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时间:2018-12-20
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1、重力势能进才中学张烨【教学目标】⑴理解重力势能的概念,能用重力势能的表达式计算重力势能。知道势能具有相对性。⑵理解重力做功与重力势能的关系,知道重力做功与路径无关。并能用这一结论解决一些简单的实际问题。⑶理解功是物体能量变化的量度。⑷知道弹性势能的初步概念。【课时】1课时【重点难点】重点:重力势能及其表达式。难点:重力势能的相对性和功和能量变化的关系。【教学方法】多媒体演示,理论推导、讲授法。【教学过程】情景引入:我们已知道运动的物体具有动能,那么静止的物体是否有能量?我们又是如何知道它是否具有能量的呢?(可阅读课本P41)根据学生的回答引出新课内容。1.
2、重力势能利用刚才学生举的例子说明,被举高的重物一旦下落就可以做功,表明处于一定高度的重物“储存”着一种能量,这就是重力势能,即:重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量。从重力势能的含义可以看出,它与物体的重力和高度有关,到底是什么关系呢?2.重力势能公式物体具有能才能做功,我们经常用物体最多能够做多少功来量度物体具有多少能。(即:功是能量变化的量度,重力势能的变化也可用做功表示出来。)例如一:课本P42小球落地。例如二:用一外力把一质量为m的物体匀速举高h,由于是匀速上升,物体的动能不变,外力举高物体做的功W=mgh全部用于增加物体的重力势能。而此过程
3、中克服重力做功亦为mgh,也就是克服重力做了多少功,就获得了多少重力势能。用Ep表示势能,则处于高度h处的物体的重力势能为:Ep=mgh即重力势能等于物体重力与高度的乘积。单位:焦耳(J),而且也是标量。它是由物体所处的位置状态决定的,所以与动能一样是状态量。(功是过程量)3.零势能面重力势能表达式中的高度h如何确定?课本P42图8-30『自主活动』请学生分别写出以B和地面C为零点的苹果的重力势能:Ep1=mgh1,Ep2=mg(h1+h2),(h1=AB,h2=BC)可以看出,重力势能具有相对性,是与零点选取有关的,因此在表达重力势能时,要指明势能零点的
4、位置。我们把重力势能为零的水平面叫做零势能面。通常以水平地面为零势能面。对于同一物体,它的势能的数值也是不同的,在零势能面之上的物体重力势能为正值,在零势能面之下的物体,重力势能为负值。例如:一个人在金茂大厦的顶楼,他的重力势能可能是负值吗?(零势能面取得再高就可能了)『自主活动』再请学生分别写出以B和地面C为零点情况下,苹果落在B和落在地面C上时与初态的重力势能差:ΔEp1=-mgh1·ΔEp2=-mg(h1+h2),这是与零点选取无关的。可见,不论我们如何选择参照系,对于一物理过程,重力势能的改变是一定的。我们今后的学习中,更多地是研究某物理过程中重力
5、势能的变化,这时我们就可以适当选择参照系使问题简化,而不会影响结果。4.弹性势能(1)什么是弹性势能通过举例看出,发生弹性形变的物体,在恢复形变时能对外界做功,所以它也具有一种潜在的能量,称之为弹性势能。(2)弹性势能与什么因素有关?以弹簧为例,引导学生得出弹性势能随弹簧劲度系数和形变量增大而增大的结论。5.重力做功与重力势能的变化关系(1)重力做功与重力势能的变化将手中粉笔头竖直上抛,然后让学生分析其上升和下落过程中重力做功与重力势能的变化,如图,可以看出,上升过程中,重力做功为-mgh,重力势能增加mgh;下落过程中,重力做功为mgh,重力势能减少mg
6、h,(或称增加-mgh),启发学生总结出如下结论:重力做多少正功,重力势能就减少多少。重力做多少负功(或称克服重力做了多少功),重力势能就增加多少。即重力做功等于重力势能的减少量。若用W。表示重力做功,Ep1表示初态的重力势能,Ep2表示末态的重力势能,则上述关系可表达为:-WG=Ep2-Ep1=ΔEp。(2)重力做功的特点如图,让学生写出几种情况下,物体从A→C,重力做的功:图A是物体由A做自由落体到B,再水平运动到C,容易得出此过程中,重力做功为mgh;图B是物体沿斜面由A滑到C,重力做功为:mgs·sinθ=mgh;图C是物体沿曲面由A滑到C,可以把
7、曲面看成很多段小斜面组成,利用图B的结论可以得出,重力做功也为mgh。还可从A到BC面画任意路径让学生求重力做功,可以看出结论都为mgh。让学生总结出规律。重力做功与路径无关,只与物体起点和终点位置的高度差有关。『拓展联想』(课本P45)提问:其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关?回答是肯定的。可见,重力做功的特点不能乱用,要视具体力而定。同时提醒学生,今后学习中还会遇到做功具这个特点的力,让学生在今后遇到新的力时注意这个问题。【回家作业】课本P451、3、5(2、4、6、7、8课本上)课课练势能(四十)A卷『演示学生作品』课本P469附录:弹性势能与什
8、么因素有关?以弹簧为例,引导学生得出弹性势能随弹簧劲度系数和形变量
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