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勢(shì)能的改變
一、教學(xué)目標(biāo):
(一)知識(shí)與技能
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)關(guān).
3.知道重力勢(shì)能的相對(duì)性.
4.了解彈性勢(shì)能.
(二)過(guò)程與方法
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形象.
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)讓每個(gè)同學(xué)體會(huì)到責(zé)任和義務(wù)以及尊重,學(xué)會(huì)同學(xué)間相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,感受合作學(xué)習(xí)的快樂(lè),通過(guò)對(duì)新知識(shí)的研究,體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)系,激發(fā)探索未知世界的樂(lè)趣。滲透從對(duì)生活中
2、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.
二、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。
三、教學(xué)難點(diǎn)
重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性。
四、教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)法、分析法
五、案例設(shè)計(jì)
(一)導(dǎo)入新課
教師提出問(wèn)題:運(yùn)動(dòng)的物體具有能量,被舉高的物體有沒(méi)有能量?
多媒體投影水電站圖片,提出問(wèn)題:大家都知道水力發(fā)電站是用水來(lái)發(fā)電的,為什么要修那么高的大壩?水是利用了什么能來(lái)發(fā)電的?
多媒體投影打樁機(jī)的圖片,提出問(wèn)題:打樁機(jī)中被舉高的重錘是否具有能量呢?如果有,那么它的能量是從哪里來(lái)的?
學(xué)生觀看幻燈片聽(tīng)老師講述并進(jìn)行思考
為
3、了能理解以上問(wèn)題這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)新的內(nèi)容——?jiǎng)菽艿母淖?
(二)新課教學(xué)
1、重力勢(shì)能
教師引導(dǎo)請(qǐng)同學(xué)們分析、討論以上提出的問(wèn)題進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生歸納出重力勢(shì)能的定義。
定義:物體處于一定的高度而具有的能叫做重力勢(shì)能
教師提出問(wèn)題:物體重力勢(shì)能的大小可能與哪些因素有關(guān)?請(qǐng)同學(xué)們猜想
演示實(shí)驗(yàn)【提供實(shí)驗(yàn)器材:鐵球(大小、質(zhì)量均不同的兩個(gè))、透明玻璃容器、沙子】
在一個(gè)透明的玻璃容器內(nèi)裝上沙子。
實(shí)驗(yàn)一:將不同的兩鐵球從同一高度釋放,觀察鐵球落在沙子中的深度。
實(shí)驗(yàn)二:用一個(gè)鐵球從不同高度釋放,觀察鐵球落在沙子中的深度。
學(xué)生回答觀察的現(xiàn)象:鐵球的釋放高度越大,鐵球落在沙子中的深度越
4、大。質(zhì)量大的鐵球落在沙子中的深度越大。
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),回答現(xiàn)象:鐵球的釋放高度越大,鐵球落在沙子中的深度越大。質(zhì)量大的鐵球落在沙子中的深度越大。
教師歸納上述演示,我們可以定性得到:重力勢(shì)能跟物體的質(zhì)量和高度都有關(guān)系,且物體的質(zhì)量越大,高度越高,重力勢(shì)能就越大。
教師提出問(wèn)題:那么,怎樣來(lái)定量表示重力勢(shì)能呢?
實(shí)驗(yàn)演示及解答問(wèn)題: 投影片出示問(wèn)題:讓質(zhì)量為m的小球從高度為h1的A點(diǎn)下落到高度為h2的B點(diǎn),重力所做的功為多少?
學(xué)生思考分析回答問(wèn)題學(xué)生求解得到:
重力所做的功為:WG=mgΔh=mg(h1-h2)
教師安排學(xué)生研究上式的物理意義:重力所做的功等于mgh這個(gè)量的變化,所
5、以在物理學(xué)中就用mgh這個(gè)式子來(lái)表示物體的重力勢(shì)能.
