《2022年高一物理 第七章機(jī)械能 五、重力勢(shì)能(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高一物理 第七章機(jī)械能 五、重力勢(shì)能(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè)（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年高一物理 第七章機(jī)械能 五、重力勢(shì)能(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè)本節(jié)教材分析本節(jié)講述重力勢(shì)能及其相對(duì)性，重力勢(shì)能的變化以及與重力做功的關(guān)系由于與動(dòng)能定理的表述不一致，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)時(shí)最好能結(jié)合一些實(shí)例，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，解開(kāi)學(xué)生的困惑，例如可舉在自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力做正功，重力勢(shì)能減少，同時(shí)由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.這樣做也可以為下一節(jié)講解機(jī)械能守恒定律做好準(zhǔn)備關(guān)于重力做功與路徑無(wú)關(guān)和彈性勢(shì)能的教學(xué)，只要求學(xué)生知道即可.教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)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)
2、關(guān).3.知道重力勢(shì)能的相對(duì)性.4.了解彈性勢(shì)能.二、能力目標(biāo)1.根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式.2.學(xué)會(huì)從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理現(xiàn)象.三、德育目標(biāo)滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣教學(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)重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性.教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)觀察法、分析歸納法、講練法.教學(xué)用具鐵球(大小、質(zhì)量均不同)兩個(gè)、透明玻璃容器、沙子、投影片課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)入新課放錄像打樁機(jī)的重錘從高處落下，把水泥樁打進(jìn)地里.分析重錘把水泥樁打進(jìn)地里，說(shuō)明重錘對(duì)水泥樁做了功.據(jù)功和能的關(guān)系，既然重錘
3、可以對(duì)水泥樁做功，表明重錘具有能.實(shí)際上重錘在下落過(guò)程中把重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再對(duì)水泥樁做功，把其打入地里.導(dǎo)入在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能.那么重力勢(shì)能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢？本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題.二、新課教學(xué)知識(shí)板塊一重力勢(shì)能與什么因素有關(guān).程序一演示實(shí)驗(yàn)演示一在一個(gè)玻璃容器內(nèi)放入沙子，拿一個(gè)鐵球分別從不同的高度釋放，使其落到沙子中，觀察鐵球落入的深度.演示二把大小不同的兩個(gè)鐵球從同一高度釋放，觀察它們落入沙子中的深度.程序二學(xué)生敘述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1.當(dāng)鐵球質(zhì)量一定時(shí)，釋放點(diǎn)越高，鐵球落入沙子中越深；2.當(dāng)釋放高度一定時(shí)，鐵球質(zhì)量越大，鐵球落入沙子
4、中越深.程序三據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)：物體的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢(shì)能就越大.知識(shí)板塊二重力勢(shì)能的定量表示：程序一定性討論：1.把一個(gè)物體舉高，重力做什么功？重力勢(shì)能如何變化？2.一個(gè)物體從高處下落，重力做什么功？重力勢(shì)能如何變化？程序二學(xué)生匯報(bào)討論結(jié)果：把一個(gè)物體舉高，重力做負(fù)功，即物體克服重力做功，物體的重力勢(shì)能增大；一個(gè)物體從高處下落，重力做正功，重力勢(shì)能減小.程序三教師總結(jié)：從剛才的討論中可知：重力做正功，重力勢(shì)能減?。恢亓ψ鲐?fù)功，重力勢(shì)能增加.把功和能的關(guān)系用到此處得到：1.重力勢(shì)能的變化跟重力做功有密切聯(lián)系.2.重力做了多少功，重力勢(shì)能就改變多少.過(guò)渡由此我們可以借助于重力做功來(lái)定量研究
