高一物理重力勢能課件

教案時間：2021-08-31 手機版

　　重力勢能是物體因為重力作用而擁有的能量，對于重力勢能，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、素質教育目標

　　（一）知識教學點

　　1．知道重力勢能的定義。

　　2．理解重力勢能的計算公式，知道重力勢能是標量，單位是焦耳。

　　3．理解重力做功與重力勢能的關系。

　　4．知道重力勢能的值是相對的，理解重力勢能正負的含義。

　　5．了解彈性勢能，知道彈簧的彈性勢能的決定因素。

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　　1．據重力做功的特點，推導重力勢能的表達方式。

　　2．從能的轉化角度和功能關系來解釋和分析物理現象

　　（三）德育滲透點

　　1．培養熱愛科學，崇尚科學的品質

　　2．注意觀察和分析生活中的有關的物理現象，激發和培養探索自然規律的興趣。

　　（四）美育滲透點

　　讓學生體會到從自然現象中概括了來的物理概念具有的自然美，嚴謹的科學美。

　　二、學法引導

　　通過典型事例分析和實驗演示來分析討論，指導學生總結、歸納。

　　三、重點難點疑點及解決辦法

　　1．重點

　　重力勢能大小的確定

　　2．難點

　　重力勢能的相對性的理解，參考平面的選擇方法。

　　3．疑點

　　如何理解重力對物體做功等于物體重力勢能增量的負值。

　　4．

　　1．演繹推導物體重力勢能的定義表達方式。

　　2．類比分析，舉例釋疑。

　　四、課時安排

　　1課時

　　五、教具學具準備

　　彈簧、鐵球、木球、玻璃缸、細沙、長木板，木塊

　　六、師生互動活動設計

　　1．教師利用實例來引入問題，利用實驗來引導學生討論問題，利用講解來加深對概念的進一步認識。

　　2．學生觀察、分析、討論、總結，并通過實例分析來形成能力。

　　七、教學步驟

　　（一）明確目標

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　?。ǘ┱w感知

　　在復習初中掌握的重力勢能有關知識的基礎上，進一步根據功的定義，推導出重力勢能的計算公式，并通過實例分析，理解重力勢能的相對性、正負含義等，并能準確地計算重力勢能值．

　?。ㄈ┲攸c、難點的學習與目標完成過程

　　【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日北京時間14時0分12秒所有殘片都已成功安全地墜入預定的南太平洋海域，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．這是一個完美的告別，“和平號”的15年風雨歷程將成為人類永恒的記憶．“和平號”的功績將永載史冊．

　　現提問：“和平號”空間站墜落時，為什么會燃燒？

　　碎片燃燒時，溫度可達3000℃，其能量由什么能量轉化而來？

　　現在，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．

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

　　用鐵球在不同的高度處自由下落，先后落入玻璃缸中的細砂里，觀察到什么現象，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，同一個物體在比較高的地方重力勢能較大，克服細砂阻力做功要多）

　　綜上所述，物體的重力勢能的大小與物體的質量和物體所處的高度有關．

　　現在來推導重力勢能的定量表達式：投球的質量為，從高度為的A點下落到高度為的B點，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，重力勢能是標量，也是狀態量，其單位為

　　（3）重力做功與重力勢能的關系

　　重力做功也可以寫成

　　當物體下落時，重力做正功，，可設，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，當物體上升時，重力做負功，重力勢能E增加，增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做負功也可以說成物體克服重力做功．

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

　　提問：一個物體的質量為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？

　?。o法計算，因為沒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物體所對應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，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，就好像物體的高度值與選擇哪一點作為測量起點無關．至于選擇哪個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

　　演示實驗：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木塊在水平面上運動．

　　可知，發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例

　　彈性勢能的大小，與物體的性質（如勁度系數）和形變量有關，可用實驗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．機械運動中的勢能是重力勢能和彈性勢能的統稱．

　?。ㄋ模┛偨Y、擴展

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

　　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

　　P146練習四（2）（4）（5）

　　九、板書設計

　　1．重力勢能

　　（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量．

　?。?）重力勢能的表達公式．

　?。?）重力做功與重力勢能的關系．

　　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．

　　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，處于穩定狀態，其實，能量最低原理也適用于物體系物體系的穩定狀態與系統的勢能有關，勢能越小則狀態越穩定．物體系在不受外力的情況下，總處在勢能最小的狀態，即穩定狀態．下面利用能量最低原理，求解兩例物理題．

　?。劾?］一質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C施加一豎直向下的力將繩拉至D點，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（即穩定狀態）．該狀態下重力勢能最?。适┝后，細繩重心上升，故選答案A．

　?。劾?］如圖所示．容器A、B中各有一個可自由移動的輕活塞，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，在這個過程中（）

　　A．大氣壓力對水做功，水的內能增加

　　B．水克服大氣壓力做功，水的內能不變

　　C．大氣壓力對水不做功，水的內能不變

　　D．大氣壓力對水不做功，水的內能增加

　　解析：由能量最低原理可知，打開閥門見水達到平衡時應具有最小勢能，故在打開閥門至平衡過程中，水的重力勢能減?。钟深}意知整個裝置與外界絕熱，因此由能量守恒得，重力勢能的減少量轉化為水的內能．故選答案D．

　　十一、隨堂練習

　　1．下面關于重力勢能的說法中，正確的是（）