3. 势能优秀公开课教案

势

能

成都市大弯中学

唐

强

【教材分析】

“势能”是是本章的一个重要知识点，也是后续学习

“机械能守恒定律”的知识基础，。本节进述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系。由于学生在初中具有势能的相关知识点，但是初中的表述与高中有很大的区别，学生不易理解，教学时最好能结合一些实例，从功能关系、能量转化的角度分析，解开学生的困惑，为后面讲机械能守恒定律做好准备。

【教学目标】

（一）

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。

（二）过程与方法

1．经历发散思维和理论探究归纳能力

2．体会用“理论推导”研究问题的方法

（三）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．预防高空坠物的社会公德教育，增强民族自豪感和荣誉观念。

3．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。

【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。通过《猫和老鼠》动画视频和惊心动魄的雪崩视频引入新课，激发学生求知的欲望。重力势能与高度和重力的关系，让学生通过做功的理论推导，来学习重力势能与高度的关系，通过设计物理过程体会“理论探究法”定量研究。

通过实例计算来认识重力势能的相对性以及重力势能变化的绝对性，从而突破教学难点。根据功和能的关系，推导重力做功跟重力势能改变的关系，加深理解功是能量转化的量度。

【教学过程】

一、新课引入

视频引入：你相信天上会掉馅饼吗？天上掉馅饼你敢接吗？视频打夯机。

雪崩图片展示

陨石坑，水电站

问

题：

（1）打桩机的重锤从高处落下时，为什么能把水泥打进地里?

（2）水力发电站为什么要修那么高的大坝？

（3）在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和7.5Kg的铅球，你的感觉有何不同？

<学生思考回答>

这是因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。

<教师引导>

在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能，用EP表示．

教材图片

那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢?本节课我们就来学习这个问题．

二、教学过程 （一）重力势能 <教师提问>

从概念克制重力势能的大小与重力和高度有关，怎样去找他们的关系？

[教师引导]

前面我们已学过，功是能量转化的量度，做多少功就有多少能量发生转化，可以通过做功来探寻重力势能！

1. 重力做功的特点

①

物体竖直下落 从 A 到 B ②

物体沿斜面下落 从 A 到 B ③

物体沿曲面运动 从 A 到 B 三种情况下重力做功各为多少？ 学生讨论计算

物体竖直下落 从A到 B：

WG= mgh= mg(h1－h2)= mgh1－

mgh2

物体沿斜面下落

从

A 到

B

重力做的功：

WG=mglcosϴ=mgh=mg(h1－h2)= mgh1－

mgh2

物体沿曲面运动

微元法

WG= mglcosθ= mg△h1

WG= mg △

h1+mg △

h2+…= mg (△

h1+ △

h2+ △

h3

…)

= mgh

= mgh1-mgh2

结

论：

重力对物体做的功跟路径无关，仅由物体

的质量和始、末两个位置的高度决定。

WABmgh1mgh2

<教师提问>

表达式中的各项与重力势能是否有关？

重力做功的过程伴随重力势能的变化！重力做多少功，重力势能就变化多少，等式左边是重力做的功，右边会不会是重力势能的变化量？

2. 重力势能

在物理学中就用mgh这个量表示物体的重力势能重力势能用EP来表示，即：

EP=mgh

①

符号：EP

②

单位：焦耳（J）

③

矢量性：重力势能是标量

讨

论：EP=mgh，式中的“h”代表的是高度，

你能否准确的表述下图中的这个高度呢？

<师生互动>

（1）h表示物体的重心与参考面之间的距离。

（2）参考面：也称为零势能面，我们规定处在这个平面的物体重力势能为零。

例：如图，

B、C 三个小球的质量均为m，重力加速度为g ，若选择桌面为参考面，三个小球重力势能各为多少？若选择地面为为参考面，三个小球的重力势能又为多少？

参考面

桌 面

地 面

A球的重力势能

B球的重力势能

C球的重力势能

结 论：

（1）重力势能具有相对性，其大小与参考面的选择有关；

（2）重力势能可为正值、负值和零，正负代表大小。

重力势能是正值，在参考平面的上方；

重力势能是负值，在参考平面的下方；

重力势能为零， 表示物体在参考平面上。 例2：如图，质量为0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2) 参考

小球在A点小球在B点下落过程小下落过程小球重力平面

重力势能

重力势能

球重力做功

势能变化

桌面

地面

3. 重力做功与重力势能变化的关系

（1）重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加

（2）重力做的功等于重力势能的减少量

WG=EP1－EP2=－△EP （3）重力势能具有相对性

参考平面选取不同，重力势能的数值不同

但重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选取无关

（二）弹性势能 生活中还有一些物体既没有运动也没有很大的高度却同样“储存”着能量，哪怕它只是孩童手里的玩具（图片：弹弓）。张紧的弓一撒手就会对箭支做功改变它的动能，松弛的弓有这样的本领吗？同样是弓前者具有能量而后者没有，那么什么情况下物体才具有这种能量呢？张紧的弓在恢复原状的过程会对外做功，但是拉断的弓还能有做功的本领吗？ 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。 弹性势能的大小与哪些因素有关呢？

2．物体的形变量越大，弹性势能就越大。

3．重力势能和弹性势能都是势能的一种类型。

4．弹力做功与弹性势能的关系：

弹力做功引起弹性势能的变化．弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加．

（三）势能的系统性

1. 势能都具有系统性，是物体所组成的系统共有的。

2．重力势能是地球与物体所组成的系统共有

3．弹性势能也是弹力装置与受弹力作用的物体组成的系统所共有。

典例精析

例1 物体沿不同的路径从A运动到B，如图所示，则

(

) A．沿路径ACB重力做的功大些

B．沿路径ADB重力做的功大些

C．沿路径ACB和路径ADB重力做功一样多

D．以上说法都不对

例2 关于重力势能，以下说法中正确的是(

) A．某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的

B．只要重力做功，重力势能一定变化

C．物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变

D．重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功

例3 质量为m的物体从离湖面H高处由静止释放，落在距湖面为h的湖底，如图所示，在此过程中

(

) A．重力对物体做功为mgH

B．重力对物体做功为mg(H＋h) C．物体的重力势能减少了mg(H＋h）D．物体的重力势能增加了mg(H＋h) 课堂要点小结