安徽长丰高中物理机械能守恒定律74重力势能教案新人教版必修2课件

7.47.4重力势能重力势能 项目项目 课题 1 1、知识与技能、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和系统性。 2 2、过程与方法、过程与方法 教学 （1）根据已有的知识，利用极限的思想证明重力做功与路径 目标 无关； （2）根据功和能的关系，推导重力势能的表达式。使学生体 会知识建立的方法。 3 3、情感态度与价值观、情感态度与价值观从对生活中有关的物理现象观察、对 已有知识的掌握得到物理结论，激发和培养学生探索自然规 律的兴趣。 教学重点教学重点重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势 教学 重、 难点 教学难点教学难点重力势能的变化和重力做功的关系，重力势能的 相对性和系统性。 教学 准备 第四节第四节重力势能重力势能 教学 过程 （一）引入新课（一）引入新课 问题问题 1 1水力发电站是利用水来发电的， 水是利用什么来 发电的呢高处的石头欲落下，你为什么害怕，急于要 躲开呢（物体由于被举高而具有重力势能。 ） 问题问题 2 2怎么样认识重力势能呢 能的变化和重力做功的关系。 7.47.4重力势能重力势能 内容内容 修改与创新 1 演示演示粉笔在竖直方向上的运动。 （引导学生分析粉笔上 升和下降过程重力做功与重力势能的变化） 功与能是两个密切联系的物理量。物体的高度发生 变化，重力势能发生变化，重力要做功。我们认识重力 势能，不能脱离重力做功的研究。 （二）进行新课（二）进行新课 1 1、重力做功、重力做功 根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A 到 B 过程中重力所做的功。 A A B 过程甲、乙结果为Wmgmghmgh1-mgh2 过程丙物体沿任意路径向下运动情况，学生会感到困难。 在分析过程中要体现出极限思想，主要强调的是科学方法。 思路为逐步提出问题，引发学生思考并逐步进行分析计算。 （1）物体沿曲线运动，就已有的知识，重力做功能求出吗 （不能）怎么办 （2）想一想我们能够解决的是什么样的情况（物体沿直线 运动过程重力做功，可以根据过程甲乙的计算结果进行计 算。 ） 甲 B 乙 h2 A h A3 A1 A2 h1 B 丙 △h1 △h2 △h3 h h1 h2 2 （3） 回忆前面学习过的方法， 可不可以变曲为直呢， 怎么变 （将整个路径分成许多很短的间隔） （4）怎么样来进一步计算重力的做功（WW1 W2 W3„） 这一过程中，教师听取学生汇报，点评，解答学生可能提出 的问题。 根据上面的分析，归纳总结出解决问题的方法是把整个路 径分成许多很短的间隔；由于每一段很小很小，都可以近似 看作一段倾斜直线；分别求出物体通过每一小段倾斜直线时 重力所做的功；物体通过整个路径时重力所做的功，等于重 力在每小段上所做的功的代数和。先猜想以下结果可能是什 么样的有没有依据，还是一种感觉然后再进行计算，自 己检验你的猜想。结果Wmgmghmgh1-mgh2 结论结论物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的 位置有关，而跟物体运动的路径无关。 2 2、重力势能、重力势能 重力势能应该与那些量有关如果轻重不同的石头从同一高 度下来砸到脚上，感觉怎样同一块石头从不同高度下来， 砸到脚上，感觉又如何分析出重力势能应该与重力、高度 有关。 分析分析表达式 Wmgmghmgh1-mgh2重力做功的大小等于物重跟起 点高度的乘积 mgh1与终点的 mgh2两者之差， 观察重力 mg 与所 处位置的高度 h 的乘积“mgh”看出， （1）与重力做功密切相 关； （2）随高度变化而变化，恰与势能的基本特征一致。这 是一个具有特殊意义的物理量。 （1）定义定义地球上的物体具有的和它的高度有关的能量，叫 做重力势能。 （2）表达式表达式Epmgh即物体的重力势能等于它所受重力 与所处高度的乘积。 3 （3）重力势能为标量重力势能为标量。 （4）单位单位1J1kgm/s m1Nm 2 1 h h1 2 h2 举例计算如图小球在 1 和 2 位置的重力势能。 （m10kg， h13m，h21m） 3 3、重力势能的变化和重力做功的关系、重力势能的变化和重力做功的关系 问题问题 1 1定性分析上图中小球从 1→2 和从 2→1 过程中，重力 做功情况，重力势能变化情况 问题问题 2 2定量分析重力势能的变化和重力做功的关系 结合上面的具体数值，计算重力势能的变化值，和重力做功 的数值，首先建立一个数量上的概念。 分析分析Wmg mgh1-mgh2式中Wmg为重力做功；EP1mgh1为初位 置的重力势能；EP2mgh2为末位置的重力势能。 重力势能的变化表示为△EP E P2- EP1 则 Wmg （EP2 EP1） △EP 问题问题 33小球沿光滑斜面下滑到底端，计算重力做功。 问题问题 44重力势能的变化量。如果斜面粗糙结果如何 总结总结 （1）物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少， 重力势能减少的量等于重力所做的功； （2）物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加， 重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。 4 （3）重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无 关。 4 4、重力势能的相对性、重力势能的相对性 问题问题 1 1手拿教科书放在某一位置，问高度是多少 物体的高度总是相对某一水平面来说的。同样，物体的重力 势能也是相对于某一水平面来说的，具有相对性。 问题问题 2 2以天花板为参考平面，讲桌上的粉笔盒重力势能是多 少 总结总结 （1）参考平面上，EP0； （2）参考平面的选取一般以研究问题的方便为原则。 （3）对选定的参考平面而言 上方h＞0，EP＞0； 下方h＜0，EP＜0，表示物体这个位置具有的重力势能比在 参考平面上具有的重力势能要少。 5 5、重力势能的系统性、重力势能的系统性 我们一直在讲某物体的重力势能，是不是准确呢由重力做 功与重力势能的关系、重力的产生看，如果没有地球，就谈 不上重力势能，因此，严格说， 重力势能是地球与物体这一系统所共有的，不是物体单独所重力势能是地球与物体这一系统所共有的，不是物体单独所 有的，通常说某物体的重力势能是多少，只是一种简化的说有的，通常说某物体的重力势能是多少，只是一种简化的说 法。法。 第四节第四节重力势能重力势能 1 1、重力做功、重力做功 板书 物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的 设计 路径无关。 2 2、重力势能、重力势能 5 （1）定义地球上的物体具有的和它的高度有关的能量，叫做重力势能。 （2）定义式Epmgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。 （3）重力势能为标量。 （4）单位1J1kgm/s m1Nm 3 3、重力势能的变化和重力做功的关系、重力势能的变化和重力做功的关系 Wmg△EP （1）物体的高度下降时，重力做正功