2020-2021学年高中物理-第1章-功和机械能-第4节-势能及其改变教案1-鲁科版必修第二册.doc

2020-2021学年高中物理 第1章 功和机械能 第4节 势能及其改变教案1 鲁科版必修第二册2020-2021学年高中物理 第1章 功和机械能 第4节 势能及其改变教案1 鲁科版必修第二册年级：姓名：- 6 -第4节势能及其改变重力势能是学生日常生活中很常见的一种能量，它与重力做功紧密联系，加深了学生对做功的理解，并且重力做功与重力势能的变化之间的关系是本章“机械能守恒定律”的必备知识，本节的讲解思路也为学生学习电势能、分子势能打下坚实的，基础因此这一部分的内容具有重要的承上启下的作用。【物理观念】理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。知道重力势能具有相对性和系统性。【科学思维】能推导并理解重力做功与路径无关的特点，在推导中体会分析综合、推理论证、从特殊情况到一般规律的科学思维方法。【科学探究】通过实验探究重力势能和弹性势能与那些因素有关。 【科学态度与责任】经历实验探究和理论推理过程，使学生从中领略到物理等自然科学中所蕴含的严谨的逻辑关系，有较强的学习和研究物理的兴趣。【教学重点】重力势能概念的建立、重力做功的特点以及重力做功与重力势能改变的关系。【教学难点】对重力势能有相对性、重力做功与重力势能改变之间的关系，以及弹性势能的理解。【导入新课】思考：（1）打桩机的重锤举高后从高处落下时，为什么重锤举高能把水泥桩打进地里? （2）水力发电站为什么要修那么高的大坝？【新课讲授】一、重力势能1、定义：物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。思考：重力势能的大小与哪些因素有关？【动画演示影响重力势能的大小因素】（1）质量相同时,物体被举得越高重力势能越大（2）被举高度相同时,物体的质量越大重力势能越大2、在物理学中，重力势能 Ep可表示为：3、单位：焦耳（J）4、重力势能是标量。5、系统性：重力势能是地球与物体组成系统所共有的。讨论与交流 假设教学楼每层教室的高度是3.5m，你们目测我们教室上面的灯有多高？一楼的同学觉得我们教室上方的灯有多高？ 通过这个问题，请说一说关于重力势能表达式中的“h”，你有什么看法？例题：桌面高h2，一质量为m的小球，从离桌面h1米高的A处自由落下，不计空气阻力，在这个过程中，分别以（1）桌面为参考平面；（2）地面为参考平面。求小球在A处和落地时C处的重力势能的大小。问题1：重力势能的大小是否一定？其大小与什么有关？问题2:势能的大小是否总是正值？5、重力势能具有相对性。（1）为了比较势能的大小，应选同一个参考面，处在参考面的物体的重力势能为0 ，这个面叫做零势能面。 （2）参考面上方的物体的重力势能是正数，参考面下方的物体的重力势能是负数。（3）零势能面的选取是任意的。 二、重力做功与重力势能改变的关系 WG=mgh=mg(h1h2)=mgh1mgh2 WG=EP1EP2=两种情况的重力势能变化一样，说明物体重力势能的变化只与重力做功有关，与其它力做功无关。类型1: WGmghmgh1mgh2类型2: WGmgl cosmghmgh1mgh2类型3: WGmgh1mgh2mgh3 mghmgh1mgh2 结论：重力做功只与始末位置的高度差有关，与路径无关。 WG = mgh1-mgh2 WG = Ep1 - Ep2 Ep1=mgh1表示物体在初位置时的重力势能 ；Ep1=mgh2表示物体在末位置时的重力势能 重力所做的功决定重力势能的变化可知：物体由高处运动到低处时，重力做正功，物体重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。物体由低处运动到高处时，重力做负功，物体重力势能增加；重力势能增加的数量等于物体克服重力做的功。【随堂练习】关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是（ ）A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。【随堂练习】如图所示，甲、乙两名学生的质量都是m，当他们分别以图示的路径登上高h的阶梯顶端A时，他们的重力做功情况是 ()A甲的重力做功多B乙的重力做功多C甲、乙的重力做功一样多D无法判断三、弹性势能（1）为什么弯曲的杆能让运动员利用手中弹跳出去？（2）为什么拉满弦的弯弓能把利箭发射出去？发生弹性形变的物体具有一定的能量。1、定义：物体因为发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。思考：弹性势能的大小可能与哪几个物理量有关？（类比、猜想）弹簧的长度；劲度系数（1）弹簧的弹性势能可能与哪些物理量有关？k一定，l越大，弹性势能越大l一定，k越大，弹性势能越大（2）弹簧的弹性势能与弹力做的功有什么关系？类比：WG = mgh1 - mgh2 = Ep W弹= Ep 重力势能与物体的高度有关 弹性势能与物体各部分之间的相对位置有关2、势能：由相对位置决定的能量注意：势能是存储于一个系统内的能量，不是物体单独所具有的，而是相互作用的物体所共有的。比如：重力势能就是物体与地球所组成的系统所共有的。四、课堂小结一、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量二、重力做功与重力势能变化的关系WG = Ep1 Ep2 重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加 三、重力做功的特点： 与路径无关，只与初末位置的高度差有关WG=mgh 四、弹性势能五、势能的系统性