《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 4.2重力勢能教案

21世紀教育網(wǎng)精品試卷·第《4.2重力勢能》教案教學目標：1.利用微元法和圖象法計算變力做功的問題，理解重力勢能與零勢能面的選擇有關，是一個相對物理量，大小取決于到零勢能面的高度。（物理觀念與應用）2.通過重力做功和重力勢能的變化關系，推導出重力勢能的表達式，體驗推導過程中獲得新知的樂趣。（科學思維與創(chuàng)新）3.根據(jù)功和能的關系，推導出重力勢能的表達式。（科學探究與實踐）4.通過探究過程體會物理學的邏輯之美和方法之美,體會數(shù)理的巧妙結合,激發(fā)學生求知欲和學習興趣,享受成功的樂趣。（科學態(tài)度與責任）教學重點：重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關系。教學難點：重力做功與路徑無關，重力勢能的概念，重力勢能的變化和重力做功的關系。教學方法：講授法、討論法教學準備：多媒體材料：PPT課件教學過程：一、導入新課：思考：打樁機的重錘從高處落下時，可以把水泥樁打進地里，為什么?出示動畫：打樁機的重錘從高處落下時，重錘具有重力勢能。初中我們已經(jīng)定性地學習了重力勢能，物體的質量越大、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：球下降物體下降時重力做正功，勢能減?。怀鍪緞赢嫞呵蛏仙矬w被舉高時重力做負功，勢能增大。例1：（1）設一個質量為m的物體，從與地面高度為h1的位置A，豎直向下運動到高度為h2的位置B，求這個過程中重力做的功。WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2（2）如圖所示，質量為m的物體從上向下運動，沿著一個斜面向下運動到B′，再水平運動到B，高度由h1降為h2。求這個過程中重力做的功。物體沿斜面運動的距離是l，在這一過程中重力做的功是：WG＝（mgcosθ）l＝mgΔh＝mgh1－mgh2從B′沿水平方向運動到B的過程中，重力不做功。即這個過程中重力做的功：WG＝mgh1－mgh2。上面情況中，盡管物體運動的路徑不同，但高度的變化是一樣的，而且重力做的功也是一樣的。結論：1、重力做功的特點物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關，而跟物體運動的路徑無關。2、重力的功功等于物體所受的重力跟起點高度的乘積mgh1與跟終點高度的乘積mgh2兩者之差。WG=mgh1－mgh2h1，h2分別代表始、末兩個位置的高度。（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因素：物體的重力勢能的大小跟物體的質量和所在的高度有關3.大小:E=mgh;單位：焦耳（J），是標量，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：物體上升，重力做負功，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，即對應于同樣的起點和終點，重力對同一物體所做的功，隨物體運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時，我們不能把mgh叫作物體的重力勢能。因為重力做功對應著重力勢能的改變。當重力功與路徑有關時則h不能與重力的位移相對應，不能稱為重力勢能。拓展學習：物體沿曲面滑下時重力做的功我們把整個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重力做的功分別為mgΔh1，mgΔh2，mgΔh3，…物體通過整個路徑時重力做的功，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（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處的物體具有負的重力勢能。例題：質量為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)這個公式直接計算。（3）重力做功只與物體的初末位置有關，與路徑無關，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，而重力勢能的變化是絕對的，它與零勢能位置無關,其變化值是與重力對物體做功多少有關。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系（1）在彈性限度內，彈簧的彈性勢能跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關。被拉伸或壓縮的長度越長，恢復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。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系（1）彈簧彈力做正功：彈性勢能減少。（2）彈簧彈力做負功：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。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.彈性勢能的表達式:（1）一般規(guī)定彈簧在原長時，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式：三、課堂小結：知識梳理：知道重力做功只跟它的起點和終點的位置有關，而跟物體運動的路徑無關；知道重力勢能、彈性勢能概念；知道重力勢能的正負的物理意義。重點強調：知道重力做功與重力勢能變化的關系。四、課堂練習：1.關于重力勢能，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