高一物理《重力势能》教案.doc

课 题 重力势能课 型新授课教 学 目 标知识与技能 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过程与方法 用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程情感、态度与价值观 渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣 教学重点、难点教学重点 重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系教学难点 重力势能的相对性教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习教 学 手 段cai教学课件，视频展示台。教 学 活 动新课导入我们来回顾几个定义。1、 功的定义是什么？2、做功和能量存在怎样的关系？能量改变的途径有做功和热传递。所以说，当有力做功时，必然伴随着某种能量的变化。可以说：功是衡量能量变化多少的量度。3、什么是重力？4、什么是势能？在第一节中讲到：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。运动的物体有做功的本领，物体由于运动而具有的能量就是动能。水力发电站就是利用水的动能，冲击水轮机并带动发电机转动而发电。那么，大家是否注意到：几乎所有的水力发电站都有高高的拦河大坝？（幻灯片：三峡大坝）这是为什么呢？大家初中已经学过重力势能了，物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。我们来看一下更多的与重力势能有关的例子。投影多媒体图片：利用生活常见事例，创设问题情景，激发学生兴趣。（展示图片一：）这是一幅美国内华达州亚利桑那陨石坑图片。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为3050米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(tnt)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。可见，有些重力势能在自然界中的能量是巨大的。（展示图片二：）这幅图片说的是2002年9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少100人失踪。由以上资料可知，重力势能与我们的生活有密切关系。我们只有认识自然，才能更主动的改造自然。今天这节课我们将深入地学习重力势能知识及其应用。新课教学创设情境（1）如果分别在三个同学上方悬挂一个气球，篮球，铁球，大家说这三位同学在下面坐着会有什么感受？为什么在气球篮球下方的不担心？这个情景说明了什么？这三个球有不同的能量，它们有不同程度的做功的本领，而且这种本领还与某种因素有关。（2）不同高度的篮球砸到两个同学身上，哪个同学感觉更疼？处于不同高度的两个篮球，他们的做功的能力也不同，说明这种做功的本领还与另一种因素有关。物体由于被举高而具有的能量是重力势能，所以这里不同程度的做功本领指的就是各个球的重力势能。那有以上我们的分析，大家想一下影响重力势能的因素是什么？我们已经定性地知道重力势能与质量和高度有关，那到底是什么样的关系，或者说，重力势能的表达式是什么，下面我们来定量的研究一下重力势能的表达式。一、 探究重力势能的表达式我们要从哪里入手研究呢？功是衡量能量变化多少的量度，那我们可以通过研究做功来探究重力势能。那么要探究重力做功，就要研究重力做功。分析物体的下落过程。1、物体竖直下落。wgmghmgh1mgh22、物体沿倾斜直线下落。wgmgl cosmghmgh1mgh23、物体沿曲线下落。wgmgh1mgh2mgh3 mghmgh1mgh2以上三种情况，三种不同的路线，相同的初末位置，结果重力所做的功相同。这说明的重力做功的什么特点？我们以上三种情况所得的重力做功的结果为mgh，这个mgh是一个具有重要意义的物理量。为什么它有特殊意义呢？一方面，重力做功为mgh，另一方面，mgh随高度的变化而变化，符合重力势能的特征。因此，我们把物理量mgh叫做物体的重力势能。二、重力势能1、定义：重力势能ep的定义：物体处于一定的高度而具有的能量。即ep= mgh 2、重力势能的单位 ：焦耳（j）3、重力势能是矢量还是标量4、重力势能是状态量还是过程量？我们从重力做功出发得出了重力势能的表达式，ep= mgh，则重力所做的功wgmgh1mgh2就可以表示为wg = ep1 - ep2 。等式的左边是重力所做的功，等式右边是重力势能的一个差值。物理中的增量都是用末态减去初态，所以ep2 ep1= ep由此可得重力做功与重力势能变化量之间的关系为wg = ep1 - ep2 = - ep三、重力做功与重力势能变化量之间的关系wg = ep1 - ep2 = - ep练习一： 塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？若物体加速或减速下降呢？(g=10m/s-2)结论：重力做正功，重力势能减小。练习二： 塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？若物体加速或减速上升呢？(g=10m/s-2)结论：重力做负功，重力势能增大重力做功wg(正、负）重力势能ep（增加、减少）重力做功和重力势能变化的关系(大小)物体上升负增加物体克服重力所做的功等于重力势能的增加。物体下降正减少重力所做的功等于重力势能的减小脑筋急转弯：人从五楼窗台上跳下来，为什么平安无事？五楼窗台相对于五楼地板来说，高度不高；相对于窗外的地面来说，则很高。这个说明了高度是不是绝对的？也就是说高度有相对性，高度的相对性决定了重力势能的相对性。我们知道，相对于地球来说，地球同步卫星是静止的，而相对于太阳来说，他是运动的，那到底他是静止还是运动，我们没法说。所以这就需要选取参考系。以地球为参考系，他就是静止，以太阳为参考系，它就是运动的。重力势能也是这样的，我们选取一个参考平面，参考平面的选取是任意的。在参考平面上的物体重力势能为零。在参考平面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值。在参考平面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。（幻灯片：计算不同参考系下的各点的重力势能，及重力势能的变化量）结论：重力势能与参考系的选取有关，但重力势能的变化量ep与参考系的选取无关，与高度差有关五、重力势能的相对性 严格说来，重力势能是地球和物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。 课堂训练 1，关于重力势能的几种理解，正确的是( ) a.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功 b.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零 c.在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等 d相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能小结1.重力势能的表达式：ep=mgh 2.重力势能是标量，si制中，单位为：焦耳（j） 3.重力势能是状态量。 4.重力势能具有相对性参考平面 5.重力势能的差值具有绝对性。 6.重力做功的特点只与始末位置有关，与路径无关。 7.重力做功与重力势能变化的关系： 重力做正功，重力势能减小； 重力做负功，重力势能增大。8.重力势能是物体和地球共有的 这节课内容不多但是非常重要，关键是如何研究势能，以后有关势能的学习，都可以从这节课的学习方法中得到借鉴例如分子势能，弹性势能，特别是电势能的研究，更有很多类似的地方，所以这节课一定要加以重视对于势能的学习，应该紧紧抓住力做功和对应势能的变化展开在这一节中，围绕重力做功和重力势能的变化展开，知道重力势能是物体和地球组成的系统共同具有的，这一点学生往往容易忽略知道重力势能具有相对性，但重力势能的变化量是不变的所有这些知识，学生可能一时掌握不了，在今后的学习中还要注意逐步渗透 【布置作业】学 生 活 动功等于力乘以力的方向上通过的距离。物体由于地球吸引而受到的力。为了提高水位，水位被提高的水具有很高的重力势能。重力势能转化为动能发电。上方挂铁球的同学最害怕球掉下来。从更高处落下的那个球。质量，高度。重力做功与物体运动的路径无关，只跟它的起点和终点的位置有关。标量状态量计算重力做功为 wg=mg(h1-h2)=14000j wg=ep1-ep2=mgh1-mgh2=14000j重力势能减少了14000j重力做功为： wg=mg(h1-h2)=14000j wg=ep1-ep2=mgh1-mgh2=14000j重力势能增加了14000j学生总结向里跳到五楼的地板上。不是。是相