《重力勢(shì)能》教案一、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能：（1）理解重力勢(shì)能的概念；（2）了解重力做功的特點(diǎn)；（3）重力做功和勢(shì)能變化量的關(guān)系；2過(guò)程與方法：（1）通過(guò)經(jīng)歷重力勢(shì)能概念的建立過(guò)程，了解“勢(shì)能“的含義；(2)能夠運(yùn)用重力勢(shì)能的定義和表達(dá)式解釋生活中的問(wèn)題。3情感態(tài)度與價(jià)值觀：了解實(shí)際生活中的重力做功現(xiàn)象，理解定義式的意義，為后續(xù)的功能關(guān)系奠定基礎(chǔ)，形成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。二、學(xué)情分析1、教學(xué)對(duì)象分析：學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)重力做功和相對(duì)性內(nèi)容2、學(xué)習(xí)需要分析：理解功能關(guān)系和概念定義式的科學(xué)思想三、重難點(diǎn)（1）重點(diǎn)：理解并計(jì)算重力勢(shì)能；了解重力做功的特點(diǎn)；重力做功和重力勢(shì)能變化量的關(guān)系（2）難點(diǎn)：重力做功和重力勢(shì)能關(guān)系的建立過(guò)程及應(yīng)用四、教學(xué)過(guò)程1、重力勢(shì)能：定義和類型典例分析：(1)、生活導(dǎo)入：高空掉蘋果視頻（問(wèn)題：蘋果的“魔力“與什么因素有關(guān)？）（2）、概念切入：重力勢(shì)能——定性和定量（3）、方法分析：1）定性：探究重力勢(shì)能與重力做功的關(guān)系2）定量：重力做功特點(diǎn)：總結(jié)：重力做功與路勁無(wú)關(guān)，只與初始狀態(tài)的位置有關(guān)因此，下定義——重力勢(shì)能EP=mgh（4）、歸納總結(jié)：重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系(1)、典例：例2、塔吊把一質(zhì)量為200kg的物體，從距地面高為h1=10m的高度勻速運(yùn)到高為h2=3m的地方，重力做了多少功？物體的重力勢(shì)能如何變化？(g=10m/s-2)總結(jié)：重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系重力做了________正功/負(fù)功，相當(dāng)于，減少/增加了_______重力勢(shì)能（2）、鞏固練習(xí):練習(xí)3、如圖所示，質(zhì)量為m的小球，用一長(zhǎng)為l的細(xì)線懸于O點(diǎn)，將懸線拉直成水平狀態(tài)，并給小球一個(gè)向下的速度讓小球向下運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)正下方D處有一釘子，小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)會(huì)以D為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，若已知OD＝23l，則小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，重力做功為多少？重力勢(shì)能減少了多少？3、重力勢(shì)能的相對(duì)性：（1）h的相對(duì)性重力勢(shì)能的相對(duì)性重力勢(shì)能的系統(tǒng)性(2)典例：例1、如圖，質(zhì)量m=1kg的小球，從桌面上方高h(yuǎn)1=1.2m的A點(diǎn)下落到地面上的B點(diǎn)，桌面離地面的高度h2=0.8m．請(qǐng)按要求填寫下表．(g=10m/s2)參考面小球在A處的重力勢(shì)能小球在B處的重力勢(shì)能整個(gè)過(guò)程中重力做功整個(gè)過(guò)程中重力勢(shì)能的變化桌面地面拓展：繩子、鏈條類的重力勢(shì)能（1）分類1)當(dāng)粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的繩子、鏈條呈直線狀(或水平或豎直或傾斜)放置時(shí)，Ep＝mgh中的h表示長(zhǎng)度一半位置處的重心相對(duì)零勢(shì)能面的高度．2)當(dāng)粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的繩子、鏈條不以直線狀(如折線狀)放置時(shí)，應(yīng)當(dāng)分段表示重力勢(shì)能再求和．（2）典例分析例2、如圖所示，在光滑的桌面上有一根均勻柔軟的質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的繩子，繩子的14懸于桌面下，從繩子開始下滑至繩子剛好全部離開桌面的過(guò)程中，重力對(duì)繩子做功為多少？繩子的重力勢(shì)能變化量為多少？(桌面離地面高度大于l，重力加速度取g)（3）鞏固練習(xí)4、一條長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的勻質(zhì)輕繩平放在水平地面上，現(xiàn)在緩慢地把繩子提起來(lái)．設(shè)提起前半段繩子時(shí)人做的功為W1，全部提起來(lái)時(shí)人做的功為W2，則W1∶W2等于()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．1∶4五、總結(jié):一、重力做功的特點(diǎn)：與路徑無(wú)關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)二、重力勢(shì)能：物體由于被舉高而具有的能量。