高中物理高效課堂教學教案集

高中物理課堂教學教案

目錄

高中物理課堂教學教案5.3功率.....................................1

高中物理課堂教學教案5.4重力勢能..................................15

高中物理課堂教學教案5.5探究彈性勢能的表達式......................28

高中物理課堂教學教案5.6探究功與物體速度變化的關(guān)系................37

高中物理課堂教學教案5.7動能和動能定理............................43

高中物理課堂教學教案5.8機械能守恒定律............................56

高中物理課堂教學教案5.9實驗：驗證機械能守恒定律..................68

高中物理課堂教學教案5.10能量守恒定律與能源.......................79

高中物理課堂教學教案6.1曲線運動..................................90

高中物理課堂教學教案6.2運動的合成和分解.........................101

高中物理課堂教學教案6.3探究平拋運動的規(guī)律.......................116

高中物理課堂教學教案6.4拋體運動的規(guī)律...........................128

高中物理課堂教學教案6.5圓周運動.................................138

高中物理課堂教學教案6.6向心加速度...............................149

高中物理課堂教學教案6.7向心力...................................161

高中物理課堂教學教案6.8生活中的圓周運動.........................170

高中物理課堂教學教案7.1行星的運動...............................185

高中物理課堂教學教案7.2?7.3太陽與行星間的引力、萬有引力.......193

高中物理課堂教學教案7.4萬有引力的成就...........................200

高中物理課堂教學教案7.5宇宙航行.................................205

高中物理課堂教學教案7.6經(jīng)典力學的局限性.........................214

高中物理課堂教學教案5.3功率

年月日

課題§5.3功率課型新授課（2課時）

知識與技能

1、理解功率的定義及額定功率與實際功率的定義。

w,

2、P=—,P=的運用

教t

過程與方法

學1、P=電通常指平均功率，加-0為瞬時功率

t

目

2、P=Fv,分析汽車的啟動，注意知識的遷移

標情感、態(tài)度與價值觀

感知功率在生活中的實際應(yīng)用，提高學習物理科學的價值觀。

教

教學重點

學

重理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計算公式計算平均功率和瞬時功率。

點

、

覆教學難點

正確區(qū)分平均功率和瞬時功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計算平均

功率和瞬時功率。

教

學教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。

方

法

第1頁共225頁

教

教學手段

學

多媒體課件

手

段

第2頁共225頁

教學活動學生活動

［新課導入］

師：在學習了功之后，我們來回憶一下這樣的問題：力對物體所做的功的求解公

式是什么？

生：功的定義式是W=FLcosa.

師：那么只用這一個式子就可以完全描述物體做功這個問題嗎？現(xiàn)在我們來看這樣

一^t"例子.

（多媒體分別演示兩幅畫面，并進行對比）

畫面一：一臺起重機在1min內(nèi)把It重的貨物勻速提到預(yù)定的高度.

畫面二：另一臺起重機在30s內(nèi)把1t貨物勻速提到相同的高度.

師：這兩臺起重機做的功是不是一樣呢？

生：兩臺起重機對物體做功的大小相同.

師：那么這兩臺起重機做功有沒有區(qū)別呢？區(qū)別是什么？

生：這兩臺起重機做功還是有區(qū)別的.區(qū)別就在于他們做功的快慢不一樣.

師：為了進一步研究力對物體做功的快慢，我們進入這一節(jié)課的主題：功率.

［新課教學］

一、功率

師：還是剛才這兩臺起重機，它們對物體做功的不同之處在哪里，請大家指出來.

生（同時回答）：它們做功的快慢不同.

師：怎樣比較它們做功的快慢呢？

生：它們完成這些功所用的時間不同，第一臺起重機做功所用時間長，我們說它

做功慢；第二臺起重機做同樣的功，所用的時間短，我們說它做功快.

第3頁共225頁

師：這樣研究的前提條件是什么？

生：它們做的功相同，在做功大小相同的條件下比較所用的時間，時間越短，做

功越快.

師：還有沒有其他的比較方法？

生：如果時間相同，可以比較做功的多少.在相同的時間內(nèi)做功越多.做功越快.

師：做功快慢的比較有兩種方式：一是比較完成相同的功所用的時間；另一是比

較在相同的時間內(nèi)完成的功.如果時間不同，力對物體做的功也不同，那么怎樣比較

力做功的快慢？

生：我們可以用力對物體做的功和物體所用時間的比值來表示.

