2019-2020年高中物理《重力勢能》教案5 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理重力勢能教案5 新人教版必修2一、教學(xué)目標(biāo)1知道重力勢能的定義。理解重力勢能的計(jì)算公式,知道重力勢能是標(biāo)量,單位是焦耳。2理解重力做功與重力勢能的關(guān)系。3知道重力勢能的值是相對的,理解重力勢能正負(fù)的含義。4了解彈性勢能,知道彈簧的彈性勢能的決定因素。5從能的轉(zhuǎn)化角度和功能關(guān)系來解釋和分析物理現(xiàn)象二、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法1重點(diǎn):重力勢能大小的確定2難點(diǎn):重力勢能的相對性的理解,參考平面的選擇方法。3疑點(diǎn):如何理解重力對物體做功等于物體重力勢能增量的負(fù)值。4教學(xué)方法(1)演繹推導(dǎo)物體重力勢能的定義表達(dá)方式。(2)類比分析,舉例釋疑。三、教具學(xué)具準(zhǔn)備彈簧、鐵球、木球、玻璃缸、細(xì)沙、長木板,木塊四、教學(xué)步驟 【引入新課】 介紹:俄羅斯“和平號”空間站于2001年3月23日北京時(shí)間14時(shí)0分12秒所有殘片都已成功安全地墜入預(yù)定的南太平洋海域,墜毀過程極為壯觀美麗,137噸的龐然大物分解燃燒,天空中出一條條長長的金色軌跡這是一個(gè)完美的告別,“和平號”的15年風(fēng)雨歷程將成為人類永恒的記憶“和平號”的功績將永載史冊 現(xiàn)提問:“和平號”空間站墜落時(shí),為什么會燃燒? 碎片燃燒時(shí),溫度可達(dá)3000,其能量由什么能量轉(zhuǎn)化而來? 【講授新課】1重力勢能 (l)定義:物體由于被舉高而具有的能量 演示實(shí)驗(yàn),用木球和鐵球先后從同一高度處自由下落,落入玻璃缸中的細(xì)沙中,觀察到什么現(xiàn)象?這說明了什么?(鐵球深入細(xì)砂中的距離比木球要長,這說明,質(zhì)量大的物體在相同的高度時(shí),重力勢能大,克服細(xì)砂阻力做功要多) 用鐵球在不同的高度處自由下落,先后落入玻璃缸中的細(xì)砂里,觀察到什么現(xiàn)象,這又說明了什么?(鐵球在比較高的地方落下來,深入砂中的距離也比較長,這說明,同一個(gè)物體在比較高的地方重力勢能較大,克服細(xì)砂阻力做功要多) 綜上所述,物體的重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和物體所處的高度有關(guān)現(xiàn)在來推導(dǎo)重力勢能的定量表達(dá)式:投球的質(zhì)量為m,從高度為的A點(diǎn)下落到高度為的B點(diǎn),如圖所示,重力所做的功為(2)重力勢能的表述式 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,也是狀態(tài)量,其單位為J 2重力做功的特點(diǎn)(1)、重力做功與路徑無關(guān),只與物體的始末位置的高度差和重力大小有關(guān)。(2)、重力做功的大小WG=mgh,h為始末位置的高度差。(3)、重力做正功,物體重力勢能減少;重力做負(fù)功,物體重力勢能增加。 例1、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.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少 D.上述幾種情況重力做功同樣多解析:重力做功的特點(diǎn)是,重力做功與物體運(yùn)動的具體路徑無關(guān),只與初末位置物體的高度差有關(guān),不論是光滑路徑或粗糙路徑,也不論是直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)動,只要初末位置的高度差相同,重力做功就相同。因此,不論坡度大小、長度大小及粗糙程度如何,只要高度差相同,克服重力做的功就一樣多,故選D。例2 一質(zhì)量為5kg的小球從5m高處下落, 碰撞地面后彈起, 每次彈起的高度比下落高度低1m, 求:小球從下落到停在地面的過程中重力一共做了多少功? (g=9.8m/s2)解析:小球下落高度為5m ,重力做功與路徑無關(guān)。3重力勢能的理解(1)重力勢能具有系統(tǒng)性:由物體和地球的相對位置所決定的能叫重力勢能,它是物體和地球共有的。(2)重力勢能具有相對性:重力勢能Ep=mgh式中h是物體到參考平面的高度,參考平面的選取會影響重力勢能的值,在參考平面內(nèi),物體的重力勢能為零;在參考平面上方的物體,重力勢能為正值;在參考平面下方的物體,重力勢能為負(fù)值。(3)重力勢能變化具有絕對性:盡管重力勢能的大小與參考平面的選擇有關(guān),但重力勢能的變化量都與參考平面的選擇無關(guān),這體現(xiàn)了它的不變性(絕對性)。(4) 重力勢能是標(biāo)量,但有正負(fù),且正負(fù)能反映和比較重力勢能的大小。 