重力势能教学设计.docx
袈相升人复Ral力势&您重力势能教学设计【教学目标】1、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.4 .了解弹性势能.2、过程与方法1.根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式一2.学会从功和能的关系上解释和分析物理形象.【重、难点】重点：重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。难点：【教学流程】教师活动学生活动设计意图(一)重力势能第一层次：探究Ep=mgh程序一：提出问题：重力势能的大小与什么因素有关？渗透：功是能量变化的量度，能量的程序二：建立假设物体由于被举高而具有的变化通过做功师同学们可以根据已有的知识和经验，大胆提出自己的假设，能量叫做重力势能。来实现。为下并上工说明你的理由。程序三：检验假设实验定性检验：观看视频结论：同一高度的物体：质量越大，重力势能越大；Ar质量相同的物体：高度越高，重力势能越大。,在物理学中我们用EP来表示重力势能，那EP具体面实验定性检验作理论铺垫。V1是怎么计算的呢？高度有关；质量有关。渗透社会公德h,IBO理论定量推导如图所示，小球做自由落体运动，由动能定理Fmv2-WV,IWc=11gh=n(h2)=tngh-mgh2=z;功是能量转化的量度,做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化。重力做了多少功，就有多12mv少重力势能发生了转化，重力势能等于动能即AEp=2,所以重教育：预防高空坠物的危险力势能Ep=mgh程序四：得出结论：Ep=mgh即重力势能等于物体重力与高度的乘积。有了重力势能的定量表示，重力做功WG=mghi-mgh2=Ep-Ep2第二层次：理解Ep=mgh主要采取讲授式标矢性：标量单位：焦耳（J）相对性：EP与参考平面（零势能面）的选择有关系统性：重力势能为地球与物体所共有的，重力势能具有系统性。为了叙述方便，可以说成是某一物体的重力势能。相对性的教学2005年我国公布世界第一高峰一珠穆朗玛峰海拔高度的最新测量结果为8844.43米；某同学的身高1.75m.问：他们分别以什么平面作为起始高度来计算的？师生讨论：确定高度需要零高度参考平面的必要性。物体具有的重力势能mgh,高度是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之前需要先选定参考平面，参考平面的高度为零，重力势能也为零。例:如图,质量0.5kg的小球，从桌面以上hl=L2m的A点落到地面的B点,桌面高h2=0.8m.请按要求填写下表.（g=10ms2）海平面；地面。aT h i参考平面小球在 A点重 力势能小球在 B点重 力势能过球做 落小力功 下程重下落过程 小球重力 势能变化桌面地面结论：选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同对一个确定的过程，WG和Ep与参考面的选择无关(-)重力做功与重力势能的改变上述例题中，小球由A点运动到B点，重力做正功还是负功， 重力势能怎么变化？让小球从B点运动到A点，重力做正功还是负 功，重力势能怎样变化？总结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力 所做的功；重力做负功时(物体克服重力作功)，重力势能增加，增 加的重力势能等于物体克服重力所做的功。(三)重力做功和物体运动路径的关系(1)重力做功的特点如图2,让学生写出几种情况下，物体从ATC,重力做的功：重力做正功，重力势能减 少；重力做负功，重力势能增 加。A：W=mghB：W=fngscos=rnghC：WI=mgscosOI=mghA.mr%,rjllgW=WI+W2+W3+=mg(h+h2+i；、，IjlB'>c±BAB-YCAn3尸mgn图2图C是物体沿曲面由A滑到C,可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh。结论：重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关。（四）、弹性势能（据课时情况，可以让学生自学）生活中还有一些物体既没有运动也没有很大的高度却同样“储存”着能量，哪怕它只是孩童手里的玩具（图片：弹弓）。张紧的弓一撒手就会对箭支做功改变它的动能，松弛的弓有这样的本领吗？同样是弓前者具有能量而后者没有，那么什么情况下物体才具有这种能量呢？张紧的弓在恢复原状的过程会对外做功，但是拉断的弓还能有做功的本领吗？1 .定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。