2024-2025學年新教材高中物理第1章功和機械能第4節(jié)勢能及其改變教案1魯科版必修第二冊

PAGE1-第4節(jié)勢能及其變更重力勢能是學生日常生活中很常見的一種能量，它與重力做功緊密聯(lián)系，加深了學生對做功的理解，并且重力做功與重力勢能的變更之間的關系是本章“機械能守恒定律”的必備學問，本節(jié)的講解思路也為學生學習電勢能、分子勢能打下堅實的，基礎因此這一部分的內(nèi)容具有重要的承上啟下的作用?！疚锢碛^念】理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義式進行計算。知道重力勢能具有相對性和系統(tǒng)性。【科學思維】能推導并理解重力做功與路徑無關的特點，在推導中體會分析綜合、推理論證、從特別狀況到一般規(guī)律的科學思維方法?！究茖W探究】通過試驗探究重力勢能和彈性勢能與那些因素有關?！究茖W看法與責任】經(jīng)驗試驗探究和理論推理過程，使學生從中領會到物理等自然科學中所蘊含的嚴謹?shù)倪壿嬯P系，有較強的學習和探討物理的愛好?！窘虒W重點】重力勢能概念的建立、重力做功的特點以及重力做功與重力勢能變更的關系?！窘虒W難點】對重力勢能有相對性、重力做功與重力勢能變更之間的關系，以及彈性勢能的理解?！緦胄抡n】思索：（1）打樁機的重錘舉高后從高處落下時，為什么重錘舉高能把水泥樁打進地里?（2）水力發(fā)電站為什么要修那么高的大壩？【新課講授】一、重力勢能1、定義：物體因為處于肯定的高度而具有的能量稱為重力勢能。思索：重力勢能的大小與哪些因素有關？【動畫演示影響重力勢能的大小因素】（1）質(zhì)量相同時,物體被舉得越高重力勢能越大（2）被舉高度相同時,物體的質(zhì)量越大重力勢能越大2、在物理學中，重力勢能Ep可表示為：3、單位：焦耳（J）4、重力勢能是標量。5、系統(tǒng)性：重力勢能是地球與物體組成系統(tǒng)所共有的。探討與溝通假設教學樓每層教室的高度是3.5m，你們目測我們教室上面的燈有多高？一樓的同學覺得我們教室上方的燈有多高？通過這個問題，請說一說關于重力勢能表達式中的“h”，你有什么看法？例題：桌面高h2，一質(zhì)量為m的小球，從離桌面h1米高的A處自由落下，不計空氣阻力，在這個過程中，分別以（1）桌面為參考平面；（2）地面為參考平面。求小球在A處和落地時C處的重力勢能的大小。問題1：重力勢能的大小是否肯定？其大小與什么有關？問題2:勢能的大小是否總是正值？5、重力勢能具有相對性。（1）為了比較勢能的大小，應選同一個參考面，處在參考面的物體的重力勢能為0，這個面叫做零勢能面。（2）參考面上方的物體的重力勢能是正數(shù)，參考面下方的物體的重力勢能是負數(shù)。（3）零勢能面的選取是隨意的。二、重力做功與重力勢能變更的關系WG=mgh=mg(h1－h(huán)2)=mgh1－mgh2WG=EP1—EP2=兩種狀況的重力勢能變更一樣，說明物體重力勢能的變更只與重力做功有關，與其它力做功無關。類型1:WG＝mgh＝mgh1－mgh2類型2:WG＝mglcosθ＝mgh＝mgh1－mgh2類型3:WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋mgΔh3＋…＝mgh＝mgh1－mgh2結(jié)論：重力做功只與始末位置的高度差有關，與路徑無關。WG=mgh1-mgh2WG=Ep1-Ep2Ep1=mgh1表示物體在初位置時的重力勢能；Ep1=mgh2表示物體在末位置時的重力勢能重力所做的功確定重力勢能的變更可知：①物體由高處運動到低處時，重力做正功，物體重力勢能削減；重力勢能削減的數(shù)量等于重力做的功。

②物體由低處運動到高處時，重力做負功，物體重力勢能增加；重力勢能增加的數(shù)量等于物體克服重力做的功。【隨堂練習】關于重力做功和物體的重力勢能，下列說法正確的是（）A、當重力對物體做正功時，物體的重力勢能肯定削減；B、物體克服重力做功時，物體的重力勢能肯定增加；C、地球上的物體的重力勢能都只有一個唯一確定的值；D、重力做功的多少與參考平面的選取無關。【隨堂練習】如圖所示，甲、乙兩名學生的質(zhì)量都是m，當他們分別以圖示的路徑登上高h的階梯頂端A時，他們的重力做功狀況是()A．甲的重力做功多 B．乙的重力做功多C．甲、乙的重力做功一樣多D．無法推斷三、彈性勢能（1）為什么彎曲的桿能讓運動員利用手中彈跳出去？（2）為什么拉滿弦的彎弓能把利箭放射出去？發(fā)生彈性形變的物體具有肯定的能量。1、定義：物體因為發(fā)生彈性形變而具有的能量稱為彈性勢能。思索：彈性勢能的大小可能與哪幾個物理量有關？（類比、猜想）彈簧的長度；勁度系數(shù)（1）彈簧的彈性勢能可能與哪些物理量有關？k肯定，Δl越大，彈性勢能越大Δl肯定，k越大，彈性勢能越大（2）彈簧的彈性勢能與彈力做的功有什么關系？類比：WG=mgh1-mgh2=－ΔEpW彈=－ΔEp重力勢能與物體的高度有關彈性勢能與物體各部分之間的相對位置有關2、勢能：由相對位置確定的能量留意：勢能是存儲于一個系統(tǒng)內(nèi)的能量，不是物體單獨所具有的，而是相互作用的物體所共有的。比如：重力勢能就是物體與地球所組成的系統(tǒng)所共有的。四、課堂小結(jié)一、重力勢能：地球上的物體具有的與它高度有關的能量二、重力做功與重