《2重力勢(shì)能》設(shè)計(jì)

《2.重力勢(shì)能》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)1.理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(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.理解彈性勢(shì)能的概念及其物理意義。5.知道彈性勢(shì)能具有相對(duì)性。核心素養(yǎng)物理觀念：利用微元法和圖象法計(jì)算變力做功的問(wèn)題，理解重力勢(shì)能與零勢(shì)能面的選擇有關(guān)，是一個(gè)相對(duì)物理量，大小取決于到零勢(shì)能面的高度。科學(xué)思維：通過(guò)重力做功和重力勢(shì)能的變化關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式，體驗(yàn)推導(dǎo)過(guò)程中獲得新知的樂趣。科學(xué)探究：根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)探究過(guò)程體會(huì)物理學(xué)的邏輯之美和方法之美，體會(huì)數(shù)理的巧妙結(jié)合，激發(fā)學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣，享受成功的樂趣。教學(xué)重點(diǎn)重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)重力做功與路徑無(wú)關(guān)，重力勢(shì)能的概念，重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系。教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入思考：打樁機(jī)的重錘從高處落下時(shí)，可以把水泥樁打進(jìn)地里，為什么？出示動(dòng)畫：重力勢(shì)能打樁機(jī)的重錘從高處落下時(shí)，重錘具有重力勢(shì)能。初中我們已經(jīng)定性地學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能，物體的質(zhì)量越大、所處的位置越高，重力勢(shì)能就越大。這一節(jié)我們來(lái)進(jìn)一步定量地研究重力勢(shì)能。一、重力做的功功與能是兩個(gè)密切聯(lián)系的物理量。物體的高度發(fā)生變化，重力勢(shì)能發(fā)生變化，重力要做功。出示動(dòng)畫：球下降物體下降時(shí)重力做正功，勢(shì)能減?。怀鍪緞?dòng)畫：球上升物體被舉高時(shí)重力做負(fù)功，勢(shì)能增大。1.重力做功的特點(diǎn)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。2.重力的功功等于物體所受的重力跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差。WG=mgh1－mgh2h1，h2分別代表始、末兩個(gè)位置的高度。重力勢(shì)能1.定義：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢(shì)能。2.決定重力勢(shì)能大小的相關(guān)因素：物體的重力勢(shì)能的大小跟物體的質(zhì)量和所在的高度有關(guān)3.大?。篍=mgh；單位：焦耳（J），是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國(guó)際單位制中都是焦耳，符號(hào)為J。1J＝1kg·m·s-2·m＝1N·m4.重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系重力做功與重力勢(shì)能：WG＝Ep1－Ep2其中Ep1表示物體在初位置的重力勢(shì)能，Ep2表示物體在末位置的重力勢(shì)能。（1）重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做了多少正功，重力勢(shì)能就減少多少。WG＝Ep1－Ep2WG>0，Ep1>Ep2（2）重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，物體克服重力做了多少功，重力勢(shì)能就增加多少。WG＝Ep1－Ep2WG<0，Ep1<Ep2（3）重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量WG＝Ep1－Ep2=-△Ep總結(jié)：物體上升，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能Ep增加，物體克服重力做的功等于重力勢(shì)能的增加。物體下降，重力做正功，重力勢(shì)能Ep減少，物體重力做的功等于重力勢(shì)能的增減少。思考討論若重力做的功與路徑有關(guān)，即對(duì)應(yīng)于同樣的起點(diǎn)和終點(diǎn)，重力對(duì)同一物體所做的功，隨物體運(yùn)動(dòng)路徑的不同而不同，我們還能把mgh叫作物體的重力勢(shì)能嗎？為什么？參考答案：如果重力做的功與路徑有關(guān)時(shí)，我們不能把mgh叫作物體的重力勢(shì)能。因?yàn)橹亓ψ龉?duì)應(yīng)著重力勢(shì)能的改變。當(dāng)重力功與路徑有關(guān)時(shí)則h不能與重力的位移相對(duì)應(yīng)，不能稱為重力勢(shì)能。三、重力勢(shì)能的相對(duì)性由于高度具有相對(duì)性，所以重力勢(shì)能也具有相對(duì)性。1.參考平面物體的重力勢(shì)能總是相對(duì)于某一水平面來(lái)說(shuō)的，這個(gè)水平面叫作參考平面，物體的重力勢(shì)能取為0.注意：零勢(shì)能面可任意選擇的，選擇哪個(gè)平面為參考平面，可視研究問(wèn)題的方便而定，通常選擇地面或較低的位置作為參考平面。2.重力勢(shì)能的正負(fù)（1）在參考平面上方的物體，重力勢(shì)能是正值；（2）在參考平面下方的物體，重力勢(shì)能是負(fù)值。以二樓的地面作為參考平面，二樓房間里A處的物體具有正的重力勢(shì)能，一樓房間里B處的物體具有負(fù)的重力勢(shì)能。說(shuō)明：1.重力勢(shì)能是相對(duì)的，大小與零勢(shì)能位置的選擇有關(guān)，而重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，它與零勢(shì)能位置無(wú)關(guān)，其變化值是與重力對(duì)物體做功多少有關(guān)。2.重力勢(shì)能是由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定的，是物體和地球所組成的系統(tǒng)所具有的四、彈性勢(shì)能1.物體由于發(fā)生彈性形變每個(gè)物體的各部分之間都有力的相互作用，這樣的力叫做彈力。出示圖片：撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員手中彎曲的竿；拉長(zhǎng)或壓縮的彈簧；正在擊球的網(wǎng)球拍2.彈性勢(shì)能發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的相互作用而具有的勢(shì)能，叫做彈性勢(shì)能。3.彈性勢(shì)能跟形變的大小有關(guān)系（1）在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)。被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，恢復(fù)原狀過(guò)程中對(duì)外做的功就越多，彈簧的彈性勢(shì)能就越大。（2）彈簧的彈性勢(shì)能還跟彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)。不同的彈簧發(fā)生同樣大小的形變，勁度系數(shù)越大，彈簧恢復(fù)原狀過(guò)程中對(duì)外做的功就越多，因而彈簧的彈性勢(shì)能就越大。4.彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系（1）彈簧彈