2019-2020年高一物理《重力勢能》教學(xué)設(shè)計教案.doc

2019-2020年高一物理重力勢能教學(xué)設(shè)計教案本節(jié)教材分析本節(jié)講述重力勢能及其相對性，重力勢能的變化以及與重力做功的關(guān)系.重力做正功時，重力勢能減少，克服重力做功(重力做負(fù)功)時，重力勢能增加，關(guān)于這個關(guān)系，由于與動能定理的表述不一致，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)時最好能結(jié)合一些實例，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，解開學(xué)生的困惑，例如可舉在自由落體運動中，重力做正功，重力勢能減少，同時由動能定理可知，動能增加.重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，這樣做，也可以為下一節(jié)講解機械能守恒定律做好準(zhǔn)備.關(guān)于重力做功與路徑無關(guān)和彈性勢能的教學(xué)：只要求學(xué)生知道即可教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算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、能力目標(biāo)1.根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢能的表達(dá)式2.學(xué)會從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理形象三、德育目標(biāo)滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣教學(xué)重點重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系教學(xué)難點重力勢能的系統(tǒng)性和相對性教學(xué)方法實驗觀察法、分析歸納法、講練法教學(xué)用具鐵球(大小、質(zhì)量均不同的兩個)、透明玻璃容器、沙子、投影片教學(xué)過程用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義式進行計算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.了解彈性勢能學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程：一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入教師：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?學(xué)生：因為重錘具有重力勢能教師：那么什么是重力勢能?學(xué)生：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能演示實驗：在一個透明的玻璃容器內(nèi)裝上沙子實驗一：用一個鐵球從不同高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度實驗二：用大小不同的兩個鐵球從同一高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度學(xué)生回答觀察到的現(xiàn)象：在實驗一中，鐵球的釋放高度越大，鐵球落在沙子中的深度越大在實驗二中，質(zhì)量大的鐵球落在沙子中的深度大教師：通過上述演示，我們可以定性得到：重力勢能跟物體的質(zhì)量和高度都有關(guān)系，且物體的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢能就越大引入：那么，怎樣定量地表示重力勢能呢?板書課題：重力勢能二、新課教學(xué)(一)重力勢能1.教師舉例把一個質(zhì)量為的物體豎直向上拋出，在它上升和下落的過程中，重力分別做什么功?重力勢能如何變化?學(xué)生：上升過程中，物體克服重力做功(重力做負(fù)功).物體的重力勢能增大下落過程中，重力做正功，物體的重力勢能減小教師：前邊我們學(xué)過了功和能之間的關(guān)系，我們知道力對物體做了多少功，物體的能量就將變化多少，那么同學(xué)們認(rèn)為重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關(guān)系?學(xué)生：重力所做的功等于物體重力勢能的變化2.