師：在物理學中，一個力所做的功W跟完成這些功所用時間t的比值w/t,叫做

功率.用p表示，則P=w/t.那么功率的物理意義是什么？

生：功率是描述力對物體做功快慢的物理量.

師：上式是功率的定義式，也是功率的量度式，P與w、t間無比例關(guān)系，做功的

快慢由做功的物體本身決定.根據(jù)這一公式求出的是平均功率，同時這個公式變形后

給我們提供了一種求功的方法：W=pt.根據(jù)公式，功率的單位是什么？

生1:由功率的定義式可知，功率的單位由功和時間的單位決定，功率的單位應(yīng)

圖5.3-1

該是J/S.

生2:我記得初中所學的功的單位是瓦特，符號是W.

師：這兩種表示方法是等效的，以后我們就用瓦特作為功率的單位，符號是w.除

了瓦特這個單位之外，功率還有一些常用單位，例如千瓦(kW),它和W之間的換算關(guān)

系是1kW=1000W.另外還有一個應(yīng)該淘汰的常用單位馬力，1馬力=735W.

師：功率的這種定義方法叫做什么定義方法？

第4頁共225頁

生：比值定義法.

師：我們以前學過的哪一個物理量也是用這種方法來進行定義的？

生1:這樣定義的物理量非常多，例如密度的定義是質(zhì)量和體積的比值，壓強的定

義是壓力和面積的比值，電阻的定義是電壓和電流的比值等等.

生2:高中物理中的速度的定義是位移和時間的比值，加速度是速度變化量和時

間的比值.

師：某一個物理量與時間的比值叫做這個物理量的變化率，速度是位移的變化率，

加速度是速度的變化率，功率應(yīng)該叫做功的變化率.你還能不能舉出這樣的例子？

生：一天內(nèi)溫度在不同時段變化的快慢是不一樣的，我們就可以用溫度的變化率

來表示溫度變化的快慢.

師：剛才這位同學舉的例子很好，希望同學們仔細觀察，找出更多的這種表示的

例子.

師：公式p=w/t是平均功率還是瞬時功率？

生1:p=w/t指平均功率.

生2:我覺得用這個公式也可以表示瞬時功率，當M-O。時，即表示瞬時功率.

師（微笑鼓勵）：這位同學補充得非常好.我們在什么地方也學過這種方法？

生：在對速度進行定義時我們也用了這種方法，速度的定義式是v=x/t,這個公

式即可以表示平均速度，也可以表示瞬時速度，方法是當At—O時，公式表示的速度就

是瞬時速度.

師：這種方法叫做極限的方法，我們在今后學習中有很多地方要用到這種方法，

希望大家認真體會.

師：下面大家閱讀教材7頁“額定功率和實際功率”一段，提出問題，你對“額定功

第5頁共225頁

率和實際功率”是怎樣理解的？

學生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，思考并回答老師的提問.

［交流與探究］

把一枚硬幣放在書的封面上，打開書的封面形成一個斜面，并使硬幣開始下滑，

如圖5.3—1所示.仔細分析一下，在下滑的過程中硬幣共受到幾個力的作用？哪些

力做正功？哪些力做負功？哪些力沒有做功？如果使斜面的傾角增大，情況會有什么變

化?傾角增大時，功率是否也增大？

二、額定功率和實際功率

生：實際功率：指機器工作中實際輸出的功率.額定功率：指機器正常工作時的

最大輸出功率，也就是機器銘牌上的標稱值.

師：額定功率和實際功率的關(guān)系是什么？

生：機器不一定都在額定功率下工作.實際功率總是小于或等于額定功率.實際

功率如果大于額定功率容易將機器損壞.

師：那么在機車啟動和運行過程中，發(fā)動機的功率是指的牽引力的功率還是合外

力的功率？

生：應(yīng)該是指的牽引力的功率，因為發(fā)動機是提供牽引力的.

師：在功的公式中功與力和位移有關(guān)，功率的定義式中功率與功和時間有關(guān)，那

么功率和速度又有什么關(guān)系呢？大家通過幾個相關(guān)的公式來推導一下.

三、功率和速度

（學生思考老師提出的問題，推導功率與速度的關(guān)系式）

生：根據(jù)功的計算式w=FLcosa和功率的計算公式P=w/t,可以得到P=

FLcosa/t,而L/t=v，所以P=Fvcosa.

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師：a指的是什么？什么時候a=0?

生：a指的是受力方向和速度方向的夾角，當力的方向和速度方向在一條直線上

時，a=0.

