg=—mgh,從能量角度，重力勢(shì)能的增量AEp=mgh即w=-aeG p(2)若從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則WG=mgh,從能量角度，重力勢(shì)能的增量AEp=-mgh即Wg=-AEj2.重力做功與重力勢(shì)能的區(qū)別與聯(lián)系概念比核項(xiàng)目重力做功重力勢(shì)能物理意義重力時(shí)物體做功由物體與地球的相互作用.力和它們之間的相對(duì)位置決定的能淺，式1=G-Ah=mgAj.￡7=mgh影響大小的因素重力□呂和初末位置的商盛差仝h重力m呂和某一位置的后度h特點(diǎn)只與初X末位置的高度差有關(guān)，與路徑及參考平面的選擇無(wú)關(guān)與參考平面的選擇有關(guān)，同一位置的物體，選擇不同的芬考半囿不后不同值過(guò)程里狀態(tài)量聯(lián)系重為做功過(guò)程是重力勢(shì)能改變的過(guò)程，重力做正功，重力勢(shì)能減外重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加.且重力做了多少功，重力勢(shì)能就改變多少，即%=&-E,=誤區(qū)警示.重力做功是重力勢(shì)能變化的原因，重力做的功與重力勢(shì)能的變化量為等值關(guān)系，兩者均與參考面的選擇無(wú)關(guān)..重力勢(shì)能的變化只取決于物體的重力所做功的情況，與物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否還有其他力做功等因素均無(wú)關(guān).例：起重機(jī)以g/4的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升高度h,則起重機(jī)鋼索的拉力對(duì)物體做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢(shì)能變化了多少？【答案】3/4mghmgh增加了mgh規(guī)律總結(jié)從本題可以看出，重力做功跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).判斷物體的重力勢(shì)能如何變化時(shí)，應(yīng)根據(jù)重力做功還是克服重力做功來(lái)判斷.如果重力對(duì)物體做功，重力勢(shì)能減少；物體克服重力做功時(shí)，重力勢(shì)能增加.五、綜合解題方略一一繩子、鏈條類物體重力勢(shì)能的求法例：如圖所示，在光滑的桌面上有一根均勻柔軟的質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的繩子，繩子的1/4懸于桌面下，從繩子開(kāi)始下滑至繩子剛好全部離開(kāi)桌面的過(guò)程中，重力對(duì)繩子做功為多少？繩子的重力勢(shì)能增量為多少？（桌面離地面高度大于1）【規(guī)范解答】取桌面為參考平面，剛開(kāi)始時(shí)繩子的重力勢(shì)能為當(dāng)繩子剛好全部離開(kāi)桌面時(shí)，繩子的重力勢(shì)能為

規(guī)律總結(jié).由于該題的研究對(duì)象為實(shí)際物體一繩子，求解它的重力做功及重力勢(shì)能的變化時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)是確定它的位置的變化，而繩子的位置要用它的重心位置來(lái)確定..由于該題的研究對(duì)象一繩子開(kāi)始時(shí)呈折線放置，整體重心位置不好確定，故采用分段法，將繩子分為開(kāi)始時(shí)的水平和豎直兩段，分別求出兩段繩子重力的功或勢(shì)能變化，再將所得結(jié)果求和便是.重力勢(shì)能+相對(duì)性一重力勢(shì)能+相對(duì)性一系統(tǒng)性一重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系第四節(jié)重力勢(shì)能1、重力做功:物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)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(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。2、重力勢(shì)能(1)定義：地球上的物體具有的和它的高度有關(guān)的能量，叫做重力勢(shì)能。(2)定義式：E=mgh即物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積。p(3)重力勢(shì)能為標(biāo)量。(4)單位；LJ=Lkg- -m=lNin3.重力勢(shì)能的變化和重力做功的矢系W.=-AE-w■彝 ■(1)物體的高度下降時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力勢(shì)能減少的量等于重力所做的功；(2)物體的高度增加時(shí)，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，重力勢(shì)能增加的量等于物體克服重力所做的功。(3)重力勢(shì)能變化只與重力做功有關(guān)，與其他力無(wú)關(guān)。4、重力勢(shì)能的相對(duì)性(1)參考平面上，EP=0；(2)參考平面的選取一般以研究問(wèn)題的方便為原則。(3)對(duì)選定的參考平面而言：上方：