上邊我們定性分析了重力所做的功等于物體重力勢能的變化，下邊我們再來分析一個例子：用投影片出示問題：質(zhì)量為的物體從高度為的A點下落到高度為2的B點，重力所做的功為多少?學(xué)生求解得到：重力所做的功為：WG（）教師：前邊我們結(jié)合功和能的關(guān)系分析得到重力所做的功等于物體重力勢能的變化，而我們經(jīng)過推導(dǎo)又得到重力所做的功等于這個量的變化，所以在物理學(xué)中就用這個式子來表示物體的重力勢能板書：EmghE 物體的重力勢能 焦（J）物體的質(zhì)量 千克（kg）重力加速度(米每二次方秒)s2/物體的高度米（）推導(dǎo)重力勢能的單位：kg/s2J重力勢能的單位是焦耳，并把上述板書補充完整重力勢能是標(biāo)量3.據(jù)重力做功與重力勢能變化之間的關(guān)系進行討論：教師：我們用 來表示物體在初位置的重力勢能，用 來表示物體在末位置的重力勢能，則 學(xué)生討論得到：當(dāng)物體由高處運動到低處時，>2，W> 當(dāng)物體由低處運動到高處時，<2，W< 教師總結(jié)：重力做正功時，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力所做的功物體克服重力做功(重力做負(fù)功)時，重力勢能增加，增加的重力勢能等于物體克服重力所做的功 4.討論：如圖所示，物體從高為h1處運動到高為2處，運動的路徑有無數(shù)條，討論在這些運動過程中，重力所做的功是否相同學(xué)生：重力所做的功相同，因為重力所做的功等于重力勢能的減少量，而重力勢能的減少量（2）是一定的教師：由此得到：重力所做的功只跟物體初位置的高度和末位置的高度2有關(guān)，跟物體運動的路徑無關(guān)(二)重力勢能的相對性教師：有一個物體放在三樓頂，每層樓高，則該物體的重力勢能為多大?學(xué)生：3mgh；mgh；2mgh教師：同一個物體的重力勢能，為什么會有三個不同的值呢?學(xué)生：是由于所選高度的起點不同而造成的教師：我們把所選高度的起點處的平面叫參考平面，第一位同學(xué)以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢能為3mgh，第二位同學(xué)是以三樓地面為參考平面，則物體的重力勢能為mgh，同理第三位同學(xué)是以二樓地面作為參考平面，得到的重力勢能為2mgh板書：參考平面的選取是任意的選取不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的通常選地面為參考平面(三)彈性勢能1.演示裝置如圖所示：將一彈簧壓縮不同程度：觀察現(xiàn)象取一個硬彈簧，一個軟彈簧，分別把它們壓縮相同程度，觀察現(xiàn)象2.學(xué)生敘述實驗現(xiàn)象實驗一中：當(dāng)彈簧壓縮程度越大時，彈簧把木塊推的越遠(yuǎn)實驗二中：兩根等長的軟、硬彈簧，壓縮相同程度時，硬彈簧把木塊彈出的遠(yuǎn)3.上述實驗中，彈簧被壓縮時，要發(fā)生形變，在恢復(fù)原狀時能夠?qū)δ緣K做功，我們說彈簧具有能，這種能叫彈性勢能板書：發(fā)生形變的物體，在恢復(fù)原狀時能夠?qū)ν庾龉?，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢能4.教師：同學(xué)們能舉幾個物體具有彈性勢能的例子嗎?學(xué)生：卷緊的發(fā)條，被拉伸或壓縮的彈簧，拉彎的弓、擊球時的網(wǎng)球拍或羽毛球拍、撐桿跳高時的撐桿等5.教師分析上述各例中彈性勢能和形變程度之間的關(guān)系，學(xué)生總結(jié)得到：形變程度越大，彈性勢能也越大6.教師：到現(xiàn)在為止，我們已學(xué)習(xí)了兩種勢能：重力勢能和彈性勢能對于重力勢能，其大小由地球和地面上物體的相對位置決定，對于彈性勢能，其大小由形變程度決定，而形變程度不同，發(fā)生形變的物體的各部分相對位置也會發(fā)生變化，得到：勢能也叫位能勢能具有系統(tǒng)性：重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的，彈性勢能是物體的各部分所共有的三、鞏固練習(xí)用投影片出示思考題：1.關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法中正確的是A.當(dāng)重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少B.物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加C.地球上任何一個物體的重力勢能都有一個確定值D.