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重力勢能高一物理優(yōu)秀教案
一、教學(xué)目的：
1．理解重力勢能的概念，會(huì)用重力勢能的定義式進(jìn)行計(jì)算．
2．理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系．知道重力做功與路徑無關(guān)．
3．知道重力勢能的相對性．
4．了解彈性勢能．
二、重點(diǎn)難點(diǎn)：
1.重力勢能以及重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系.
2.理解重力勢能的相對性.
三、教學(xué)方法：
演示實(shí)驗(yàn)、分析推理、講授討論.
四、教具：
輕重不同的重錘一個(gè)、木樁、沙箱、橡皮筋.
五、教學(xué)過程：
（一）引入新課：
大家知道水力發(fā)電站是利用水來發(fā)電的，水是利用什么能來發(fā)電的呢？學(xué)習(xí)這節(jié)課后，我們將會(huì)了解這個(gè)問題。
通過前面對功和能的關(guān)系的學(xué)習(xí)，我們知道怎樣判斷一個(gè)物體具有能量：一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉�，我們就說這個(gè)物體具有能量。
演示重錘從高處落下，把木樁打進(jìn)沙箱中，說明重錘對木樁做了功，舉高的重錘具有能量。我們把重錘由于被學(xué)舉高而具有的能量叫做重力勢能。本節(jié)課將學(xué)習(xí)重力勢能的有關(guān)知識。
（二）進(jìn)行新課：
重力勢能的大小與什么因素有關(guān)呢？
演示實(shí)驗(yàn)1：演示由質(zhì)量不同的重錘從相同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，引導(dǎo)學(xué)生分析得出：質(zhì)量越大的重錘具有的重力勢能越大。
演示實(shí)驗(yàn)2：演示用同一重錘從不同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，引導(dǎo)學(xué)生得出：重錘高度越大，具有的重力勢能越大。
怎樣定量地表示重力勢能呢？
把一個(gè)物體舉高，要克服重力做功，同時(shí)物體的重力勢能增加。一個(gè)物體從高處下落，重力做功，同時(shí)重力勢力能減小。可見重力勢能跟重力做功有密切關(guān)系。
如圖1所示，設(shè)一個(gè)質(zhì)量為的物體，從高度為h1的A點(diǎn)下落到高度為h2的B點(diǎn)，重力所做的功為：
WG=gΔh=gh1-gh2
我們可以看出WG等于gh這個(gè)量的變化。在物理學(xué)中就用這個(gè)物理量表示物體的重力勢能。重力勢能用EP來表示。
1．重力勢能
1定義：由于物體被舉高而具有的能量。
2重力勢能的計(jì)算式：EP=gh.
即物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積。
3重力勢能是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國際單位中 都是焦耳()
2．對EP=gh的理解：
1式中h應(yīng)為物體重心的高度。
2重力勢能具有相對性，是相對于選取的參考面而言的。因此在計(jì)算重力勢能時(shí)，應(yīng)該明確選取零勢面。
3重力勢能可正可負(fù)，在零勢面上方重力勢能為正值，在零勢面下方重力勢能為負(fù)值。
4選取不同的零勢面，物體的勢能值是不同的，但勢能的變化量不會(huì)因零勢面的不同而不同。
例題1：邊長為L，質(zhì)量為的立方體物體靜止放在地面，在其旁邊有一高為H的水平桌面,如圖2所示.
1若選地面為零勢點(diǎn)，立方體物體的重力勢能為多少？
2若選桌椅面為零勢點(diǎn)，立方體物體的重力勢能為多少？
學(xué)生先做，老師再講。
解析：
1EP=gL/2.
2 EP= -g(H-L/2).
3．重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析：圖1中，重力做正功，重力勢能減少，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能了。重力勢能的變化是否在任意情況下都等于重力所做的功？重力做功有什么特點(diǎn)？
討論1：物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)過程中，如果受阻力作用，重力做的功與重力勢能變化之間的關(guān)系是怎樣的？
物體下落受到阻力，只影響物體動(dòng)能的變化，不影響重力的功，重力勢能的變化只與A、B兩點(diǎn)的高度差有關(guān)。
WG=gh1-gh2=EP1-EP2.