師：我們把這個公式簡化一下，當a=。時P=Fv,那么這個公式是表示的平均

速度還是瞬時速度呢？

生：公式p=Fv中若v表示在時間t內(nèi)的平均速度，p就表示力F在這段時間t

內(nèi)的平均功率；如果時間t取得足夠小，公式P=Fv中的v表示某一時刻的瞬時速度

時，P表示該時刻的瞬時功率.

問題:汽車等交通工具在啟動和行駛過程中，其牽引力和行駛速度是怎樣變化的？

請同學們閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，用自己的話加以解釋。

根據(jù)公式P=Fv.

①當功率尸一定時，尸與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。

當交通工具的功率一定時，要增大牽引力，就要減小速度。所以汽車上坡時，司

機用換檔的辦法減小速度來得到較大的奉引力。

②當速度，一定時，尸與尸成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。

汽車從平路到上坡時，若要保持速率不變，必須加大油門，增大發(fā)動機功率來得

到較大的牽引力。

③當力尸一定時，功率尸與速度，成正比，即速度越大，功率越大。

起重機吊起同一物體時以不同的速度勻速上升，輸出的功率不等，速度越大，起

重機輸出的功率越大。

［討論與交流］

第7頁共225頁

有同學認為：根據(jù)p=Fv。，機械的功率p一定，F(xiàn)與v成反比，那么，當v趨

于零時，F(xiàn)將趨于無窮大；當F趨于零時，v趨于無窮大.因此，哪怕功率較小的機

械，也可能獲得很大的牽引力或很大的運動速度.你對此有何看法？同學們展開討論，

發(fā)表各自的觀點.

［小結(jié)］

本節(jié)講述功率的概念、功率公式的應(yīng)用.功率的概念、功率的物理意義是本節(jié)的

重點內(nèi)容，如果學生能懂得做功快慢表示的是能量轉(zhuǎn)化的快慢，自然能感悟出功率實

際上是描述能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量.要使學生確切地理解公式p=Fv的意義，要通過

例題的教學，使學生會應(yīng)用基本公式進行計算，對平均功率和瞬時功率有所理解.

瞬時功率的概念學生較難理解，這是難點.學生往往認為，在某瞬時物體沒有位

移就沒有做功問題，更談不上功率了.如果學生沒有認識到功率是描述能量轉(zhuǎn)化快慢

的物理量，這個難點就不易突破，因此，在前面講清楚功率的物理意義很有必要，它

是理解瞬時功率概念和物理意義的基礎(chǔ).

關(guān)于發(fā)動機的額定功率與汽車的最大速率之間的關(guān)系，最好采用課后專題講座的

形式進行，以便通過分析汽車由開動到勻速行駛的物理過程，使學生養(yǎng)成分析物理過

程的習慣，避免簡單地套用公式.

這里可以增加一節(jié)習題課，對前三節(jié)也就是第一單元進行復習，總結(jié)這幾節(jié)的規(guī)

律.

關(guān)于功率的計算

［例1］質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力46N的作用下，在光滑水平面上從靜止開

始運動，運動時間*3s,求：

(1)力尸在々3s內(nèi)對物體所做的功。

第8頁共225頁

(2)力尸在￡3s內(nèi)對物體所做功的平均功率。

(3)在3s末力尸對物體做功的瞬時功率。

解析：物體在水平力尸的作用下，在光滑水平面上做初速度為零的勻加速直線運動，

F

根據(jù)牛頓第二定律，可求出加速度a=-=2m/s2,則：

m

物體在3s末的速度i/=a=6m/s物體在3s內(nèi)的位移aF=9m

2

(1)力尸做的功W=Fs=Q^J=54J

〃0+v6

(2)力尸在3s內(nèi)的平均功率尸=7=18W(或。=桿=/方―=6X/W=18W)

(3)3s末力廠的瞬時功率P=Fv=6x6W=36W

關(guān)于機車的啟動問題

［例2］汽車發(fā)動機的額定功率為60kW,汽車質(zhì)量為5t,汽車在水平路面上行駛時，

阻力是車重的0.1倍，g取10m/s2，問：

①汽車保持額定功率從靜止起動后能達到的最大速度是多少？

②若汽車保持0.5m/s2的加速度做勻加速運動，這一過程能維持多長時間？

解析：①當牽引力廠大小等于阻力f時，汽車的加速度年0,速度達到最大值I4n,

據(jù)公式尸=尸匕可得出汽車最大速度vm

尸額=尸/名

v=—=空＞=12m/s

mFf

②汽車做勻加速運動所能維持的時間應(yīng)該從開始到汽車達到額定功率的時候，設(shè)汽車

做勻加速運動時的牽引力為尸牽，阻力為f,據(jù)牛頓第二定律，有

尸牽=f+ma=0,lmg+/77a=7500N

當汽車的功率增大到額定功率時，汽車做與加速過程結(jié)束，設(shè)這時汽車的速度為Vm,

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據(jù)功率公式個所得：

vm-l=8m/s

F

設(shè)汽車能維持勻加速運動的時間為4),貝ij:

