勢能 高中物理 教學(xué)講義.doc

課題： 勢能教學(xué)目的1、理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進(jìn)行計算2、理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān)3、知道重力勢能的相對性4、了解彈性勢能5、從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法的學(xué)習(xí)中，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣教學(xué)方法講述教學(xué)過程導(dǎo)入我們已知道運(yùn)動的物體具有動能，那么靜止的物體是否有能量？我們又是如何知道它是否具有能量的呢？概念講解一、重力勢能1、概念被舉高的重物一旦下落就可以做功，表明處于一定高度的重物“儲存”著一種能量，這就是重力勢能，即：重力勢能是由物體與地球間的相對位置決定的能量。從重力勢能的含義可以看出，它與物體的重力和高度有關(guān)，到底是什么關(guān)系呢？2、重力勢能公式功是能量變化的量度，重力勢能的變化也可用做功表示出來。例如，用一外力把一質(zhì)量為m的物體勻速舉高h(yuǎn)，由于是勻速上升，物體的動能不變，外力舉高物體做的功Wmgh全部用于增加物體的重力勢能。而此過程中克服重力做功亦為mgh，也就是克服重力做了多少功，就獲得了多少重力勢能。用Ep表示勢能，則處于高度h處的物體的重力勢能為：Epmgh即重力勢能等于物體重力與高度的乘積。從勢能公式的指導(dǎo)可以看出，它與功一樣，在國際單位制中的單位也是焦耳(J)，而且也是標(biāo)量。它是由物體所處的位置狀態(tài)決定的，所以與動能一樣是狀態(tài)量。相對位置”指的是重力勢能是相對于某一個水平面來說的，將這個水平面的高度取作零，重力勢能也為零。這個水平面叫參考平面(零勢面)。 如圖1，請學(xué)生分別寫出以桌面和地面為零勢面的小球的重力勢能：Ep1mgh1，Ep2mg(h1+h2)，可以看出，結(jié)果是與零點(diǎn)選取有關(guān)的，因此在表達(dá)重力勢能時，要指明勢能零點(diǎn)的位置。再請學(xué)生寫出兩種零點(diǎn)選取情況下，小球落在桌面上和落在地面上時與初態(tài)的重力勢能差：Ep1-mgh1Ep2-mg(h1+h2)，這是與零點(diǎn)選取無關(guān)的?？梢姡徽撐覀?nèi)绾芜x擇參照系，對于一物理過程，重力勢能的改變是一定的。3、一般選參考平面的原則：（）沒指明時，以地面為零勢面，故重力勢能又可稱為“物體由于被舉高而具有的能。（）一般選初始狀態(tài)或末了狀態(tài)所在平面為零勢能面。（）解題中，也可選物 體運(yùn)動到最低處為零勢面。 說明：1、位于零勢面以上Ep0；位于零勢面以下Ep0。2、這個“高度”是垂直于地球(即直向球心)的高度，而不是垂直于斜面的高度。 4、重力做功與重力勢能的變化關(guān)系(1)重力做功的特點(diǎn)如圖2，讓學(xué)生寫出幾種情況下，物體從AC，重力做的功：圖A是物體由A做自由落體到B，再水平運(yùn)動到C，容易得出此過程中，重力做功為mgh；圖B是物體沿斜面由A滑到C，重力做功為：mgssinmgh；圖C是物體沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面組成，利用圖B的結(jié)論可以得出，重力做功也為mgh。教師還可從A到BC面畫任意路徑讓學(xué)生求重力做功，可以看出結(jié)論都為mgh。讓學(xué)生總結(jié)出規(guī)律。重力做功與路徑無關(guān)，只與物體起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的高度差有關(guān)。提問：其他力(比如摩擦力)做功是否與路徑有關(guān)？回答是肯定的?？梢?，重力做功的特點(diǎn)不能亂用，要視具體力而定。同時提醒學(xué)生，今后學(xué)習(xí)中還會遇到做功具這個特點(diǎn)的力，讓學(xué)生在今后遇到新的力時注意這個問題。(2)重力做功與重力勢能的變化教師將手中粉筆頭豎直上拋，然后讓學(xué)生分析其上升和下落過程中重力做功與重力勢能的變化，如圖3，可以看出，上升過程中，重力做功為-mgh，重力勢能增加mgh；下落過程中，重力做功為mgh，重力勢能減少mgh，(或稱增加-mgh)，啟發(fā)學(xué)生總結(jié)出如下結(jié)論：重力做多少正功，重力勢能就減少多少；重力做多少負(fù)功(或稱克服重力做了多少功)，重力勢能就增加多少。即重力做功等于重力勢能的減少量。若用W。表示重力做功，Ep1表示初態(tài)的重力勢能，Ep2表示末態(tài)的重力勢能，則上述關(guān)系可表達(dá)為： WGEp1-Ep2-Ep。提醒學(xué)生注意公式中兩個勢能的先后位置和Ep前負(fù)號的意義(-Ep指減少量)。二、彈性勢能1、概念物體由于發(fā)生形變而具有的能量叫做彈性勢能。2、影響彈性勢能的因素 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(zhì)（如勁度系數(shù)）和形變量有關(guān)，可用實驗演示彈簧形變量越大對外界做功可越多來說明三、機(jī)械能機(jī)械運(yùn)動中的勢能是重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱在物理學(xué)中，把動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能 例題講解例1圖5表示一個斜拋物體的運(yùn)動，當(dāng)物體由拋出位置1運(yùn)動到最高位置2時，重力做功是多少？重力勢能改變了多少？由位置2運(yùn)動到跟位置1在同一水平面上的位置3時，重力做功和重力勢能的變化是多少？由位置1運(yùn)動到位置3呢？解答：由位置12，重力做功-mgh，重力勢能增大mgh；由位置23，重力做功mgh，重力勢能減少mgh(增加-mgh)；由位置13，重力做功和勢能變化均為零。此例的目的是再次強(qiáng)化重力做功、重力勢能的概念和計算。小結(jié)與作業(yè)課堂小結(jié)1對勢能的含義和表達(dá)式予以必要重復(fù)。2對重力做功的特點(diǎn)和重力做功與重力勢能變化關(guān)系予以強(qiáng)調(diào)。3回憶上節(jié)動能定理。結(jié)合本節(jié)知識，讓學(xué)生課下思考：動能定理可變成什么其他形式？又有什么意義？為以后講機(jī)械能守恒定律打下基礎(chǔ)。本課作業(yè)教學(xué)流程圖及板書勢能一、重力勢能1、概念2、重力勢能公式EpmghEp大小與零勢面的位置有關(guān)。而Ep是一定的。3、一般選參考平面的原則4、重力做功與重力勢能的變化關(guān)系(1)重力做功的特點(diǎn)與路徑無關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的高度差有關(guān)。 (2)重力做功與重力勢能的變化重力做多少正功，重力勢能就減少多少；重力做多少負(fù)功(或稱克服重力做了多少功)，重力勢能就增加多少。即重力做功等于重