5、重力勢(shì)能.程序四推導(dǎo)重力勢(shì)能的定量表示式.投影一個(gè)質(zhì)量為m的物體從距地高為h1的A點(diǎn)下落到距地高為h2的B點(diǎn)，求重力做的功.推導(dǎo)得到在該下落過(guò)程中，重力做的功為：WG=mgh=mgh1mgh2多媒體對(duì)比分析1.重力做的功等于物體重力勢(shì)能的變化量.2.WG=mgh1mgh2(即WG等于mgh這個(gè)量的變化）.總結(jié)通過(guò)上述類(lèi)比分析得到：在物理學(xué)中重力勢(shì)能的變化對(duì)應(yīng)于mgh的變化，我們就用mgh這個(gè)物理量來(lái)表示物體的重力勢(shì)能.板書(shū)Ep=mgh練習(xí)一物體質(zhì)量為5 kg放在水平桌面上，桌面高度為4 m，求該物體具有的重力勢(shì)能.解：據(jù)Ep=mgh得，物體具有的重力勢(shì)能為：Ep=5104 J=200 J程序五
6、討論重力做的功與重力勢(shì)能改變之間的關(guān)系.投影公式：WG=Ep1Ep2說(shuō)明WG表示重力做的功；Ep1表示物體初位置的重力勢(shì)能；Ep2表示物體末位置的重力勢(shì)能.討論得到：1.當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做正功，則WG0,Ep1Ep2,表示重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功.2.當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做負(fù)功，WG0，Ep1Ep2，表示物體克服重力做功（重力做負(fù)功）時(shí)，重力勢(shì)能增加，增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功.推理物體從A運(yùn)動(dòng)到B，路徑有無(wú)數(shù)條，但不論沿哪條路徑，從A到B重力做的功都等于物體重力勢(shì)能的減少量，而物體重力勢(shì)能的減少量mgh是一定的.所以沿不同的路
7、徑把物體從一位置移動(dòng)到另一位置，重力所做的功是一定的.板書(shū)重力所做的功只跟初位置的高度h1和末位置的高度h2有關(guān)，跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān).練習(xí)一物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是A.沿AB面重力做功多B.沿兩個(gè)面重力做的功相同C.沿AB面重力勢(shì)能減少多D.沿兩個(gè)面減少的重力勢(shì)能相同本題正確答案為BD.知識(shí)板塊三重力勢(shì)能的相對(duì)性.程序一學(xué)生閱讀課文相關(guān)內(nèi)容.程序二投影閱讀思考題：1.為什么說(shuō)重力勢(shì)能具有相對(duì)性？2.什么是參考平面？參考平面的選取是唯一確定的嗎？3.選擇不同的參考平面，物體的重力勢(shì)能的數(shù)值是否相同？是否會(huì)影響有關(guān)重力勢(shì)能問(wèn)題的研究
8、？4.如果物體在參考平面的上方，重力勢(shì)能取什么值？表示什么含義？5.如果物體在參考平面的下方，重力勢(shì)能取什么值？表示什么含義？程序三抽查學(xué)生解答思考題，總結(jié)得到：1.重力勢(shì)能總是相對(duì)于某個(gè)水平面來(lái)說(shuō)的，這個(gè)水平面叫參考平面.選擇哪個(gè)水平面作為參考平面，可視研究問(wèn)題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面.2.選擇不同的參考平面，物體的重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的，但并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問(wèn)題，因?yàn)樵谟嘘P(guān)的問(wèn)題中，有確定意義的是重力勢(shì)能的差值，這個(gè)差值并不因選擇不同的參考平面而有所不同.3.對(duì)選定的參考平面而言，在參考平面上方的物體，高度是正值，重力勢(shì)能也是正值，表示物體在該位置具有的重力勢(shì)能比在參考
