高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第四节 势能精品ppt课件

《势能》教学设计

教学目标：

1. 通过实例分析，理解重力势能、弹性势能的概念，通过比较，建构势能的概念，理解势能的特征及其对构建能量观念的作用；
2. 通过分析重力做功的特点，体会微元思想，培养学生的科学思维；
3. 通过引导学生推导重力做功和重力势能变化的关系，培养学生的科学探究能力；
4. 结合实例分析，通过观察与思考分析归纳影响弹性势能的因素，理解弹性势能的概念。

教学重点：

1. 重力做功与重力势能的关系；
2. 重力势能的相对性。

教学难点：

势能的相对性

教学方法：

通过分析实例，

课时安排：1课时

情境引入：

用图片展示耸立在高处的石头，蓄能水电站水库中的水从高处释放，紧绷的弓弦，等等，这些物体都具有潜在的能量。

提出问题：这种能量有什么特点？

新课教学：

一、重力做功

1、概念：物体由于位于高处而具有的能量叫作重力势能。

设想你要从某座高楼的第20层下到第8层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下去。两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？

【讨论与交流】如图所示，一个质量为的小球，从同一高度处分别沿竖直方向下落、沿斜面下滑、沿水平方向抛出，最后落到同一水平面上。小球沿上述三条不同的路径运动，重力对小球所做的功相同吗？重力做功与物体运动的路径有关吗？

沿竖直方向下落：，重力做功与运动路径无关。

【思考问题】如图，一个质量为的物体，在重力作用下，从高度为的位置A，沿任意路径运动到高度为的位置B，这一过程中，重力所做的功为多少？

结论：重力做功只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关。

2、重力势能表达式：

3、单位：焦耳

4、重力势能是标量，但有正、负之分，属于物体和地球组成的系统。

5、重力做功与重力势能的关系：，或

例题：在离地面80m处无初速度地释放一小球，小球质量，开始释放时开始计时，不计空气阻力，，求：

（1）在前2s内小球的重力势能是增加还是减少，增加或减少了多少？

（2）在第3s内重力所做的功和小球重力势能的变化量的大小。

【思考问题】请分析重力势能变化和动能变化的影响因素有什么不同？

二、重力势能的相对性

1、物体的重力势能重视相对某个水平面来说的，选择不同的参考平面，同一物体在空间同一位置的重力势能不同。

   【讨论与交流】如图所示，相对不同的参考平面，书柜第二层中的某一本书的重力势能有什么不同？假设书的质量为，书的厚度忽略不计，每层高度为，重力加速度为。

（1）选第五层的底面为参考平面，这本书的重力势能为        

（2）选第二层的底面为参考平面，这本书的重力势能为        

（3）选第一层的底面为参考平面，这本书的重力势能为        

（4）选第一层的底面为参考平面，将这本书从第二层移动第五层，重力对这本书做了多少功，这本书的重力势能变化了多少？如果选第四层的底面为参考平面，结果又是怎样的？

2、重力势能的变化量与零势能面的选取无关。

【思考问题】通过学习，我们知道动能具有相对性，重力势能也具有相对性，那么，它们的相对性有什么区别？

三、弹性势能

情境分析：

1、弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状的过程中，能够对外界做功，因而它们具有能量，这种能量叫作弹性势能。

【观察与思考】取两根劲度系数不同的弹簧和一个轻质小球。

（1）分别用大小不同的力把小球压在同一根弹簧上，使同一根弹簧产生不同的形变，迅速放开手，使小球反弹，比较小球所能达到的最大高度。

（2）将同一个小球一次放在劲度系数不同的弹簧上，使不同的弹簧产生相同大小的形变，迅速放手，使小球反弹，比较小球所能到达的最大高度。

 从上述实验中，可以得到什么实验结论？

2、影响弹性势能大小的因素：物体的形变大小，物体自身的材料。

3、弹力做功与弹性势能的关系：弹性势能的变化只与弹力做功有关，弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。

4、势能：与相互作用物体的相对位置有关的能量叫作势能。

5、势能的特点：相互作用物体所组成的系统所共有；引起势能变化的力所做的功都与路径无关。

练习：如图所示，金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑地上88层，地下3层，高420.5m，距地面340.1m的第88层是一个能够容纳1000人左右的观光厅，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底。现有一质量为60kg、身处第88层的游客，则：（游客可视为质点，）

（1）以地面为参考平面，该游客的重力势能是多少？

（2）以第88层为参考平面，该游客的重力势能是多少？

（3）以420.5m的楼顶为参考平面，若他乘电梯从地面上升到88层，需克服重力做多少功？

课堂小结：

理解重力势能，理解重力做功与路径无关的特点，理解重力做功与重力势能变化的关系：重力所做的功等于重力势能的减少量。

知道弹性势能及其产生原因，影响弹性势能大小的因素，能分析弹性势能和其他形式能量之间的转化。

课后作业：

第2题、第3题