3彈性勢能 演示實(shí)驗(yàn):把水平放置的輕彈簧一端固定,另一端系一木塊,壓(或拉)木塊,使彈簧縮短(或伸長)再釋放木塊,讓彈簧的作用力帶動木塊在水平面上運(yùn)動 可知,發(fā)生彈性形變的物體能對外界做功,因而具有能量,這種能量就叫彈性勢能,它存在于發(fā)生彈性形變的物體之中 舉出除彈簧以外的彈性勢能存在的實(shí)例 彈性勢能的大小,與物體的性質(zhì)(如勁度系數(shù))和形變量有關(guān),可用實(shí)驗(yàn)演示彈簧形變量越大對外界做功可越多來說明 勢能又叫位能,它是由相互作用的物體的相對位置決定機(jī)械運(yùn)動中的勢能是重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱 【同步檢測】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(gè)定值 B.當(dāng)重力對物體做正功時(shí),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0 D.重力勢能是物體和地球共有的,而不是物體單獨(dú)具有的2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。3質(zhì)量相同的實(shí)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。4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。2-4-25. 如圖2-4-2所示,桌面離地高為h,質(zhì)量為m的小球從離桌面高為H處自由下落,不計(jì)空氣阻力,假設(shè)桌面為零勢能的參考平面,則小球在圖示位置處的重力勢能 ( ) A、mgh B、mgH C、mg(H+h) D、mg(H-h)6.物體在運(yùn)動過程中,克服重力做功50J,則()A.重力做功為50JB.物體的重力勢能一定增加50JC.物體的重力勢能一定減小50JD.重力做功為-50J7.用起重機(jī)將質(zhì)量為m的物體勻速地吊起一段距離,那么作用在物體上各力的做功情況應(yīng)該是下面的哪種說法A.重力做正功,拉力做負(fù)功,合力做功為零 B.重力做負(fù)功,拉力做正功,合力做正功C.重力做負(fù)功,拉力做正功,合力做功為零 D.重力不做功,拉力做正功,合力做正功8.井深8m,井上支架高為2m,在支架上用一根3m長的繩子系住一個(gè)重100N的物體,則物體的重力勢能是(以地面為參考平面)()A.100JB.700JC.100JD.無法確定9.甲、乙兩物體,從很高的同一處自由下落2s,重力做功之比_,對地面的重力勢能之比_.2-4-310.如圖2-4-3所示,質(zhì)量為m的物體,放于水平面上,物體上豎直固定一長度為l、勁度系數(shù)為h的輕質(zhì)彈簧,現(xiàn)用手拉住彈簧上端P緩慢向上提,使物體離開地面上升一段距離在這一過程中,若P端上移的距離為H,求物體重力勢能的增加量. 同步檢測答案 1.BD 2CD 3A 4AD 5.B 6.BD 7.C 8.C 9.5:1,5:1 10. 背景知識與課外閱讀 :用能量最低原理求解兩例物理題 高中化學(xué)中講到“能量最低原理”在不違背泡利原理的情況下,核外電子總是盡先安排布在能量最低的軌道上,電子在該軌道上,處于穩(wěn)定狀態(tài),其實(shí),能量最低原理也適用于物體系物體系的穩(wěn)定狀態(tài)與系統(tǒng)的勢能有關(guān),勢能越小則狀態(tài)越穩(wěn)定物體系在不受外力的情況下,總處在勢能最小的狀態(tài),即穩(wěn)定狀態(tài)下面利用能量最低原理,求解兩例物理題 例1 一質(zhì)量均勻不可伸長的繩索,重為 G ,A、B兩端固定在天花板上,如圖所示今在最低點(diǎn)C施加一豎直向下的力將繩拉至D點(diǎn),在此過程中,繩索AB的重心位置( ) A逐漸升高 B逐漸降低 C先降低后升高 D始終不變 解析:由能量最低原理知,物體在靜止情況下,總處于能量最低狀態(tài)(即穩(wěn)定狀態(tài))該狀態(tài)下重力勢能最小故施力F后,細(xì)繩重心上升,故選答案A 例2 如圖所示容器A、B中各有一個(gè)可自由移動的輕活塞,活塞下面是水大氣壓恒定,A、B底部由帶閥門K的管道相連,整個(gè)裝置與外界絕熱,原先A中的水面比B中的高,打開閥門,使A中的水逐漸向B中流,在這個(gè)過程中( ) A大氣壓力對水做功,水的內(nèi)能增加 B水克服大氣壓力做功,水的內(nèi)能不變 C大氣壓力對水不做功,水的內(nèi)能不變 D大氣壓力對水不做功,水的內(nèi)能增加解析:由能量最低原理可知,打開閥門見水達(dá)到平衡時(shí)應(yīng)具有最小勢能,故在打開閥門至平衡過程中,水的重力勢能減小又由題意知整個(gè)裝置與外界絕熱,因此由能量守恒得,重力勢能的減少量轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能故選答案D- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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