重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)2.物體在運動過程中，克服重力做功為50 J，則A.重力做功為50 JB.物體的重力勢能一定增加50 JC.物體的動能一定減少50 JD.重力做了50 J的負(fù)功3.以40 /s的初速度豎直向上拋出一個物體，經(jīng)過秒后，物體的重力勢能是動能的3倍，10 /s2，則的大小為A.2秒 B.3秒C.4秒D.5秒?yún)⒖即鸢福?.ABD 2.BD3.A四、小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了：1.勢能由物體間的相互作用而產(chǎn)生，由它們的相對位置而決定2.勢能是標(biāo)量，單位是焦耳3.重力對物體所做的功與物體的運動路徑無關(guān)，只跟物體運動的始、末位置有關(guān)，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢能之差4.重力勢能是地球和地面上的物體共同具有的，一個物體的重力勢能的大小與參考平面的選取有關(guān)思考題1.關(guān)于重力勢能的幾種理解，正確的是A.重力勢能等于零的物體，一定不會對別的物體做功B.相對于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題C.在同一高度將物體不論向任何方向拋出，只要拋出時的初速度大小相同，則落地時減少的重力勢能必相等 D.放在地面的物體，它的重力勢能一定等于零2.一物體從A點沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點與C點，則下列說法中正確的是A.沿AB面重力做功多B.沿兩個面重力做的功相同C.沿AB面重力勢能減少多D.沿兩個面減少的重力勢能相同3.在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧，有一物體在它的正上方自由落下，在物體壓縮彈簧速度減為零時A.物體的重力勢能最大 B.物體的動能最大C.彈簧的彈性勢能最大 D.彈簧的彈性勢能最小4.質(zhì)量為kg的鐵球從某一高度自由落下，當(dāng)下落到全程中點位置時，具有36 J的動能.空氣阻力不計，取地面為零勢能面，取10 /s2，則A.鐵球在最高點時的重力勢能為36 JB.鐵球在全程中點位置時具有72 J機械能C.鐵球落到地面時速度為12 /sD.鐵球開始下落時的高度為7.2參考答案：1.BC2.BD3.C4.BCD六、板書設(shè)計習(xí)題精選（一）1、以下說法中，正確的是：A重力勢能大的物體，離地面高度大；B重力勢能大的物體，所受重力一定大；C重力勢能大的物體，質(zhì)量不一定大；D重力勢能大的物體，速度不一定大。2、質(zhì)量相同的實心木球和銅球，放在同一水平桌面上，則它們的重力勢能是：A木球大； B銅球大； C一樣大； D不能比較。3、以下敘述中正確的是：A重力對物體做功越多，物體的重力勢能越少；B物體克服重力做功越多，物體的重力勢能越少；C重力對物體不做功，物體的重力勢能一定為零；D物體沒克服重力做功，物體的重力勢能不一定為零。4、不同質(zhì)量的兩個物體由同一地點以相同的動能豎直向上拋出，不計空氣阻力，則這兩個物體（ ）A所能達(dá)到的最大高度和最大重力勢能都相同B所能達(dá)到的最大高度不同，但最大重力勢能相同C所能達(dá)到的最大高度和最大重力勢能均不同D所能達(dá)到的最大高度相同，但最大重力勢能不同5、粗細(xì)均勻，長為5m，質(zhì)量為60kg的電線桿橫放在水平地面上，如果要把它豎直立起，至少要做 J的功（ ）參考答案：1、CD 2、C 3、AD 4、B 5、1500（二）1.關(guān)于重力勢能的理解，下列說法正確的是A.重力勢能是一個定值B.當(dāng)重力對物體做正功時，物體的重力勢能減少C.放在地面上的物體，它的重力勢能一定等于0D.重力勢能是物體和地球共有的，而不是物體單獨具有的2.物體的重力勢能等于_，定義式E_.3.一根均勻的直棒平放在地面，將它豎直立起時O點不滑動，若棒的質(zhì)量為，棒長為L，則棒被豎直立起時外力做功至少為_，重力做功為_，物體克服重力做的功為_，棒的重力勢能增加了_，外力作用點越靠近右端時用的力_，但做的功_ 4.如圖所示，重物A的質(zhì)量為，置于水平地面上，其上表面聯(lián)結(jié)一根豎直的輕質(zhì)彈簧，彈簧的長度為L，勁度系數(shù)為，現(xiàn)將彈簧的上端P緩慢地豎直上提一段距離L，使重物A離地面時，重物具有的重力勢能為_.5.如圖所示，質(zhì)量為的物體從高處的A點由靜止自斜面滑下，再滑到平面上的C點停下，在B點沒有能量損失，則在ABC的全過程中物體克服阻力所做的功為_，如果使物體由C點沿原路返回到A點，則外力至少做功為_.6.