2.重力勢能第八章

機械能守恒定律物理學(xué)習(xí)目標①認識重力勢能和彈性勢能，完善相互作用觀念和能量觀念。②用所學(xué)功的知識推導(dǎo)重力做功的特點。經(jīng)歷由簡單到復(fù)雜、由特殊到一般的科學(xué)推理和論證過程，歸納出重力做功與路徑無關(guān)的特點，親身感受知識的建立過程，提高數(shù)理結(jié)合解決問題的能力，再次體會微元法的科學(xué)思維方法。③理解重力勢能表達式以及重力勢能的相對性。通過問題、猜想、證據(jù)、解釋和交流經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，提高科學(xué)探究的能力。④能將理論應(yīng)用于生活實際中，培養(yǎng)遵循道德規(guī)范的社會責(zé)任感。學(xué)習(xí)重難點重點：掌握重力勢能的概念及表達式，明確重力勢能的相對性及系統(tǒng)性。難點：

能夠提出重力勢能的表達式，證明重力做功與路徑無關(guān)的特點以及重力做功跟物體重力勢能變化的關(guān)系。情境導(dǎo)入情境雪崩時會造成不可估量的傷害，平時輕飄飄的雪花為何會有如此巨大的能量？這種能量可能和什么有關(guān)？大量事實表明：物體處在一定高度時，就具有了一定的能量。當(dāng)它從所處的高處落下時，這些能量就會以做功的方式釋放出來。雪崩：處于高處的雪落下時，釋放能量，破壞建筑物。經(jīng)過初中階段的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了：①物體由于被舉高而具有的能量叫作重力勢能。②物體的質(zhì)量越大、所處的位置越高，重力勢能就越大。從定量的角度看，重力勢能應(yīng)具有什么樣的表達式？

——本節(jié)課將重點學(xué)習(xí)的內(nèi)容(potential,潛在的)情境導(dǎo)入講授新課探究一重力做的功根據(jù)功的計算公式分別計算下面兩種情況小球從A點到B點重力做的功。情境設(shè)問情形1：物體豎直下落（A到B）講授新課情形2：物體先由A運動到B′，再由B′運動到BA到

B′

：B′到B：情形3：物體沿曲線由A運動到B講授新課微元思想：把整個路徑分成許多很短的間隔，由于每一段很小很小，都可以近似看成一段傾斜直線，分別求出物體通過每一小段傾斜直線時重力所做的功，物體通過整個路徑時重力所做的功等于重力在每小段上所做的功的代數(shù)和。歸納新知講授新課這說明：①重力對物體做的功與物體運動的路徑無關(guān)，只與物體的起點位置、終點位置有關(guān)?、赪G＝

mgh1－mgh2，重力做的功等于：(物體重力與起點高度的乘積mgh1)－(物體重力與終點高度的乘積mgh2)講授新課探究二重力勢能1.概念：物體由于被舉高而具有的能。3.國際單位：焦耳(J)。2.大?。何矬w的質(zhì)量越大，所處的高度越高，重力勢能越大Ep=mgh4.重力勢能是標量，狀態(tài)量。情境1講授新課如圖所示，當(dāng)小明站在二樓地面時，吊燈的高度是多少？當(dāng)小明站在一樓地面時，吊燈的高度是多少？從中可以得到什么結(jié)論？情境2將一塊豎直放置的磚放平，重力勢能是否會發(fā)生變化？請同學(xué)們思考以上兩個問題并總結(jié)重力勢能的特點重力勢能具有相對性，重力勢能表達式中的h是物體重心相對于參考平面的高度。物體的重力勢能總是相對于某一水平面來說的，這個水平面叫作參考平面。在參考平面上,物體的重力勢能取為0。確定重力勢能的方法:①先選定參考平面(零勢能面)。②在參考平面上方的物體的高度是正值,重力勢能也是正值;在參考平面下方的物體的高度是負值,重力勢能也是負值。“+”表示物體在這個位置具有的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能大,“-”則相反。③參考平面的選取是任意的(從研究問題的方便出發(fā)來選擇)，一般選擇地面為參考平面。講授新課【提出問題】質(zhì)量為0.5kg的小球，從A點下落到地面上的B點，h1=1.2m，桌面高h2=0.8m。（g取10m/s2）請按照要求填寫下表。講授新課所選擇的參考平面小球在A點的重力勢能小球在B點的重力勢能整個下落過程中小球重力勢能的變化量整個下落過程中重力做的功桌面

地面

思考：（1）選擇不同的參考平面，同一位置的重力勢能數(shù)值相不相同？說明了什么？（2）重力勢能的正負有什么含義？（3）重力做功與參考平面的選取有沒有關(guān)系？（4）重力勢能的變化與參考平面的選取有沒有關(guān)系?不相同，重力勢能的取值與參考平面的選取有關(guān)。重力勢能是標量，“+”“-”只代表大小，不代表方向。物體處于零勢能面以上，勢能為正，反之為負。重力做功與參考平面的選取無關(guān)。重力勢能的變化和參考平面選取無關(guān)。歸納新知重力勢能具有相對性，但重力勢能的差值不因選擇的參考平面而有所不同。因此在研究相關(guān)問題時，通常選取的是有確定意義的重力勢能的差值。講授新課重力勢能是屬于誰的？沒有地球是否還會有重力勢能？重力勢能是地球和物體所組成的“系統(tǒng)”所共有的，即重力勢能具有系統(tǒng)性。講授新課探究三重力做功與重力勢能變化的關(guān)系小組討論并思考：問題1：重力勢能的變化就是重力做功這種表述對嗎？問題2：重力勢能發(fā)生變化的原因是什么？問題3：表達式中的“-”說明了什么？等號不僅表示重力做功與重力勢能的變化在數(shù)量上的關(guān)系，還蘊含了因果關(guān)系，即重力做功引起了重力勢能的變化?！?”表示重力做功等于重力勢能的減少量，這一點與本章其他的功能關(guān)系不同，需要重點加以區(qū)分。講授新課探究四彈性勢能情境設(shè)問撐竿跳運動員可以借助手中的彎曲的竿跳得很高，拉開的弓可以把箭射出，壓縮彈簧可以把小球彈出去——彎曲的竿、拉開的弓、壓縮的彈簧有什么共同特征？這些物體都發(fā)生了彈性形變，每個物體的各個部分之間都有彈力的相互作用。彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用，也具有勢能，這種勢能叫作彈性勢能。講授新課彈性勢能的性質(zhì)（1）系統(tǒng)性：彈性勢能是發(fā)生彈性形變的物體上所有質(zhì)點因相對位置改變而具有的能量，因而彈性勢能是整個系統(tǒng)所具有的。（2）相對性：彈性勢能的大小與選定的參考平面位置有關(guān)。對于彈簧，一般規(guī)定彈簧處于原長時的勢能為零。（3）對于同一彈簧從自然長度伸長和壓縮相同的長度時彈性勢能相同。講授新課彈力做功跟彈性勢能變化的關(guān)系（1）彈性勢能的變化只與彈力做功有關(guān)。（2）當(dāng)彈簧的彈力做正功時，彈簧的彈性勢能減少，彈性勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。（3）當(dāng)彈簧的彈力做負功時，彈簧的彈性勢能增加，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈簧