3. 势能教学设计实例

第四章第三节

势能

教学设计

岑溪市第二中学

覃勇杰

教学目标：

1.理解重力势能的概念，运用功能关系导出重力势能的定义式，并会用定义式

计算重力势能。

2.理解重力势能的变化与重力做功的关系，知道重力做功与路径无关及重力势

能的相对性

3.了解弹性势能的概念

教学重难点：

1.

重点：运用功能关系导出重力势能的定义式

2.

难点：重力势能概念及其相对性

教学过程：

先强调做功的过程，是能量变化的过程，做了多少功就有多少能量发生变化，知道这种关系，就可以做功的多少，定量地研究能量及其相互转化。

初中时我们学过，物体由于被举高而具有重力势能。

下面做一个实验，准备器材：泡沫板、矿泉水、一支笔。

实验目的：研究重力势能的影响因素。

实验过程：（1）先将矿泉水瓶放在泡沫板上，泡沫板未断，当把矿泉水举高，再松手让其自由砸向泡沫板时，泡沫板断了，说明了：物体被举高后，获得了某种能量，下降过程，会将这种能量释放出来；（2）研究这种能量跟哪些因素有关。①在某一高度，分别用笔和矿泉水自由砸向泡沫板，用笔时，泡沫板未断，用矿泉水时，泡沫板断了，说明这种能量与质量有关；②将泡沫板折叠成两层，从某一高度放下，泡沫板未断，再将水的高度增加，自由释放，泡沫板断了，说明这种能量与高度有关，高度越高，能量越大。

结论：这种能量与质量，高度有关

一、定义：物体由于位于高处而具有的能量，叫重力势能

为了得到重力势能的计算公式，先来看重力做功特点：

课本P66，讨论交流

从17层到8层，乘电梯和走廊，重力做功相等

问：重力做功跟物体运动的路径是否有关？

分别计算以下几种途径，重力做功情况

①沿AB直线路径

②沿ACB折线路径

③沿APB曲线路径（微元法）

结论：重力做功与路径无关，只与物体的质量和始、末位置的高度决定。

公式：WGmg(h1h2)mgh1mgh2

根据重力做了多少功，就有多少能量发生变化，则等式左边是重力做的功，右边就应该是某种能量的变化量。

物理学中，用“mgh”这个物理量表示物体的重力势能。

表达式：Epmgh单位：焦耳

J

，是状态量

例：

如图，质量0.5kg的小球，从离地高h12.0m的A点落到离地高h20.8m的桌面．请按要求填写下表

(g10ms2)

结论：1.►选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同

2.►对一个确定的过程，WG和Ep与参考面的选择无关

重力势能具有相对性：

（1）参考平面不同，重力势能大小不同

（2）参考平面的选取是任意的,一般选地面

（3）重力势能是相对的，但重力势能的变化是绝对的

问：力，功，重力势能的正负意义有何不同？

提示：力的正负表示方向，功的正负表示是动力做功还是阻力做功，势能是标量，正、负表示重力势能的大小，正值代表在参考平面上方，负值代表在参考平面下方，比较物体的重力势能大小时，要带正、负号比较。

讨论交流：

重力做功与重力势能变化的关系

WABmgh1mgh2(EP2EP1)EP

重力做功的多少是重力势能的量度，只需求出物体在始末位置时重力势能的改变量，也就求出了重力做功

二、弹性势能

1.定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。

2.特点：形变程度越大，物体弹性势能越大。

借助重力势能的学习，尝试写出弹性势能的表达式

提示：梯形的面积就是弹力做的功

三、势能的系统性

势能是系统共有的。若无地球，则无重力，也就无所谓重力势能，若弹簧一端不被固定，则难以形变，故势能是共有的。

课堂小结：

1、重力做功的特点

2、对重力势能和弹性势能的认识

3、做功与势能的变化有什么关系

课后作业：课本p66p67

板书设计：

势能

一、重力势能

1.定义：物体由于位于高处而具有的能量，叫重力势能

2.重力做功的点：与路径无关，只取决于初、末位置的高度差

WGmg(h1h2)mgh1mgh23.重力势能公式：Epmgh

4.是标量，状态量

5.单位：焦耳

J

6.大小与参考平面有关，变化量与参考平面无关

7.具有相对性，系统性

二、弹性势能

1.定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能

12.公式：Ekkx2

23.单位：焦耳

J

4.标量，状态量

三、势能的系统性