高一物理重力勢能課件

　　重力勢能是物體因?yàn)橹亓ψ饔枚鴵碛械哪芰浚瑢τ谥亓�勢能，其大小由地球和地面上物體的 相對位置決定。下面是小編為你帶來的高一物理重力勢能課件 ，歡迎閱讀。

　　一、素質(zhì)教育目標(biāo)

　　（一）知識教學(xué)點(diǎn)

　　1．知道重力勢能的定義。

　　2．理解重力勢能的計(jì)算公式，知道重力勢能是標(biāo)量，單位是焦耳。

　　3．理解重力做功與重力勢能的關(guān)系。

　　4．知道重力勢能的值是相對的，理解重力勢能正負(fù)的含義。

　　5．了解彈性勢能，知道彈簧的彈性勢能的決定因素。

　　（二）能力訓(xùn)練點(diǎn)

　　1．據(jù)重力做功的特點(diǎn)，推導(dǎo)重力勢能的表達(dá)方式。

　　2．從能的轉(zhuǎn)化角度和功能關(guān)系來解釋和分析物理現(xiàn)象

　　（三）德育滲透點(diǎn)

　　1．培養(yǎng)熱愛科學(xué)，崇尚科學(xué)的品質(zhì)

　　2．注意觀察和分析生活中的有關(guān)的物理現(xiàn)象，激發(fā)和培養(yǎng)探索自然規(guī)律的興趣。

　　（四）美育滲透點(diǎn)

　　讓學(xué)生體會到從自然現(xiàn)象中概括了來的物理概念具有的自然美，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)美。

　　二、學(xué)法引導(dǎo)

　　通過典型事例分析和實(shí)驗(yàn)演示來分析討論，指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、歸納。

　　三、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法

　　1．重點(diǎn)

　　重力勢能大小的確定

　　2．難點(diǎn)

　　重力勢能的相對性的理解，參考平面的選擇方法。

　　3．疑點(diǎn)

　　如何理解重力對物體做功等于物體重力勢能增量的負(fù)值。

　　4．

　　1．演繹推導(dǎo)物體重力勢能的定義表達(dá)方式。

　　2．類比分析，舉例釋疑。

　　四、課時(shí)安排

　　1課時(shí)

　　五、教具學(xué)具準(zhǔn)備

　　彈簧、鐵球、木球、玻璃缸、細(xì)沙、長木板，木塊

　　六、師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)

　　1．教師利用實(shí)例來引入問題，利用實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)學(xué)生討論問題，利用講解來加深對概念的進(jìn)一步認(rèn)識。

　　2．學(xué)生觀察、分析、討論、總結(jié)，并通過實(shí)例分析來形成能力。

　　七、教學(xué)步驟

　　（一）明確目標(biāo)

　　（略）

　　（二）整體感知

　　在復(fù)習(xí)初中掌握的重力勢能有關(guān)知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)功的定義，推導(dǎo)出重力勢能的計(jì)算公式，并通過實(shí)例分析，理解重力勢能的相對性、正負(fù)含義等，并能準(zhǔn)確地計(jì)算重力勢能值．

　　（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程

　　【引入新課】

　　放錄像并講解：俄羅斯“和平號”空間站于2001年3月23日北京時(shí)間14時(shí)0分12秒所有殘片都已成功安全地墜入預(yù)定的南太平洋海域，墜毀過程極為壯觀美麗，137噸的龐然大物分解燃燒，天空中出一條條長長的金色軌跡．這是一個(gè)完美的告別，“和平號”的15年風(fēng)雨歷程將成為人類永恒的記憶．“和平號”的功績將永載史冊．

　　現(xiàn)提問：“和平號”空間站墜落時(shí)，為什么會燃燒？

　　碎片燃燒時(shí)，溫度可達(dá)3000℃，其能量由什么能量轉(zhuǎn)化而來？

　　現(xiàn)在，就講重力勢能

　　1．重力勢能

　　回憶初中的知識，可知

　　（l）定義：物體由于被舉高而具有的能量．

　　演示實(shí)驗(yàn)，用木球和鐵球先后從同一高度處自由下落，落入玻璃缸中的細(xì)沙中，觀察到什么現(xiàn)象？這說明了什么？（鐵球深入細(xì)砂中的距離比木球要長，這說明，質(zhì)量大的物體在相同的高度時(shí)，重力勢能大，克服細(xì)砂阻力做功要多）