一個物體從距地面的高度為H處自由下落，當(dāng)它的動能與其重力勢能相等時，需要下落的時間為A. B. C. D. 7.在豎直平面內(nèi)有一個半徑為R的 圓弧形軌道，一個質(zhì)量為的小物體從軌道最高點A由靜止滑下，到達(dá)最低點B時恰好又靜止，問：物體在下滑過程中受到哪些力的作用?對小物塊做功的力各是什么力?做了多少功 ，大小各為多少?小物塊由A到B，其重力勢能變化了多少，如何變化?轉(zhuǎn)化為什么形式的能?有多少，用什么去量度?8.如圖是幾個斜面，它們高度相同，而傾角不同，讓質(zhì)量相同的物體沿斜面由靜止從頂端運動到底端，試根據(jù)功的公式計算沿不同斜面重力所做的功，并證明這個功與斜面的傾角無關(guān).9.如圖所示，輕質(zhì)長繩水平地跨過距2L的兩個定滑輪A、B上，質(zhì)量為的物塊懸掛在繩上O點，O與A、B兩滑輪的距離相等，在輕繩兩端C、D分別施加豎直向下的恒力Fmg，先托住物塊，使繩處于水平拉直狀態(tài)，從靜止釋放物塊，在物塊下落過程中，保持C、D兩端的拉力F不變，則當(dāng)物塊下落距離為多大時，物塊的加速度為零當(dāng)物塊下落上述距離的過程中，克服C端恒力F做的功W為多少?求物體下落的最大速度和最大距離H參考答案：1.BD2.物體的重量和它的高度的乘積；mgh3. 越小，不變4. 5.mgL；2mgL 6.B7.重力、彈力和滑動摩擦力重力和滑動摩擦力；重力做正功，大小為mg；滑動摩擦力做負(fù)功，大小為mgRmgR，減少，內(nèi)能，mgR，滑動摩擦力做的功8.證明略9. （三）1.關(guān)于勢能的幾種說法中，正確的是：A勢能是物體系中各相互作用的物體的相對位置所決定的能量，勢能是系統(tǒng)共有的；B重力勢能的大小是相對的，但變化量大小是絕對的；C重力做的功等于重力勢能的增量； D在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量越大，彈性勢能也越大。 2.關(guān)于勢能的變化，下列說法中正確的是：A摩擦力做功，勢能一定減小；B彈力做正功，彈性勢能一定增加； C重力做正功，重力勢能一定減??；D勢能變化與外力無關(guān)。3.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根長1m的繩子系住一個重100N的物體，則該物體的重力勢能是：A100J；B900J；C-100J；D不作規(guī)定，無法確定。4.橫臥在水平地面上質(zhì)量為100kg，長為2m的均勻圓鐵棒，一端著地，另一端從地面上豎立起來，其重力勢能增量和重力功是： A1960J，-1960J；B-1960J，1960J；C980J，-980J；D-980J，980J。 5.某人將重物由靜止舉高h(yuǎn)，獲得的速度為v，則下列說法中正確的是：A物體所受合外力對它做的功等于物體的動能增量；B人對物體做的功等于物體機械能的增量；C重力和人對物體的功等于物體機械能的增量；D物體克服重力做的功等于物體勢能的增量。 6.在光滑的水平面上，物體A以較大速度Va向前運動，與以較小速度Vb向同一方向運動的，連有輕質(zhì)彈簧的物體B發(fā)生相互作用，如圖所示。在相互作用的過程中，當(dāng)系統(tǒng)的彈性勢能最大時： AVa>Vb； BVa=Vb； CVa<Vb； D無法判斷。7.大型拱橋的拱高為h，弧長為L，如圖所示，質(zhì)量為m的汽車在 以不變的速率v由A點運動到B點的過程中，以下說法正確的是： A由A到B的過程中，汽車的重力勢能不變，重力始終不做功； B由A到B的過程中，汽車的重力勢能的增量為零，重力的總功等于零； C汽車的重力勢能先增大后減小，總的變化量為0，重力先做正功，后做負(fù)功，總功為零； D汽車的重力勢能先增大后減小，上坡時重力做負(fù)功，下坡時做正功，總功為零。8.一根彈簧的彈力位移圖線如圖所示，那么彈簧由伸長量8cm到伸長量4cm的過程中，彈力功和彈性勢能的變化量為A3.6焦耳，-3.6焦耳； B-3.6焦耳，3.6焦耳；C1.8焦耳，-1.8焦耳；D-1.8焦耳，1.8焦耳。9.如圖所示，一個人通過小定滑輪使質(zhì)量為M的物體勻速上升。當(dāng)人在水平地面上由A點移動B點，繩子由豎直方向變成與水平方向成 角。已知AB間距離為s，若不計摩擦及滑輪質(zhì)量，在這過程中物體重力勢能的增量是： AMgsBMgscosa C D 10.質(zhì)量為m的小球，用輕質(zhì)細(xì)線栓住，在豎直平面內(nèi)繞線的一端作圓周運動，那么小球通過最高點和最最低點時，細(xì)線上拉力的差值是：A8mg；B6mgC4mgD2mg。 參考答案1、ABD 2、C 3、D 4、C 5、ABD 6、B 7、BD 8、C 9、C 10、B