Vm=ato

得：k=vm/a=16s

5.3功率學案

基本概念

一、功率

功率是描述做功_______________快慢的物理量，其定義式為_________________

在國際單位制中，功率的單位是_____________,簡稱________,符號是________

1W=__________________。常用單位有______________，與國際單位的換算關(guān)系

是________________________O

二、額定功率

機器名牌上標注的功率值是____________________,是發(fā)動機______________

工作是的功率，實際功率往往_____________這個值。

三、功率與速度

1、物體在恒力作用下從開始計時到時刻t發(fā)生的位移為/，若力的方向與物體的運

動方向在同一直線上，這力所做的功w=___________,物體的平均速度為

,F的平均功率為P=，用速度表示為

_________________O

2、物體在恒力作用下從開始計時到時刻t發(fā)生的位移為/,若力的方向與物體的運動

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方向成一夾角a,這力所做的功為W=,物體的平均速度為

,F的平均功率為P=,用速度表示為

3、當機械發(fā)動機的功率一定時，牽引力與速度的關(guān)系為,

要增大牽引力就必須,也可以通過

來提高速度。

反饋練習

1.一質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑的水平面上，從t=0開始，將一個大小為F的水平

恒力作用在該木塊上，在t=T時刻F的功率是（）

F2T2尸2Tplrj.F2T2

A.------B.----C.----D.------

mm2m2m

2卡車在平直公路上從靜止開始加速行駛經(jīng)時間t前進距離s速度達到最大值匕〃。

設(shè)此過程中發(fā)動機功率恒為P,卡車所受阻力為f,則這段時間內(nèi)，發(fā)動機所做的功

為（）

A.PtB.fsC.Pt-fsD.fvmt

3.火車從車站開出作勻加速運動，若阻力與速率成正比，則（）

A.火車發(fā)動機的功率一定越來越大，牽引力也越來越大

B.火車發(fā)動機的功率恒定不變，牽引力也越來越小

C.當火車達到某一速率時，若要保持此速率作勻速運動，則發(fā)動機的功率這時應(yīng)減

小

D.當火車達到某一速率時，若要保持此速率作勻速運動，則發(fā)動機的功率一定跟此

時速率的平方成正比

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4.同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平拋面移

動相同一段距離時，恒力的功和平均功率分別為叱、片和卬2、6，則二者的關(guān)系

是（）

A.叱>嗎、4>舄B.叱=%、<<舄

C.叱=叱、4>6D.叱<嗎、々<舄

5.如圖8-8甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計，質(zhì)量為2kg的物體在F作用下由靜止

開始向上做勻加速運動，其速度隨時間的變化關(guān)系如圖■■■■1，/

乙所示，由此可知（）（8取10加1）H4X

A.物體加速度大小為2根/52甲乙

用8-8

B.F的大小為21N

C.4s末F的功率大小為42W

D.4s內(nèi)F做功的平均功率為42W

6.設(shè)飛機飛行中所受阻力與其速度的平方成正比，若飛機以速度v勻速飛行，其發(fā)