　　用鐵球在不同的高度處自由下落，先后落入玻璃缸中的細(xì)砂里，觀察到什么現(xiàn)象，這又說明了什么？（鐵球在比較高的地方落下來，深入砂中的距離也比較長，這說明，同一個(gè)物體在比較高的地方重力勢能較大，克服細(xì)砂阻力做功要多）

　　綜上所述，物體的重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和物體所處的高度有關(guān)．

　　現(xiàn)在來推導(dǎo)重力勢能的定量表達(dá)式：投球的質(zhì)量為，從高度為 的A點(diǎn)下落到高度為 的B點(diǎn)，如圖所示，重力所做的功為

　　（2）重力勢能的表述式

　　物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積，重力勢能是標(biāo)量，也是狀態(tài)量，其單位為

　　（3）重力做功與重力勢能的關(guān)系

　　重力做功也可以寫成

　　當(dāng)物體下落時(shí)，重力做正功， ，可設(shè) ，這說明，重力做功，重力勢能 減少，減少的值等于重力所做的功．

　　同理，當(dāng)物體上升時(shí)，重力做負(fù)功，重力勢能E增加，增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做負(fù)功也可以說成物體克服重力做功．

　　這種功能關(guān)系不僅適合于直線運(yùn)動(dòng)，也適合于曲線運(yùn)動(dòng)，重力做功只跟物體的運(yùn)動(dòng)過程中初、末位置的高度差有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)．

　　提問：一個(gè)物體的質(zhì)量為10g，把它置放在2樓的一張1高的桌面上，若樓房的每層樓高3，求此物體的重力勢能值？

　　（無法計(jì)算，因?yàn)闆]有說明物體的高度是以什么位置為零高度，從地面算起，物體的重力勢能 ，若從二樓樓面算起，物體的重力勢為 ．對于不同的零高度點(diǎn)物體所對應(yīng)的重力勢能值也各不相同）

　　2．重力勢能具有相對性

　　正如上例所述，要確定物體重力勢能 的大小，首先必須確定一個(gè)參考平面為零勢能面，若定了零重力勢能參考平面，物體在此平面的下方，物體的重力勢能就為負(fù)，如上例把三樓底板為零重力勢能平面物體的重力勢能

　　由此看來，物體重力勢能的正負(fù)還表示重力勢能的大小，在參考水平面以上的物體的重力勢能一定大于參考平面以下物體的重力勢能．

　　要特別指出的是：重力勢能的變化縣與零重力勢能參考平面選擇無關(guān)，就好像物體的高度值與選擇哪一點(diǎn)作為測量起點(diǎn)無關(guān)．至于選擇哪個(gè)水平面作為參考平面，可視研究，解決問題的方便而定．

　　與重力勢能相類似，還有彈性勢能．

　　3．彈性勢能

　　演示實(shí)驗(yàn)：把水平放置的輕彈簧一端固定，另一端系一木塊，壓（或拉）木塊，使彈簧縮短（或伸長）再釋放木塊，讓彈簧的作用力帶動(dòng)木塊在水平面上運(yùn)動(dòng)．

　　可知，發(fā)生彈性形變的物體能對外界做功，因而具有能量，這種能量就叫彈性勢能，它存在于發(fā)生彈性形變的物體之中．

　　舉出除彈簧以外的彈性勢能存在的實(shí)例

　　彈性勢能的大小，與物體的性質(zhì)（如勁度系數(shù)）和形變量有關(guān)，可用實(shí)驗(yàn)演示彈簧形變量越大對外界做功可越多來說明．

　　勢能又叫位能，它是由相互作用的物體的相對位置決定．機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的勢能是重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱．

　　（四）總結(jié)、擴(kuò)展

　　1．勢能有多種，與高度有關(guān)的重力勢能和與形變有關(guān)的彈性勢能是力學(xué)中的兩種，在熱力學(xué)中有分子勢能，在電磁學(xué)中有電勢能等．

　　2．勢能是存在于有相互作用的物體之間，它是屬于有相互作用兩部分物體即物體系的，但不是有相互作用物體之間就有勢能存在，比如物體間的相互作用是摩擦力，但它們就不存在什么勢能．

　　3．勢能都是相對量，只有先走零勢能參考平面，勢能才有確定的值．

　　八、布置作業(yè)