板書(shū):重力勢(shì)能公式:EP=mgh
EP 物體的重力勢(shì)能 焦(J)
m→物體的質(zhì)量 千克(kg)
g→重力加速度→(米每二次方秒)s2/m
h→物體的高度→米(m)
學(xué)生動(dòng)手推導(dǎo)重力勢(shì)能單位
∵1kgm/s2m=1Nm=1J
∴重力勢(shì)能的單位是焦耳。
教師多媒體投影問(wèn)題:一個(gè)質(zhì)量為10kg的物體,把它放置在一張高1m的桌面上,則此物體的重力勢(shì)能是多少呢?(取g=10m/s2)
根據(jù)學(xué)生回答讓學(xué)生討論:為什么同一個(gè)問(wèn)題會(huì)得到不同的答案?
提出重力勢(shì)能的相對(duì)性:重力勢(shì)能EP=mgh
6、 中h是相對(duì)于某個(gè)水平面來(lái)說(shuō)的,這個(gè)水平面上h=0,重力勢(shì)能也為零,這個(gè)水平面叫做零勢(shì)能參考平面。通常也叫零勢(shì)面。參考水平面的選取是任意的,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。
選擇不同的零勢(shì)面,重力勢(shì)能是不同的。h是所處位置的平面到參考水平面的距離。
物體位于參考平面上方,h>0,重力勢(shì)能是正值,
物體位于參考平面下方,h<0,重力勢(shì)能是負(fù)值,表示物體在該位置具有的重力勢(shì)能比它在參考水平面上面具有的重力勢(shì)能少。
教師:前面我們學(xué)過(guò)了功是能量變化的量度,重力勢(shì)能的變化也可用做功表示出來(lái)。我們知道力對(duì)物體做了多少功,物體的能量就將變化多少,那么同學(xué)
7、們猜想重力所做的功與物體重力勢(shì)能的變化之間有什么關(guān)系?
2、重力做功與重力勢(shì)能的改變
教師:我們用 來(lái)表示物體在初位置的重力勢(shì)能,用 來(lái)表示物體在末位置的重力勢(shì)能,則
學(xué)生討論得到:
當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí),h1>h2,WG>0 ∴
當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí),h1<h2,WG<0 ∴
教師總結(jié):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。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)能等于物體克服重力所做的功。
學(xué)生閱讀教材中討論與交流:
學(xué)生討論得出:重力所做的功相同,因?yàn)橹亓λ龅墓Φ扔谥亓?shì)能的減少量,而重力勢(shì)
8、能的減少量mg(h1-h2)是一定的。
教師:由此得到:重力所做的功只跟物體初位置的高度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)。
3、彈性勢(shì)能的改變
?。?)演示
裝置如圖所示:將一彈簧壓縮不同程度觀察現(xiàn)象.
取一個(gè)硬彈簧,一個(gè)軟彈簧,分別把它們壓縮相同程度,觀察現(xiàn)象.
?。?)學(xué)生敘述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1中:當(dāng)彈簧壓縮程度越大時(shí),彈簧把木塊推的越遠(yuǎn).
實(shí)驗(yàn)2中:兩根等長(zhǎng)的軟、硬彈簧,壓縮相同程度時(shí),硬彈簧把木塊彈出的遠(yuǎn).
(3)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,我們說(shuō)彈簧具有能,這種能叫彈性勢(shì)能.
(4)教
9、師:同學(xué)們能舉幾個(gè)物體具有彈性勢(shì)能的例子嗎?
學(xué)生:卷緊的發(fā)條,被拉伸或壓縮的彈簧,拉彎的弓、擊球時(shí)的網(wǎng)球拍或羽毛球拍、撐桿跳高時(shí)的撐桿等.
(5)教師分析上述各例中彈性勢(shì)能和形變程度之間的關(guān)系,學(xué)生總結(jié)得到:形變程度越大,彈性勢(shì)能也越大.
(6)教師:到現(xiàn)在為止,我們已學(xué)習(xí)了兩種勢(shì)能:重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能.對(duì)于重力勢(shì)能,其大小由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定.
對(duì)于彈性勢(shì)能,其大小由形變程度決定,而形變程度不同,發(fā)生形變的物體的各部分相對(duì)位置也會(huì)發(fā)生變化,得到:
①勢(shì)能也叫位能.
?、趧?shì)能具有系統(tǒng)性:重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的,彈性勢(shì)能是物體的各部分所共有的。
(三)、課堂小結(jié)
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).
(四)、布置作業(yè):完成課后作業(yè)
專心---專注---專業(yè)