重力勢(shì)能高一物理優(yōu)秀教案

　　一、教學(xué)目的：

　　1．理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行計(jì)算．

　　2．理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系．知道重力做功與路徑無(wú)關(guān)．

　　3．知道重力勢(shì)能的相對(duì)性．

　　4．了解彈性勢(shì)能．

　　二、重點(diǎn)難點(diǎn)：

　　1.重力勢(shì)能以及重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系.

　　2.理解重力勢(shì)能的相對(duì)性.

　　三、教學(xué)方法：

　　演示實(shí)驗(yàn)、分析推理、講授討論.

　　四、教具：

　　輕重不同的重錘一個(gè)、木樁、沙箱、橡皮筋.

　　五、教學(xué)過(guò)程：

　　（一）引入新課：

　　大家知道水力發(fā)電站是利用水來(lái)發(fā)電的，水是利用什么能來(lái)發(fā)電的呢？學(xué)習(xí)這節(jié)課后，我們將會(huì)了解這個(gè)問(wèn)題。

　　通過(guò)前面對(duì)功和能的關(guān)系的學(xué)習(xí)，我們知道怎樣判斷一個(gè)物體具有能量：一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉�，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量。

　　演示重錘從高處落下，把木樁打進(jìn)沙箱中，說(shuō)明重錘對(duì)木樁做了功，舉高的重錘具有能量。我們把重錘由于被學(xué)舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。本節(jié)課將學(xué)習(xí)重力勢(shì)能的有關(guān)知識(shí)。

　　（二）進(jìn)行新課：

　　重力勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)呢？

　　演示實(shí)驗(yàn)1：演示由質(zhì)量不同的重錘從相同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，引導(dǎo)學(xué)生分析得出：質(zhì)量越大的重錘具有的重力勢(shì)能越大。

　　演示實(shí)驗(yàn)2：演示用同一重錘從不同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，引導(dǎo)學(xué)生得出：重錘高度越大，具有的重力勢(shì)能越大。

　　怎樣定量地表示重力勢(shì)能呢？

　　把一個(gè)物體舉高，要克服重力做功，同時(shí)物體的重力勢(shì)能增加。一個(gè)物體從高處下落，重力做功，同時(shí)重力勢(shì)力能減小�？梢�(jiàn)重力勢(shì)能跟重力做功有密切關(guān)系。

　　如圖1所示，設(shè)一個(gè)質(zhì)量為的物體，從高度為h1的A點(diǎn)下落到高度為h2的B點(diǎn)，重力所做的功為：

　　WG=gΔh=gh1-gh2

　　我們可以看出WG等于gh這個(gè)量的變化。在物理學(xué)中就用這個(gè)物理量表示物體的重力勢(shì)能。重力勢(shì)能用EP來(lái)表示。

　　1．重力勢(shì)能

　　1定義：由于物體被舉高而具有的能量。

　　2重力勢(shì)能的計(jì)算式：EP=gh.

　　即物體的重力勢(shì)能等于物體的重量和它的高度的乘積。

　　3重力勢(shì)能是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國(guó)際單位中 都是焦耳()

　　2．對(duì)EP=gh的理解：

　　1式中h應(yīng)為物體重心的高度。

　　2重力勢(shì)能具有相對(duì)性，是相對(duì)于選取的參考面而言的。因此在計(jì)算重力勢(shì)能時(shí)，應(yīng)該明確選取零勢(shì)面。

　　3重力勢(shì)能可正可負(fù)，在零勢(shì)面上方重力勢(shì)能為正值，在零勢(shì)面下方重力勢(shì)能為負(fù)值。

　　4選取不同的零勢(shì)面，物體的勢(shì)能值是不同的，但勢(shì)能的變化量不會(huì)因零勢(shì)面的不同而不同。

　　例題1：邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為的立方體物體靜止放在地面，在其旁邊有一高為H的水平桌面,如圖2所示.

　　1若選地面為零勢(shì)點(diǎn)，立方體物體的重力勢(shì)能為多少？

　　2若選桌椅面為零勢(shì)點(diǎn)，立方體物體的重力勢(shì)能為多少？

　　學(xué)生先做，老師再講。

　　解析：

　　1EP=gL/2.

　　2 EP= -g(H-L/2).

　　3．重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系

　　引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析：圖1中，重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能了。重力勢(shì)能的變化是否在任意情況下都等于重力所做的功？重力做功有什么特點(diǎn)？

　　討論1：物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)過(guò)程中，如果受阻力作用，重力做的功與重力勢(shì)能變化之間的關(guān)系是怎樣的？

　　物體下落受到阻力，只影響物體動(dòng)能的變化，不影響重力的功，重力勢(shì)能的變化只與A、B兩點(diǎn)的高度差有關(guān)。

　　WG=gh1-gh2=EP1-EP2.