　　P146練習(xí)四（2）（4）（5）

　　九、板書設(shè)計(jì)

　　1．重力勢能

　　（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量．

　　（2）重力勢能的表達(dá)公式．

　　（3）重力做功與重力勢能的關(guān)系．

　　物體下落

　　物體上升

　　2．重力勢能具有相對性．

　　定了參考平面，物體重力勢能才有確定值．

　　重力勢能的變化與參考平面選擇無關(guān)．

　　3．彈性勢能

　　十、背景知識與課外閱讀

　　用能量最低原理求解兩例物理題

　　高中化學(xué)中講到“能量最低原理”在不違背泡利原理的.情況下，核外電子總是盡先安排布在能量最低的軌道上，電子在該軌道上，處于穩(wěn)定狀態(tài)，其實(shí)，能量最低原理也適用于物體系物體系的穩(wěn)定狀態(tài)與系統(tǒng)的勢能有關(guān)，勢能越小則狀態(tài)越穩(wěn)定．物體系在不受外力的情況下，總處在勢能最小的狀態(tài)，即穩(wěn)定狀態(tài)．下面利用能量最低原理，求解兩例物理題．

　　［例1］ 一質(zhì)量均勻不可伸長的繩索，重為 G ，A、B兩端固定在天花板上，如圖所示．今在最低點(diǎn)C施加一豎直向下的力將繩拉至D點(diǎn)，在此過程中，繩索AB的重心位置（ ）

　　A．逐漸升高 B．逐漸降低

　　C．先降低后升高 D．始終不變

　　解析：由能量最低原理知，物體在靜止情況下，總處于能量最低狀態(tài)（即穩(wěn)定狀態(tài)）．該狀態(tài)下重力勢能最小．故施力F后，細(xì)繩重心上升，故選答案A．

　　［例2］ 如圖所示．容器A、B中各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下面是水．大氣壓恒定，A、B底部由帶閥門的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱，原先A中的水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，在這個(gè)過程中（ ）

　　A．大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加

　　B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能不變

　　C．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變

　　D．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加

　　解析：由能量最低原理可知，打開閥門見水達(dá)到平衡時(shí)應(yīng)具有最小勢能，故在打開閥門至平衡過程中，水的重力勢能減小．又由題意知整個(gè)裝置與外界絕熱，因此由能量守恒得，重力勢能的減少量轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．故選答案D．

　　十一、隨堂練習(xí)

　　1．下面關(guān)于重力勢能的說法中，正確的是（ ）

　　A．地球上的任何一個(gè)物體的重力勢能都有一個(gè)確定的值．

　　B．從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或下拋，落到地面時(shí)，物體的重力勢能 變化是相同的．

　　C．在不同高度的物體具有的重力勢能可能相同．

　　D．低于零重力勢能面的物體的重力勢能一定小于在零重力勢能平面以上物體的重力 勢能．

　　2．如圖所示，質(zhì)量為的物體置于水平地面上，其上表面豎立直著一根輕彈簧，彈簧長為 ，勁度系數(shù)為，下端與物體相連接，現(xiàn)將彈簧上端緩緩豎直向上提起一段距離L，使物體離開地面，這時(shí)物體重力勢能增加 ．

　　3．一根質(zhì)量分布不均勻的金屬鏈條重30N，長1，盤曲在水平地面上，當(dāng)從鏈條的A端慢慢提起鏈條到使它的另一端B恰好離開地面需做功12，如改從B端慢慢提起鏈條使鏈條A端恰好離開地面需要做功多少？

　　4．如圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為的小球從離桌面高為H處自由下落，不計(jì)空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢能為零，則小球落到地面前瞬間的機(jī)械能為（ ）

　　A．B．

　　C．D．

　　5．如圖所示，物體從A點(diǎn)出發(fā)，沿3條不同的軌道運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則在移動(dòng)的過程中重力做功的情況是（ ）

　　A．沿路徑運(yùn)動(dòng)，重力做功最多

　　B．沿路徑運(yùn)動(dòng)，重力做功最多

　　C．沿路徑運(yùn)動(dòng)，重力做功最多

　　D．無論沿哪條路徑，做功都一樣多

　　6．質(zhì)量為1g的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落1s時(shí)，物體的動(dòng)能為 ，物體的重力勢能減少了 ．

　　答案：1．BCD 2． 3．18 4．B 5．D 6．50 50

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