物體減少的重力勢能等于重力所做的功，但由于要克服阻力做功，減少的重力勢能沒有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
討論2：若物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)后，再平移到與B點(diǎn)等高的C點(diǎn)，重力做的功是多少？重力做功與重力勢能之間的關(guān)系又如何？如圖3所示。
物體由B到C過程中重力不做功，重力勢能也不變化，因此物體由A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中，重力的功仍是WG=gh1-gh2=EP1-EP2. 物體減少的重力勢能等于重力所做的功。
討論3:若物體是從A點(diǎn)沿斜面滑到與B點(diǎn)等高的C點(diǎn)，上述關(guān)系是否成立？
設(shè)AC之間長為S，且與水平方向成θ角。
重力做功WG=Fssinθ=gh1-gh2
由此發(fā)現(xiàn)重力做功與路徑無關(guān)，只跟初末位置高度有關(guān)，物體減少的重力勢能仍等于重力所做的功。
討論4:物體從B點(diǎn)分別勻速、加速、減速上升到A點(diǎn)，上述關(guān)系又是如何呢？
無論物體從B點(diǎn)上升到A點(diǎn)是勻速、加速、減速，重力都做負(fù)功，且都等于物體重力與初末位置高度差的乘積。而重力勢能都增加，增加的重力勢能等于克服重力所做的功。但這三種情況中，由于所受拉力不同，物體動(dòng)能的變化量等于合外力的功，動(dòng)能變化量不相同。
師生共同總結(jié)出重力勢能變化只與重力做的功有關(guān)，兩者關(guān)系如下：
當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做正功，重力勢能減少。減少的重力勢能等于重力所做的功。
當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做負(fù)功，即物體克服重力做功，重力勢能增加。增加的重力勢能等于克服重力所做的功。
引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出重力做功的特點(diǎn)：
4.重力做功的特點(diǎn)：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。
演示實(shí)驗(yàn)3:演示張緊的橡皮筋把紙團(tuán)射出去，說明發(fā)生彈性形變的橡皮筋能夠做功，因而具有能量------這種能量稱為彈性勢能。
5.彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν饨缱龉�，我們把物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢能叫彈性勢能。
引導(dǎo)學(xué)生舉些具有彈性勢能物體的實(shí)例。如張緊的弓、卷緊的發(fā)條、位伸或壓縮的彈簧、擊球時(shí)的網(wǎng)球拍等都具有彈性勢能。初步了解彈簧所具有彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)。
分析：彈簧被拉伸或壓縮的長度越大，恢復(fù)原狀時(shí)對外做的功就越多，彈簧的彈性勢能就越大。彈簧的彈性勢能不跟彈簧的勁度有關(guān)，被拉伸或壓縮的長度相同時(shí)，勁度越大的彈簧彈性勢能越大。
重力勢能和彈性勢能是由相互作用物體的相對位置決定的，所以勢能又叫位能。今后還將學(xué)習(xí)其它形式的勢能。
例題2:沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物體到頂端，以下說法中正確的是：
A．沿著坡度小、長度大的斜面上升克服重力做的功多；
B．沿長度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多；
C．沿長度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多；
D．上述幾種情況重力做功同樣多。
學(xué)生先做，老師再評講。正確答案為D。
（三）、課堂小結(jié)：
1.重力勢能：由于物體被舉高而具有的能量；重力勢能的計(jì)算式：EP=gh.，即物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積；重力勢能是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國際單位中都是焦耳。
2. 重力做功的特點(diǎn)：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。
3. 彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν饨缱龉�，我們把物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢能叫彈性勢能。
（四）、課外作業(yè)：
1.復(fù)習(xí)歸納本節(jié)課內(nèi)容。
2.思考課本練習(xí)四第（1）、（3）題。
3.把練習(xí)四第(2)、(4)、(5)題做在作業(yè)本上。
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