表達(dá)式三、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系重力做正功，重力勢(shì)能減少重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加四、重力勢(shì)能是相對(duì)的，正負(fù)表示大小。一般不加說(shuō)明是以地面或題目中的最低點(diǎn)所在的平面作為零勢(shì)能參考面。五、拓展：繩子、鏈條的重力勢(shì)能合格考達(dá)標(biāo)練1.將一個(gè)物體由A移至B,重力做功()A.與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否存在阻力有關(guān)B.與物體沿直線或曲線運(yùn)動(dòng)有關(guān)C.與物體是做加速、減速或勻速運(yùn)動(dòng)有關(guān)D.與物體初、末位置高度差有關(guān)]答案D解析將物體由A移至B,重力做功只與物體初、末位置高度差有關(guān),A、B、C錯(cuò)誤,D正確。2.(山東安丘月考)質(zhì)量為m的足球在地面1位置被踢出后落到3位置,以下說(shuō)法正確的是()A.由1到3的過(guò)程中,足球的重力勢(shì)能始終不變,重力始終不做功B.足球的重力勢(shì)能先減小后增加,總的變化量為0,重力先做負(fù)功,后做正功,總功為零C.足球的重力勢(shì)能先增大后減小,總的變化量為0,重力先做正功,后做負(fù)功,總功為零D.足球的重力勢(shì)能先增大后減小,總的變化量為0,重力先做負(fù)功,后做正功,總功為零答案D解析位置1到位置2,足球向高處運(yùn)動(dòng),重力勢(shì)能增加,重力做負(fù)功;位置2到位置3,足球向低處運(yùn)動(dòng),重力勢(shì)能減小,重力做正功,選項(xiàng)D正確。3.一實(shí)心鐵球和一實(shí)心木球質(zhì)量相等,將它們放在同一水平面上,下列結(jié)論正確的是()A.鐵球的重力勢(shì)能大于木球的重力勢(shì)能B.鐵球的重力勢(shì)能等于木球的重力勢(shì)能C.鐵球的重力勢(shì)能小于木球的重力勢(shì)能D.上述三種情況都有可能答案C解析由于鐵球和木球的密度不同,所以質(zhì)量相等的鐵球和木球比較,木球的體積較大,放在同一水平地面上時(shí),木球的重心高,因此木球的重力勢(shì)能大于鐵球的重力勢(shì)能,選項(xiàng)C正確。4.(湖南婁底期中)如圖所示,質(zhì)量為m的跳高運(yùn)動(dòng)員先后以背越式和跨越式兩種跳高方式跳過(guò)某一高度,該高度比他起跳時(shí)的重心高出h,則他從起跳后至越過(guò)橫桿的過(guò)程中克服重力所做的功()A.都必須大于mghB.都不一定大于mghC.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必定大于mghD.用背越式必須大于mgh,用跨越式不一定大于mgh答案C解析從圖中看出,采用背越式越過(guò)橫桿時(shí),運(yùn)動(dòng)員的重心可能在橫桿的下方,運(yùn)動(dòng)員克服重力所做的功不一定大于mgh;而采用跨越式跨過(guò)橫桿時(shí),運(yùn)動(dòng)員的重心一定在橫桿之上,運(yùn)動(dòng)員克服重力所做的功必定大于mgh,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。5.如圖,一質(zhì)量為m,長(zhǎng)度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛。用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn),M點(diǎn)與繩的上端P相距13l。重力加速度大小為g。在此過(guò)程中,外力做的功為(A.19mgl B.16C.13mgl D.1答案A解析根據(jù)題意,此過(guò)程中外力做的功等于細(xì)繩增加的重力勢(shì)能,MQ的下半部分質(zhì)量為m3的重心升高了l3,故增加的重力勢(shì)能為ΔEp=mg3×l3=196.蹦蹦桿的主要結(jié)構(gòu)是在一硬直桿上套一勁度系數(shù)較大的彈簧,彈簧的下端與直桿的下端固定而彈簧的上端固定一踩踏板。如圖所示,小明正在玩蹦蹦桿。在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過(guò)程中,小明的重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能的變化情況是()A.重力勢(shì)能減小,彈性勢(shì)能增大B.重力勢(shì)能增大,彈性勢(shì)能減小C.重力勢(shì)能減小,彈性勢(shì)能減小D.重力勢(shì)能不變,彈性勢(shì)能增大答案A解析在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過(guò)程中,重力做正功,小明的重力勢(shì)能減小,彈簧的形變量增大,其彈性勢(shì)能增大,選項(xiàng)A正確。7.質(zhì)量為m的木球從離水面高度為h處由靜止釋放,落入水中后,在水中運(yùn)動(dòng)的最大深度是h',最終木球停止在水面上,若木球在水中運(yùn)動(dòng)時(shí),受到因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的阻力恒為Ff。求:(1)木球釋放后的全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程重力做的功是多少?(2)木球的重力勢(shì)能變化了多少?