9、平面具有的重力勢(shì)能要大.4.在參考平面下方的物體，高度是負(fù)值，物體具有負(fù)的重力勢(shì)能，表示物體在該位置具有的重力勢(shì)能比在參考平面上具有的重力勢(shì)能要少.程序四針對(duì)練習(xí)1.關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是A.重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功B.放在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零C.在不同高度將某一物體拋出，落地時(shí)重力勢(shì)能相等D.相對(duì)不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問(wèn)題本題正確選項(xiàng)為CD.2.如圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計(jì)空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢(shì)能為0，則小球落到地面前瞬間的重力勢(shì)能為A.mghB.mgHC
10、.mg(h+H)D.mgh思路重力勢(shì)能的大小是相對(duì)參考平面而言的，參考平面選擇不同，物體的高度不同，重力勢(shì)能的大小則不同.解：據(jù)題意知已選定桌面為參考平面，則小球在最高點(diǎn)時(shí)的高度為H，小球在桌面的高度為零，小球在地面時(shí)的高度為h，所以小球落到地面時(shí)，它的重力勢(shì)能為Ep=mgh.答案：D知識(shí)板塊四彈性勢(shì)能：1.演示：裝置如圖所示：將一木塊靠在彈簧上，壓縮后松手，彈簧將木塊彈出.分別用一個(gè)硬彈簧和一個(gè)軟彈簧做上述實(shí)驗(yàn)，分別把它們壓縮后松手，觀察現(xiàn)象.2.學(xué)生敘述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象一：同一根彈簧，壓縮程度越大時(shí)，彈簧把木塊推得越遠(yuǎn)現(xiàn)象二：兩根等長(zhǎng)的軟、硬彈簧，壓縮相同程度時(shí)，硬彈簧把木塊彈出得遠(yuǎn)3.師生共
11、同分析上述實(shí)驗(yàn)中，彈簧被壓縮時(shí)，要發(fā)生形變，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)δ緣K做功，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢(shì)能板書(shū)發(fā)生形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν庾龉?，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢(shì)能學(xué)生活動(dòng)舉幾個(gè)物體具有彈性勢(shì)能的例子：a.卷緊的發(fā)條b.被拉伸或壓縮的彈簧三、鞏固練習(xí)1.起重機(jī)以的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升高度h，則起重機(jī)鋼索的拉力對(duì)物體做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢(shì)能變化了多少.解：由題意可知起重機(jī)的加速度a=，物體上升高度h，據(jù)牛頓第二定律得mgF=ma所以F=mgma=mgmg=mg方向豎直向上.所以拉力做功WF=Fhcos0=mgh重力做功WG
12、=mghcos180=mgh即物體克服重力做功為mgh又因?yàn)?WG=Ep1Ep2=mghWG0,Ep1Ep2即物體的重力勢(shì)能增加了mgh.2.如圖所示，一條鐵鏈長(zhǎng)為2 m,質(zhì)量為10 kg，放在光滑的水平地面上，拿住一端勻速提起鐵鏈直到鐵鏈全部離開(kāi)地面的瞬間，拉力所做的功是多少？解：由于鐵鏈中各鐵環(huán)之間在未提起時(shí)無(wú)相互作用，所以勻速提起時(shí)的拉力F1總是等于被提起部分鐵環(huán)的重力，即F1=G1=m1g，由于m1是逐漸增大的，所以拉力F1也是逐漸增大的，所以不能用W=Fhcos求解.由功能關(guān)系，鐵鏈從初狀態(tài)到末狀態(tài)，它的重心位置提高了h=，因而它的重力勢(shì)能增加了Ep=mgh=mgL/2,又由于鐵鏈?zhǔn)?/p>
13、勻速提起，因而它的動(dòng)能沒(méi)有變化，所以拉力F對(duì)鐵鏈所做的功就等于鐵鏈重力勢(shì)能的增加量.即WF=Ep=mgL=109.82 J=98 J四、小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了：1.勢(shì)能由物體間的相互作用而產(chǎn)生，由它們的相對(duì)位置而決定.2.勢(shì)能是標(biāo)量，單位是焦耳3.重力對(duì)物體所做的功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，只跟物體運(yùn)動(dòng)的始、末位置有關(guān)，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢(shì)能之差4.重力勢(shì)能是地球和地面上的物體共同具有的，一個(gè)物體的重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)五、作業(yè)(一)課文P146練習(xí)五(二)思考題1.關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是A.重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功B.相對(duì)于不同的參考平面
14、，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問(wèn)題C.在同一高度將物體不論向何方向拋出，只要拋出時(shí)的初速度大小相同，則落地時(shí)減少的重力勢(shì)能必相等D.放在地面的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零2.在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧，有一物體在它的正上方自由落下，在物體壓縮彈簧速度減為零時(shí)A.物體的重力勢(shì)能最大B.物體的動(dòng)能最大C.彈簧的彈性勢(shì)能最大D.彈簧的彈性勢(shì)能最小3.質(zhì)量為1kg的鐵球從某一高度自由落下，當(dāng)下落到全程中點(diǎn)位置時(shí)，具有36 J的動(dòng)能.空氣阻力不計(jì)，取地面為零勢(shì)能面，g取10ms2，則A.鐵球在最高點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為36JB.鐵球在全程中點(diǎn)位置時(shí)具有72J機(jī)械能C.鐵球落到地
15、面時(shí)速度為12msD.鐵球開(kāi)始下落時(shí)的高度為72m參考答案：1. 2.C 3.六、板書(shū)設(shè)計(jì)七、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.關(guān)于重力勢(shì)能的理解，下列說(shuō)法正確的是A.重力勢(shì)能是一個(gè)定值B.當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能減小C.放在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定等于0D.重力勢(shì)能是物體和地球共有的，而不是物體單獨(dú)具有的2.物體的重力勢(shì)能等于_，定義式Ep_3.如圖所示，一根均勻的直棒平放在地面，將它豎直立起時(shí)O點(diǎn)不滑動(dòng)，若棒的質(zhì)量為m，棒長(zhǎng)為L(zhǎng)，則棒被豎直立起時(shí)外力做功至少為_(kāi)，重力做功為_(kāi)，物體克服重力做功為_(kāi)，棒的重力勢(shì)能增加了_，外力作用點(diǎn)越靠近右端時(shí)用的力_，但做的功_4.如圖所示，重物A的質(zhì)
16、量為m，置于水平地面上，其上表面連接一根豎直的輕質(zhì)彈簧，彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，勁度系數(shù)為k，現(xiàn)將彈簧的上端P緩慢地豎直上提一段距離L，使重物A離地面時(shí)，重物具有的重力勢(shì)能為_(kāi).5.如圖所示，質(zhì)量為m的物體從h高處的A點(diǎn)由靜止自斜面滑下，再滑到平面上的C點(diǎn)停下，在B點(diǎn)沒(méi)有能量損失，則在ABC的全過(guò)程中物體克服阻力所做的功為_(kāi)，如果使物體由C點(diǎn)沿原路返回到A點(diǎn)，則外力至少做功為_(kāi)6.一個(gè)物體從距地面的高度為H處自由下落，當(dāng)它的動(dòng)能與其重力勢(shì)能相等時(shí)，需要下落的時(shí)間為A. B.C.D.7.在豎直平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R的圓弧形軌道，一個(gè)質(zhì)量為m的小物體從軌道最高點(diǎn)A由靜止滑下，到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)恰好又靜止，問(wèn)：（
17、1）物體在下滑過(guò)程中受到哪些力的作用?（2）對(duì)小物塊做功的力各是什么力?做了多少功，大小各為多少?（3）小物塊由A到B，其重力勢(shì)能變化了多少，如何變化?轉(zhuǎn)化為什么形式的能?有多少，用什么去量度?8.如圖是幾個(gè)斜面，它們高度相同而傾角不同，讓質(zhì)量相同的物體沿斜面由靜止從頂端運(yùn)動(dòng)到底端，試根據(jù)功的公式計(jì)算沿不同斜面重力所做的功，并證明這個(gè)功與斜面的傾角無(wú)關(guān)9.如圖所示，輕質(zhì)長(zhǎng)繩水平地跨過(guò)距2的兩個(gè)定滑輪A、B上，質(zhì)量為m的物塊懸掛在繩上O點(diǎn)，O與A、B兩滑輪的距離相等，在輕繩兩端C、D分別施加豎直向下的恒力Fmg，先托住物塊，使繩處于水平拉直狀態(tài).從靜止釋放物塊，在物塊下落過(guò)程中，保持C、D兩端的拉力F不變，則：（1）當(dāng)物塊下落距離h為多大時(shí)，物塊的加速度為零（2）當(dāng)物塊下落上述距離的過(guò)程中，克服C端恒力F做的功W為多少?（3）求物體下落的最大速度vm和最大距離H參考答案：1.2.物體的重量和它的高度的乘積；mgh3. mgL；mgL；mgL；mgL；越小，不變4.mg（L） 5.mgh；2mgh 6.B7.（1）重力、彈力和滑動(dòng)摩擦力（2）重力和滑動(dòng)摩擦力；重力做正功，大小為mgR；滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功，大小為mgR（3）mg；減少；內(nèi)能；mg；滑動(dòng)摩擦力做的功 8.證明略9.（1） （2）（1）mg （3）； L
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