物理必修 第二册势能教案设计

这是一份物理必修 第二册势能教案设计，共7页。教案主要包含了重力做的功，重力势能，重力势能的相对性，弹性势能，课堂练习等内容，欢迎下载使用。

4.4重力势能
主备人
吴昌雪
课型
新课
教学课时
2
授课人
授课班级
授课时间
2
教学目标
1.知道重力做功的特点，理解重力势能的概念，知道重力势能具有相对性。
2.知道重力做功和重力势能变化的关系，并会分析相关问题。
3.了解弹力做功和弹性势能的变化关系。
教学重难点
1.重力势能的概念的理解和计算（重点）
2.理解重力做功和重力势能变化间的关系（重点难点）
教学方法
讲授法
教学准备
弹簧振子
教学环节
与
设计意图
教师活动
学生活动
引入
新课教学
观察与思考：
(1)在发生雪崩时蓬松的雪和在开闸泄洪时轻柔的水为什么都产生了如此“势不可挡”的威力？
(2)根据你初中所学，重力势能的大小跟那些因素有关？
实验与思考：
请同学们用课本做如下实验，体会物体的重力势能与什么因素有关？
(1)同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉是怎么样的？
(2)不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉是怎么样的？
思考与讨论：
当人向上或向下运动时，重力做什么功？重力势能如何变化？
(1)人向下运动，重力做正功，重力势能减少。
(2)人向上运动，重力做负功，重力势能增加。
一、重力做的功
（一）不同路径下的重力做功
思考与计算：
质量为m的小球从离地面高为h1的A位置运动到离地高度为h2的B位置，求三种情况下重力做的功的多少？
（二）重力做功的特点、表达式
1.重力做功的特点：重力做功只跟它的起点和终点的位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。
2.重力做功的表达式：WG =mgh1－mgh2
二、重力势能
思考与讨论：根据刚才做的课本掉落实验，你是否认为的重力做功表达式中mgh有什么特殊的意义？
（一）重力势能的定义及公式
1.定义：物体所受重力mg与所处高度h的乘积叫做物体的重力势能。用Ep表示。
2.公式：Ep = mgh
3.单位：焦耳，符号为J
4.重力势能是标量
5.重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是物体单独具有的。
（二）重力做功与重力势能的关系
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
物体上升
负
增加
物体克服重力做的功等于重力势能的增加
物体下降
正
减少
重力做的功等于重力势能的减少
思考与讨论：
若重力做的功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体的运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗？为什么？
三、重力势能的相对性
如果取如图所示的参考平面，物体的高度和重力势能是正是否？
(1)物体在参考面上，h=0，Ep=0；
(2)物体在参考面上方，h为正值，Ep为正值；
(3)物体在参考面下方，h为负值，Ep为负值。
四、弹性势能
观察与思考：观察以下这几张图中的物体有什么共同点？
1.弹性势能的定义
(1)定义：发生弹性形变的物体（弹簧）各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。
(2)影响弹性势能大小的因素：
①弹性势能的大小与形变量有关；
②弹性势能的大小与劲度系数有关。
2.弹性势能的变化与弹力做功的关系
(1)弹力做正功时，弹性势能减小。
(2)弹力做负功时，弹性势能增大。
(3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp。
3.弹簧弹力做功
思考与讨论：
(1)弹簧弹力的特点是怎样的？
(2)拉伸弹簧时，弹力做什么功？如何求出弹力做功的大小？
(3)若取弹簧自然长度时为弹簧零势能，则弹簧伸长量为x时的弹性势能为多大？
4.对弹性势能的理解
(1)系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变和发生弹力作用而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。
(2)相对性：弹性势能的大小与选定的零势能位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧原长处为其零势能的位置。
五、课堂练习
【问题】如图所示，花盆位于图中的 B 点，它的质量为200 g，重力加速度 g 取10m/s2 。
（1）图中花盆相对于 A、B、C、D 各点的重力势能各是多少？
（2）将花盆（重心位置）从 B 位置移动到 C 位置，花盆所受的重力做多少功？重力势能改变了多少？
（3）将花盆（重心位置）从 B 位置移动到 A 位置，花盆所受的重力做多少功？重力势能改变了多少？
1、质量为 m 的物体，在距地面高 h 处以 2/3 g 的加速度由静止竖直下落到地面。在此过程中，物体的重力势能和动能的变化量分别是多少？
2、如图所示，质量为 M 的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧。用手拉住弹簧上端将物体缓缓提升高度 H，则人做的功（ ）
A. 等于 MgH B. 小于 MgH C. 大于 MgH D. 无法确定
l3
l
P
M
Q
3、(2017年新课标Ⅲ卷)如图，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l/3。重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为 __________________ .
4、质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢提起，直至全部离开地面，两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，上述过程中克服重力做功分别为WA、WB。若（ ）
（A）hA=hB，则一定有WA＝WB
（B）hA>hB，则可能有WAWB
M
N
O
5、（2016年新课标Ⅱ卷）如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM