高中物理必修2教案与课件7-4重力势能

1、年 月 日课 题7.4 重力势能课 型新授课（2课时）教 学 目 标知识与技能 1理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算 2理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关 3知道重力势能的相对性过程与方法 用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程情感、态度与价值观 渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣 教学重点、难点教学重点 重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系教学难点 重力势能的系统性和相对性教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习教 学 手 段教具准备 铁球(大小、质量均不同)两个、透明玻璃容器、沙子，投影片教 学 活 动新课导入 (多媒体投影演示引发学生有意注意，引导学生进入状态)打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里；苹果自高处下落；飞机投弹等等 师：从刚才的画面中，同学们想到了什么，从做功和能量转化的角度分析问题生：重锤把水泥桩打进地里；苹果自高处下落；飞机投下的炸弹等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功据功和能的关系，既然重力做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能因

2、为一个物体能够对外做功，所以这个物体具有能量师：这个能量与什么因素有关?生：与物体所处的高度有关师：由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能?生：在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能师：那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢?本节课我们就来学习这个问题新课教学一、重力的功师：重力做功与什么因素有关呢?我们现在就通过几个例子来探究一下(多媒体投影教材上的图541、图542、图543，让学生独立推导这几种情况下重力做的功)师：比较容易做的是哪一个问题?生：第一个和第二个问题师：为什么这两个问题容易研究呢?生：因为这两个问题中物体运动的路径是直线，所以在研究重力做功问题上比较容易研究师：那么这两个问题的答案是什么呢?生l：第一个问题中WGmgh=mghl一mgh2生2：第二个问题中WG=mgcosa=mghmgh1一mgh2；，和第一个问题中所求出的答案相同师：我们大胆猜想一下，第三个图中重力做的功和前两个是否相等呢?生：可能是相等的师：我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里?生：力做功的路径是曲线师：我们怎样突破这个难点呢?生1(很为难)：这是力在曲线上

3、做功的情况，不容易研究生2：我记得在第二节学习力对物体做功的问题时曾经接触过有关变力做功的问题师(鼓励)：说说看，解决的途径是什么?生2：曲线问题不容易解决，我们可以把这一条曲线看作由很多小的直线组成，这样把每小段直线上重力做的功合起来就是整个过程中重力做的总功师(表扬)：这个同学分析得非常好，根据这个同学的分析方法，第三个问题的答案应该是什么呢?生：在第三种情况下重力做的功和前两种情况中重力做的功相同师：我们可以得到什么样的结论?生：重力做功与路径无关 师：既然重力做功与路径无关，那么它与什么因素有关呢?生：与物体的初末位置有关师：具体的表达式是什么?生：WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物体所处位置的高度 师：很好，可见物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量.课堂训练1沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体拉到顶端，以下说法正确的是( )A沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多 B沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C. 沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多 D上述几种情况重力做功同样多

4、2将一物体由A移至B，重力做功 ( ) A. 与运动过程中是否存在阻力有关 B与物体沿直线或曲线运动有关 C. 与物体是做加速、减速或匀速运动有关 D与物体发生的位移有关 参考答案 1D 解析：重力做功的特点是与运动的具体路径无关，只与初末状态物体的高度差有关，不论光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同 2D 解析：重力做功只与重力方向上发生的位移有关，与物体运动所经过的路径，与物体的运动状态都没有关系二、重力势能 实验与探究 探究影响小球势能大小的因素有哪些 准备两个大小相同的小球：一个钢球、一个木球，再盛一盆细沙如图。5.4l所示在沙盆上方同一高度释放两个小球，钢球的质量大，在沙中陷得较深些 让钢球分别从不同的高度落下，钢球释放的位置越高，在沙中陷得越深 请同学们亲自做实验探究一下重力势能的大小与哪些因素有关 师：下面大家阅读教材1112页“重力势能”一段，回答下面几个问题 学生阅读课文，可以把问题用多媒体投影到大屏幕上 师：怎样定义物体的重力势能? 生：我们把物理量mgh叫做物体的重力势能 师：为什么可以这样来进行定义?生：

