2019-2020年高中物理《势能的改变》教案5 鲁科版必修2.doc

2019-2020年高中物理势能的改变教案5 鲁科版必修2【教学目标】 知识与技能 1理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算重力势能，知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性。 2理解重力做功与重力势能的关系，并能用这一结论解决一些简单的实际问题，知道重力做功与运动路径无关。 3理解重力做功是物体重力势能变化的量度。 4知道弹性势能的初步概念。5.知道探究弹性势能表达式的思路过程与方法 1.经历发散思维和理论探究归纳能力，培养逻辑思维的能力。2.经历提出问题、猜想、逻辑推理和类比的方法探究弹性势能情感态度与价值观 1渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。 2体验科学不仅仅是认识自然，挑战自然，更在于能动的改造自然。 【重点难点】 重点：重力势能的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。 难点：重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性、及WG=Ep1-Ep2 关系的得出及应用 推导拉伸弹簧时，用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。【设计思想】 本节课的教学方法采用：理论探究法、讲授法、归纳法。 【新课教学】(一)新课引入：观赏雪崩视频。提出为什么雪崩的威力如巨大？-因为雪的速度达到97m/s 作用在每平方米的作用力达到4-5吨，引发气浪能量惊人。为什么有这么高的能量呢一、重力势能的改变1重力势能被举高的重物一旦下落就可以做功，表明处于一定高度的重物“储存”着一种能量，这就是重力势能，即：重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量。引入试卷例题从重力势能的含义可以看出，它与物体的重力和高度有关，也就是说物体质量越大、所处的位置越高，所蕴含的重力势能越大。 在物理学中，把物体的重力势能表示为： Epmgh2.重力势能公式的理论推导:功是能量变化的量度，重力势能的变化也可用做功表示出来。例如，用一外力把一质量为m的物体匀速举高h，由于是匀速上升，物体的动能不变，外力举高物体做的功Wmgh全部用于增加物体的重力势能。而此过程中克服重力做功亦为mgh，也就是克服重力做了多少功，就获得了多少重力势能。用Ep表示势能，则处于高度h处的物体的重力势能为：Epmgh即重力势能等于物体重力与高度的乘积。 从势能公式的推导可以看出：在国际单位制中的势能的单位是焦耳(J)，是标量。它是由物体所处的位置状态决定的，所以与动能一样是状态量。学生练习： 以桌面为零点的小球的重力势能：Ep1mgh1， 以地面为零点的小球的重力势能：Ep2mg(h1+h2)， 因此，重力势能是与零点选取有关的，在表达重力势能时，要说明明势能零点的位置。 学生练习： 以桌面为零点：球落在桌面上和落在地面上时与初态的重力势能差： Ep1-mgh1Ep2-mg(h1+h2) 以地面为零点：球落在桌面上和落在地面上时与初态的重力势能差： Ep1-mgh1Ep2-mg(h1+h2)因此，不论如何选择参照系，对于一物理过程，重力势能的改变是一定的。 3重力做功与重力势能的变化关系(1)重力做功与重力势能的变化分析物体上升和下落过程中重力做功与重力势能的变化，如图3， 上升过程中，重力做功为-mgh，重力势能增加mgh 下落过程中，重力做功为mgh，重力势能减少mgh， (或称增加-mgh) 分析两个质量均为m的小球从高为h1的A点下落到高h2的B处。其中一个做自由落体运动，另一个则在重力和阻力共同作用下竖直下落。fh1h1GGh2h2结论：重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功(或称克服重力做了多少功)，重力势能就增加多少。即重力做功等于重力势能的减少量。重力做功与重力势能的关系与物体有无受到其他力、做怎样的运动无关。若用W。表示重力做功，Ep1表示初态的重力势能，Ep2表示末态的重力势能，则上述关系可表达为：WGEp1-Ep2Ep。强调注意公式中两个势能的先后位置和Ep前负号的意义(-Ep指减少量)。 WG-Ep (2)重力做功的特点如图2，物体从AC，重力做的功： 图A是物体由A做自由落体到B，再水平运动到C，重力做功为mgh； 图B是物体沿斜面由A滑到C，重力做功为：mgssinmgh； 图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh。 结论：重力做功与路径无关，只与物体起点和终点位置的高度差有关。问题1：如果地球引力消失了，那么重力势能还存在吗？重力是地球与物体之间的作用力，重力做功涉及重力与地球物体的相对位置，所以重力势能属于地球-物体所组成的系统，一般讲物体具有多少势能是一种不确切的说法。问题2：其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关？21沿不同路径克服摩擦力做功的数值不相等，如路径1的功为W1，路径2的功为W2，因为两路经克服摩擦力的功不相等，也就没有“摩擦势能”这个概念了。除重力势能外，还有其他形式的势能。势能是系统中各物体之间存在相互作用而具有的能，联系这种能的力做功多有做功与路径无关，而只与物体的相对位置有关的特点，人们把这类由相对位置决定的能统称势能，如：弹性势能、分子势能、电势能、核势能等。二、弹性势能的改变4弹性势能(1)什么是弹性势能通过举例，发生弹性形变的物体，在恢复形变时能对外界做功，所以它也具有一种潜在的能量，称之为弹性势能。(2)弹性势能与什么因素有关？以弹簧为例，引导学生得出弹性势能随弹簧劲度系数和形变量增大而增大的结论。 用力F缓慢将弹簧拉长L，所需的力是一个变力，根据功与能的关系，外力F所做的功就等于弹簧增加的弹性势能，如何计算变力的功呢？-阅读课本P4的拓展一步。画出FS(X)的图像。 (3)弹力做功与弹性势能的关系：与重力做功相似。弹力对外做了多少功，弹性势能就减少多少；反之，克服弹力做了多少功，弹性势能就增加多少。弹性势能由弹簧各部分相对位置决定。象重力、弹力、分子力、电场力、核力这些与势能联系的力在物理学中统称保守力，做功都有如上的特点。Wkx-Ep5例题讲解与讨论例1图5表示一个斜抛物体的运动，当物体由抛出位置1运动到最高位置2时，重力做功是多少？重力势能改变了多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时，重力做功和重力势能的变化是多少？由位置1运动到位置3呢？ 解答：由位置12，重力做功-mgh，重力势能增大mgh；由位置23，重力做功mgh，重力势能减少mgh(增加-mgh)；由位置13，重力做功和势能变化均为零。 (三)课堂小结1.对势能的含义和表达式2. 强调重力做功的特点和重力做功与重力势能变化关系