2 .弹性势能的大小与哪些因素有关呢？3、势能由相互作用的物体的相对位置决定的能量。重力势能：由地球和物体间相对位置决定。弹性势能：由发生形变的各部分的相对位置决定。（五）小结弹性势能的大小同弹性形变的大小有关。弹性形变越大，弹性势能也越大。1、重力势能(D物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积。即：Ef=WgA(2)重力势能是标量，单位是焦耳(J)2、重力做功与重力势能变化的关系Wg=mg%-mgh?=Epi-Epz重力所做的功只跟初位置的高度%和末位置的高度h?有关，与物体运动的路径无关。3、重力势能的相对性模拟试题1 .质量相同的实心木球和铜球，放在同一水平桌面上，则它们的重力势能是：A.木球大；B.铜球大；C.一样大；D.不能比较。2 .以下叙述中正确的是：.重力对物体做功越多，物体的重力势能越少；B.物体克服重力做功越多，物体的重力势能越少；C.重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零；D.物体没克服重力做功，物体的重力势能不一定为零。3 .如图1所示，桌面离地高为h,质量为m的小球从离桌面高为H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面为零势能的参考平面，则小球在图示位置处的重力势能()什>mgh"B、mgH/TkC、mg(H+h)H、J,D、mg(H-h)4 .物体在运动过程中，克服重力做功50J,则（）A.重力做功为50JB.物体的重力势能一定增加50JC.物体的重力势能一定减小50JD.重力做功为-50J5 .用起重机将质量为m的物体匀速地吊起一段距离，那么作用在物体上各力的做功情况应该是下面的哪种说法（）A.重力做正功, B.重力做负功, C.重力做负功, D.重力不做功,拉力做负功, 拉力做正功, 拉力做正功, 拉力做正功,合力做功为零 合力做正功 合力做功为零 合力做正功6 .井深8m,井上支架高为2,在支架上用一根3m长的绳子系住一个重100、的物体，则物体的重力势能是（以地面为参考平面）（）A.100JB.700JC.-100JD.无法确定7 .一根长£=2m,重力G=200N的均匀木杆放在水平地面上，现将它的一端从地面抬高0.5m,另一端仍搁在地面上，则物体重力势能的变化量为（g=10ms2）（）A.400JB.200JC.100JD.50J8 .在距地面高5m的平台上，以25m/s的速率竖直向上抛出一质量为1kg的石块，不计空气阻力，Wg=IOiiiZs?,则抛出后第3S内重力对石块所做的功是（）A.-100JB.50JC.100JD.0J9 .空中某点，将三个相同小球以相同的速率V水平抛出、竖直上抛、竖直下抛，则从抛出到落地，下列说法正确的是（）A.重力做功相同B.重力的平均功率相同C.竖直下抛的小球的重力平均功率最大D.落地时重力的瞬时功率相同10 .甲、乙两物体，闭*=5桁匕，从很高的同一处自由下落2s,重力做功之比，对地面的重力势能之比11 .质量为5千克的铜球，从离地15米高处自由下落IS后，它的重力势能是J,重力做功J（g=10ms2）12 .在地面附近一个质量为5kg的物体，从零势面以上8m处下落到零势面以下2m处的过程中,重力势能的最大值是J,重力做功是J.（g=10m/s2）13 .如图2所示，质量为m的物体，放于水平面上，物体上竖直固定一长度为/、劲度系数为h的轻质弹簧，现用手拉住弹簧上端P缓慢向上提，使物体离开地面上升一段距离在这一过程中，若P端上移的距离为，求物体重力势能的增加量.14 .如图3所示，物体质量为M,与甲乙两弹簧相连接，乙弹簧下端与地面连接，甲、乙两弹簧质量不计，其劲度系数分别为和起初甲处于自由长度，现用手将弹簧的A端缓慢上提，使乙弹簧产生的弹力大小变为原来的2/3,则物体M增加的重力势能可能是O15 .如图4所示，长度为人质量为R的均匀的绳，一段置于水平的光滑桌面上，另一段a垂于桌面下，当绳下滑全部离开桌面时，求重力所做的功.16 .质量为m的均匀链条长为L,开始放在光滑的水平桌面上时，有1/4的长度悬在桌边缘，如图5所示，松手后，链条滑离桌面，问从开始到链条刚滑离桌面过程中重力势能变化了多少？17 .如图6所示，一人造卫星绕地球作椭圆轨道运动，试比较该卫星在近地点与远地点时的重力势能大小。18 .质量为m的小木球从离水面高度为h处由静止释放，落入水中后，在水中运动的最大深度是h，,最终木球停在水面上。若木球在水中运动时，受到因运动而产生的阻力恒为Fr求：(1)木球释放后的全部运动过程重力做的功是多少?它的重力势能变化了多少？(2)全过程中浮力对木球做了多少功？(3)分析木球的运动情况，根据你现有的知识能否求出水的阻力F“对木球做的总功?若能，请简要地说明思路。