5、这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力做功密切相关，另一方面它随高度的变化而变化 师：重力势能的表达式是什么?用文字怎样叙述? 生：Ep=mgh，物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积 师：重力势能是矢量还是标量? 生：与所有的能量一样，重力势能也是标量 师：重力势能的单位是什么?符号是什么? 生：重力势能和其他能量一样，它们的单位和功的单位相同，都是焦耳，符号是J 师：重力势能与什么因素有关?你能否列举生活中的实例加以说明? 生：根据重力势能的表达式，重力势能与物体所受到的重力和物体的相对高度有关例如塔吊上吊着的重物比较可怕，但是当这个重物被放下之后就不再可怕了，因为物体被放下之后重力势能减少了；再例如树梢上的树叶，虽然所处位置比较高，但是由于它受到的重力比较小，所以它虽然比塔吊上的物体可能还高，但是我们并不感觉害怕它 师：刚才这位同学分析得非常好根据重力势能的定义式，它和重力做功的表达式非常相似，么它们之间的关系是什么呢? 生：当物体由高处向低处运动时，重力做正功，物体重力势能减少，也就是WG0，Ep1Ep2；当物体从低处运送到高处时，重力做负功(或者说物体

6、克服重力做功)，重力势能增加，也就是WG0，EplEp2 师：它们的数值具体用一个公式应该如何表示? 生1：它们之间的关系应该是WGEp 生2：当物体受到的重力做正功时，物体重力势能减少；当物体克服重力做功时，物体重力势能增加，所以说重力势能的变化量和重力做功之间的关系应该是互为相反数，用公式表示应该为：WG一Ep 师(鼓励)：刚才这个同学补充得相当好下面大家阅读一下课本12页“说一说”，回答上面提出的问题 (学生阅读思考回答有关问题) 师：如果重力的功与路径有关，即对应于相同的起点和终点，重力对同一物体做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗? 生：当然不能，因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实际情况 师：当摩擦力对物体做功时，我们能不能定义有一个摩擦力势能存在呢?为什么? 生：不行，摩擦力做功与路径有关。 下面一讨论与交流供老师参考 讨论与交流 物体从A点出发，分别沿光滑斜面下滑和水平抛出到达同一位置B点(如图542所示)不计阻力，重力所做的功相同吗?你认为重力做功与物体运动的路径有关吗?为什么?请与其他同学讨论交流(课堂训练)(供老师们参考选用

7、) 1当重力做负功时( ) A.重力势能一定增加 B重力势能一定减少 C物体速度可能增大 D物体速度可能减小 2当重力对物体做正功时，物体的( ) A. 重力势能一定减少，动能一定增加 B重力势能一定增加，动能一定减少 C重力势能一定减少，动能不一定增加 D重力势能不一定减少，动能也不一定增加 3下列关于重力势能的说法，正确的是( ) A重力势能只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关 B重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关 C重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负 D重力势能的变化量等于重力对物体做的功 4质量是50kg的人沿着长150 m、倾角为30的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力势能增加了多少?(g取10ms2) 5在排球比赛中，某运动员用400 N的力把质量为270 g的排球从28 m的高度扣向对方的场地内在球被扣到落地的过程中，排球的重力势能变化了多少?(g取10ms2) 参考答案 1ACD 2C 3AB解析：重力势能是跟相对位置有关的能量，势能的变化只跟重力做功有关，跟物体受不受其他力、

8、其他力做不做功，以及物体的运动状态都没有关系而且它是标量，但有正负，正值表明物体处在零势能参考平面上方，负值表明物体处在零势能参考平面下方重力势能的变化量等于重力对物体做功的负值，也就是说，重力做正功，重力势能减少，减少量等于重力所做的功；重力做负功，重力势能增加，增加量等于克服重力所做的功。 4-375X104J 375X104J 375X104J解析：重力对人做的功为WGmgcos(90+30)=50X10X150X(-0.5)J-375X104J 人克服重力所做的功为375X104J 重力势能增加了375X104J 5高度减小，重力势能减少了756J 解析：Epmgh：0270X10X28=756J三、重力势能的相对性和系统性 (举例说明高度具有相对性，可以用身边的物体做实验，也可以投影演示) 师：我把课本放在桌面上，课本的高度是多少呢? 生1：大约是课桌的高度，约为1 m左右 生2：不对，它比一楼地面高出4m左右(假设学生在二楼) 师：这两位同学哪位同学错了呢? 生：两个同学都没错，只是选取的参考平面不同 师：我们可以得到一个什么结论? 生：物体所处相同位置时它的高度值可能不一样，是因为高度的参考平面不同 师：那么重力势能有没有相对性呢? 生：由于高度有相对性，所以重力势能也应该有相对性 师：我们在研究一个物体重力势能时应该怎么办? 生：应该也选择一个参考平面，在这个平面上物体的重力势能值为零 师(总结)：重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面参考平面选取不同，重力势能的数

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