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学生总结待添加的隐藏文字内容1向里跳到五楼的地板上。不是。是相对的。CD作 业布置作业 教材第13页“问题与练习”中的所有题目板 书 设 计4重力势能 一、重力的功 与重力做功有关的因素：重力的大小和下落的高度大小与物体的路径无关 二、重力势能 物体的重力势能等于它所受的重力和所处高度的乘积 三、重力势能的相对性 1重力势能与参考平面的选取有关但重力势能的变化量与参考平面的选取无关 2势能是系统所共有的教学后记