答案(1)mgh(2)減少了mgh解析因?yàn)橹亓ψ龉εc路徑無(wú)關(guān),只與過(guò)程初、末狀態(tài)的高度有關(guān),所以全過(guò)程盡管木球在水下做了往復(fù)運(yùn)動(dòng),但所做的功由h的大小決定,即WG=mgh,木球的重力勢(shì)能減少了mgh。8.吊車以g4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,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g(1)吊車鋼索的拉力對(duì)物體做的功為多少?(2)重力做的功為多少?(3)物體的重力勢(shì)能變化了多少?答案(1)34mgh(2)-mgh(3)增加了解析(1)設(shè)吊車鋼索對(duì)物體的拉力為F,物體的加速度a=g4,方向豎直向下,由牛頓第二定律得mg-F=ma故F=mg-ma=34mg方向豎直向上,所以拉力做的功W=Fh=34mgh(2)物體被提升高度為h,重力做的功WG=-mgh。(3)由于ΔEp=-WG=mgh,故物體的重力勢(shì)能增加了mgh。等級(jí)考提升練9.(江蘇南通期中)如圖所示,質(zhì)量相等的兩木塊中間連有一豎直彈簧,現(xiàn)用力緩慢向上提A,直到B恰好離開地面。開始時(shí)木塊A靜止在彈簧上面,設(shè)開始時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep1,B剛要離開地面時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為Ep2,則關(guān)于Ep1、Ep2的大小關(guān)系及彈性勢(shì)能的變化ΔEp,下列說(shuō)法正確的是()A.Ep1=Ep2 B.Ep1>Ep2C.ΔEp>0 D.ΔEp<0答案A解析對(duì)于確定的彈簧,其彈性勢(shì)能的大小只與形變量有關(guān)。設(shè)開始時(shí)彈簧的形變量為x1,有kx1=mg;設(shè)B剛要離開地面時(shí)彈簧的形變量為x2,有kx2=mg。可知x1=x2,所以Ep1=Ep2,ΔEp=0,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。10.如圖所示,質(zhì)量為60kg的某運(yùn)動(dòng)員在做俯臥撐運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可將她的身體視為一根直棒。已知重心在c點(diǎn),其垂線與腳、兩手連線中點(diǎn)間的距離Oa、Ob分別為0.9m和0.6m。若她在1min內(nèi)做了30個(gè)俯臥撐,每次肩部上升的距離均為0.4m,則克服重力做的功和相應(yīng)的功率約為()A.430J,7W B.4300J,70WC.720J,12W D.7200J,120W答案B解析設(shè)每次俯臥撐中,運(yùn)動(dòng)員重心變化的高度為h,由幾何關(guān)系可得,?0.4m=0.9m0.9m+0.6m,即h=0.24m。一次俯臥撐中,克服重力做功W=mgh=60×9.8×0.24J=141.12J,所以1min內(nèi)克服重力做的總功為W總=NW=4233.6J,11.(多選)圖甲是玩家玩“蹦極”游戲的圖片,玩家將一根長(zhǎng)為AB的彈性繩子的一端系在身上,另一端固定在跳臺(tái),然后從跳臺(tái)跳下,圖乙是玩家到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的情況,其中AB為彈性繩子的原長(zhǎng),C點(diǎn)是彈力等于重力的位置,D點(diǎn)是玩家所到達(dá)的最低點(diǎn),對(duì)于玩家離開跳臺(tái)至最低點(diǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.重力對(duì)玩家一直做正功B.玩家的重力勢(shì)能一直減少C.玩家通過(guò)B點(diǎn)之后,繩子具有彈性勢(shì)能D.從A到D,彈性繩子的彈性勢(shì)能一直增加答案ABC解析整個(gè)過(guò)程中,重力一直做正功,玩家的重力勢(shì)能一直減少,選項(xiàng)A、B正確;玩家從高空落下到彈性繩子達(dá)到原長(zhǎng)過(guò)程中,彈性繩子不做功,通過(guò)B點(diǎn)之后彈性繩子一直做負(fù)功,彈性勢(shì)能一直增加,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。12.起跳摸高是某些體能測(cè)試的項(xiàng)目之一。某考生身高1.80m,質(zhì)量70kg,他站立舉臂,手指摸到的高度為2.10m。在一次摸高測(cè)試中,如果他先下蹲,再用力蹬地向上跳起,同時(shí)舉臂,離地后手指摸到的高度為2.55m,如圖所示,g取10m/s2,該考生跳起后增加的重力勢(shì)能為()A.1260J B.1470JC.315J D.1785J答案C解析該考生跳起后重心升高的高度Δh=2.55m-2.10m=0.45m,該考生跳起后增加的重力勢(shì)能ΔEp=mgΔh=70×10×0.45J=315J,C正確。13.如圖所示,一條長(zhǎng)l=2m、質(zhì)量分布均勻的鐵鏈放在水平地面上,鐵鏈質(zhì)量為10kg,拿住一端提起鐵鏈直到鐵鏈全部離開地面的瞬間,克服鐵鏈重力做功為多少?鐵鏈的重力勢(shì)能變化了多少?(重力加速度g取9.8m/s2)答案98J增加了98J解析鐵鏈從初狀態(tài)到末狀態(tài),它的重心位置提高了h=l2,因而克服鐵鏈重力所做的功為W=mg·l2=10×9.8×22J=98J,鐵鏈的重力勢(shì)能增加了9814.彈簧原長(zhǎng)l0=15cm,受拉力作用后彈簧逐漸伸長(zhǎng),當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)到l1=20cm時(shí),作用在彈簧上的力