　　物體減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功，但由于要克服阻力做功，減少的重力勢(shì)能沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

　　討論2：若物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)后，再平移到與B點(diǎn)等高的C點(diǎn)，重力做的功是多少？重力做功與重力勢(shì)能之間的關(guān)系又如何？如圖3所示。

　　物體由B到C過(guò)程中重力不做功，重力勢(shì)能也不變化，因此物體由A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中，重力的功仍是WG=gh1-gh2=EP1-EP2. 物體減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功。

　　討論3:若物體是從A點(diǎn)沿斜面滑到與B點(diǎn)等高的C點(diǎn)，上述關(guān)系是否成立？

　　設(shè)AC之間長(zhǎng)為S，且與水平方向成θ角。

　　重力做功WG=Fssinθ=gh1-gh2

　　由此發(fā)現(xiàn)重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只跟初末位置高度有關(guān)，物體減少的重力勢(shì)能仍等于重力所做的功。

　　討論4:物體從B點(diǎn)分別勻速、加速、減速上升到A點(diǎn)，上述關(guān)系又是如何呢？

　　無(wú)論物體從B點(diǎn)上升到A點(diǎn)是勻速、加速、減速，重力都做負(fù)功，且都等于物體重力與初末位置高度差的乘積。而重力勢(shì)能都增加，增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功。但這三種情況中，由于所受拉力不同，物體動(dòng)能的變化量等于合外力的功，動(dòng)能變化量不相同。

　　師生共同總結(jié)出重力勢(shì)能變化只與重力做的功有關(guān)，兩者關(guān)系如下：

　　當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減少。減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功。

　　當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做負(fù)功，即物體克服重力做功，重力勢(shì)能增加。增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功。

　　引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出重力做功的特點(diǎn)：

　　4.重力做功的特點(diǎn)：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。

　　演示實(shí)驗(yàn)3:演示張緊的橡皮筋把紙團(tuán)射出去，說(shuō)明發(fā)生彈性形變的橡皮筋能夠做功，因而具有能量------這種能量稱(chēng)為彈性勢(shì)能。

　　5.彈性勢(shì)能：發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν饨缱龉�，我們把物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢(shì)能叫彈性勢(shì)能。

　　引導(dǎo)學(xué)生舉些具有彈性勢(shì)能物體的實(shí)例。如張緊的弓、卷緊的發(fā)條、位伸或壓縮的彈簧、擊球時(shí)的網(wǎng)球拍等都具有彈性勢(shì)能。初步了解彈簧所具有彈性勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)。

　　分析：彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度越大，恢復(fù)原狀時(shí)對(duì)外做的功就越多，彈簧的彈性勢(shì)能就越大。彈簧的彈性勢(shì)能不跟彈簧的勁度有關(guān)，被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度相同時(shí)，勁度越大的彈簧彈性勢(shì)能越大。

　　重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能是由相互作用物體的相對(duì)位置決定的，所以勢(shì)能又叫位能。今后還將學(xué)習(xí)其它形式的勢(shì)能。

　　例題2:沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物體到頂端，以下說(shuō)法中正確的是：

　　A．沿著坡度小、長(zhǎng)度大的斜面上升克服重力做的功多；

　　B．沿長(zhǎng)度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多；

　　C．沿長(zhǎng)度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多；

　　D．上述幾種情況重力做功同樣多。

　　學(xué)生先做，老師再評(píng)講。正確答案為D。

　　（三）、課堂小結(jié)：

　　1.重力勢(shì)能：由于物體被舉高而具有的能量；重力勢(shì)能的計(jì)算式：EP=gh.，即物體的重力勢(shì)能等于物體的重量和它的高度的乘積；重力勢(shì)能是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國(guó)際單位中都是焦耳。

　　2. 重力做功的特點(diǎn)：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。

　　3. 彈性勢(shì)能：發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν饨缱龉�，我們把物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢(shì)能叫彈性勢(shì)能。

　　（四）、課外作業(yè)：

　　1.復(fù)習(xí)歸納本節(jié)課內(nèi)容。

　　2.思考課本練習(xí)四第（1）、（3）題。

　　3.把練習(xí)四第(2)、(4)、(5)題做在作業(yè)本上。

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