重力势能·教案.doc

势能·教案一、教学目标1．理解重力势能的概念：(1)知道什么是重力势能强调“势”的含义。(2)通过做功与能量关系得到重力势能公式Ep＝mgh知道在国际单位制中势能的单位是焦耳(J)；势能是标量。(3)了解重力势能的相对性及势能差的不变性。2．掌握重力做功特点及重力做功与重力势能变化的关系应用其解决相关问题。3．知道弹性势能及其相关因素。二、重点、难点分析1．本节重点是重力势能的表达重力做功与重力势能变化的关系。2．对于势能这种潜在做功能力的理解：一旦做了功势能就发挥出来而减少了。3．要强调重力做功与重力势能变化的相反量的关系这在初学时很容易发生错误所以应作为难点强调。三、教具投影仪及幻灯片(主要用于把课上要举的例题和图打出节约时间和黑板空间)。四、主要教学过程(一)引入新课我们已知道运动的物体具有动能那么静止的物体是否有能量？我们又是如何知道它是否具有能量的呢？根据学生的回答引出新课内容。(二)教学过程设计1．重力势能利用刚才学生举的例子说明被举高的重物一旦下落就可以做功表明处于一定高度的重物“储存”着一种能量这就是重力势能即：重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量。从重力势能的含义可以看出它与物体的重力和高度有关到底是什么关系呢？2．重力势能公式功是能量变化的量度重力势能的变化也可用做功表示出来。例如用一外力把一质量为m的物体匀速举高h由于是匀速上升物体的动能不变外力举高物体做的功W＝mgh全部用于增加物体的重力势能。而此过程中克服重力做功亦为mgh也就是克服重力做了多少功就获得了多少重力势能。用Ep表示势能则处于高度h处的物体的重力势能为：Ep＝mgh即重力势能等于物体重力与高度的乘积。从势能公式的指导可以看出它与功一样在国际单位制中的单位也是焦耳(J)而且也是标量。它是由物体所处的位置状态决定的所以与动能一样是状态量。如图1请学生分别写出以桌面和地面为零点的小球的重力势能：Ep1＝mgh1Ep2＝mg(h1+h2)可以看出结果是与零点选取有关的因此在表达重力势能时要指明势能零点的位置。再请学生写出两种零点选取情况下小球落在桌面上和落在地面上时与初态的重力势能差：ΔEp1＝-mgh1·ΔEp2＝-mg(h1+h2)这是与零点选取无关的。可见不论我们如何选择参照系对于一物理过程重力势能的改变是一定的。我们今后的学习中更多地是研究某物理过程中重力势能的变化这时我们就可以适当选择参照系使问题简化而不会影响结果。3．重力做功与重力势能的变化关系(1)重力做功的特点如图2让学生写出几种情况下物体从A→C重力做的功：图A是物体由A做自由落体到B再水平运动到C容易得出此过程中重力做功为mgh；图B是物体沿斜面由A滑到C重力做功为：mgs·sinθ＝mgh；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。教师还可从A到BC面画任意路径让学生求重力做功可以看出结论都为mgh。让学生总结出规律。板书：重力做功与路径无关只与物体起点和终点位置的高度差有关。提问：其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关？回答是肯定的。可见重力做功的特点不能乱用要视具体力而定。同时提醒学生今后学习中还会遇到做功具这个特点的力让学生在今后遇到新的力时注意这个问题。(2)重力做功与重力势能的变化教师将手中粉笔头竖直上抛然后让学生分析其上升和下落过程中重力做功与重力势能的变化如图3可以看出上升过程中重力做功为-mgh重力势能增加mgh；下落过程中重力做功为mgh重力势能减少mgh(或称增加-mgh)启发学生总结出如下结论：重力做多少正功重力势能就减少多少；重力做多少负功(或称克服重力做了多少功)重力势能就增加多少。即重力做功等于重力势能的减少量。若用W。表示重力做功Ep1表示初态的重力势能Ep2表示末态的重力势能则上述关系可表达为：(板书)WG＝Ep1-Ep2＝ΔEp。提醒学生注意公式中两个势能的先后位置和ΔEp前负号的意义(-ΔEp指减少量)。4．弹性势能(1)什么是弹性势能通过举例看出发生弹性形变的物体在恢复形变时能对外界做功所以它也具有一种潜在的能量称之为弹性势能。(2)弹性势能与什么因素有关？以弹簧为例引导学生得出弹性势能随弹簧劲度系数和形变量增大而增大的结论。对基础好的学生还可引导其利用弹力与形变关系的函数图象(如图4)求出弹力的功从而得出弹性势能的定量表达式：Ep5．例题讲解与讨论例1．图5表示一个斜抛物体的运动当物体由抛出位置1运动到最高位置2时重力做功是多少？重力势能改变了多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时重力做功和重力势能的变化是多少？由位置1运动到位置3呢？解答：由位置1→2重力做功-mgh重力势能增大mgh；由位置2→3重力做功mgh重力势能减少mgh(增加-mgh)；由位置