動機功率為P,則飛機以2V勻速飛行時，其發(fā)動機的功率為（）

A.2PB.4PC.8PD.無法確定

7.質(zhì)量為0.5kg的物體從高處自由下落，在下落的前2s內(nèi)重力對物體做的功是

，這2s內(nèi)重力對物體做功的平均功率是

2s末，重力對物體做功的即時功率是

（g取10/"http://）

8.在傾角為弗斜面上，有一質(zhì)量為用的物體沿斜面下滑，當物體的速度大小為v時，

重力的瞬時功率為多大？

第12頁共225頁

9.作平拋運動的物體，質(zhì)量為)，某時刻的速度為/,與水平方向的夾角為6,此時重

力的瞬時功率為多大？

10.質(zhì)量為m、額定功率為P的汽車在平直公路上行駛。若汽車行駛時所受阻力大小

不變，并以額定功率行駛，汽車最大速度為V,,當汽車以速率娛(匕<匕)行駛時，

它的加速度是多少？

11.一輛重5t的汽車，發(fā)動機的額定功率為80kW,汽車從靜止開始以加速度a=1m

/一做勻加速直線運動，車受的阻力為車重的0.06倍，g取lOm/s：求：

(1)汽車做勻加速直線運動的最長時間tm

(2)汽車開始運動后第5s末的瞬時功率

(3)汽車的最大速度um

(4)如果汽車起動勻加速5s后做勻速直線運動，則汽車勻速運動的實際功率多大？

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作［布置作業(yè)］

業(yè)教材第10頁”問題與練習1,2,3,4.

5.3功率

一、功率

1.定義：功和完成這些功所用時間的比值.

板

2.定義式：P=w/t,變形式:P=Fvo

書

3.國際單位和常用單位：W,kW.

設(shè)

二、額定功率和實際功率

計1.額定功率：正常條件下可以長時間工作的功率.

2.實際功率：機車實際輸出的功率.

三、功率與速度討論公式P=Fv

教

學

后

記

第14頁共225頁

高中物理課堂教學教案5.4重力勢能

年月日

課題§5.4重力勢能課型新授課（2課時）

知識與技能

1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算.

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).

教3.知道重力勢能的相對性.

學過程與方法

目用所學功的概念推導重力做功與路徑的關(guān)系，親身感受知識的建立過程.

情感、態(tài)度與價值觀

標

滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學生探索自然

規(guī)律的興趣.

教

教學重點

學

重重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系.

點

、

覆教學難點

重力勢能的系統(tǒng)性和相對性.

教

學

探究、講授、討論、練習

方

法

第15頁共225頁

教

學教具準備

手

段鐵球（大小、質(zhì)量均不同）兩個、透明玻璃容器、沙子，投影片.

第16頁共225頁

教學活動學生活動

［新課導入］

（多媒體投影演示.引發(fā)學生有意注意，引導學生進入狀態(tài)）打樁機的重錘從高處

落下，把水泥樁打進地里；蘋果自高處下落；飛機投彈等等.

師：從剛才的畫面中，同學們想到了什么，從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度分析問題.

生：重錘把水泥樁打進地里；蘋果自高處下落；飛機投下的炸彈等物體下落過程

中它們受到的重力對它們做了功.據(jù)功和能的關(guān)系，既然重力做了功，表明這些物體

在沒有下落之前具有能.因為一個物體能夠?qū)ν庾龉?，所以這個物體具有能量.

師：這個能量與什么因素有關(guān)？

生：與物體所處的高度有關(guān).

師：由于物體被舉高而使物體具有的能量是什么能？

生：在初中我們已經(jīng)學過：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能.

師：那么重力勢能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢？本節(jié)課我們就來學習

這個問題.

［新課教學］

一、重力的功

師：重力做功與什么因素有關(guān)呢？我們現(xiàn)在就通過幾個例子來探究一下.

（多媒體投影教材上的圖5.4-1、圖5.4—2、圖5.4—3,讓學生獨立推導這

幾種情況下重力做的功）

師：比較容易做的是哪一個問題？

生：第一個和第二個問題.

師：為什么這兩個問題容易研究呢？

第17頁共225頁

生：因為這兩個問題中物體運動的路徑是直線，所以在研究重力做功問題上比較

容易研究.

師：那么這兩個問題的答案是什么呢？

生I:第一個問題中WG=mg△h=mghi—mgh2.

生2:第二個問題中WG=mgcosa=mg△h=mghi—mgh2;,和第一個問題中所

求出的答案相同.

師：我們大膽猜想一下，第三個圖中重力做的功和前兩個是否相等呢？

生：可能是相等的.

師：我們來驗證一下我們的猜想，第三個圖的困難在哪里？

生：力做功的路徑是曲線.

師：我們怎樣突破這個難點呢？

生1（很為難）：這是力在曲線上做功的情況，不容易研究.

生2:我記得在第二節(jié)學習力對物體做功的問題時曾經(jīng)接觸過有關(guān)變力做功的問

題.

師（鼓勵）：說說看，解決的途徑是什么？

生2:曲線問題不容易解決，我們可以把這一條曲線看作由很多小的直線組成，

這樣把每小段直線上重力做的功合起來就是整個過程中重力做的總功.

師（表揚）：這個同學分析得非常好，根據(jù)這個同學的分析方法，第三個問題的答

案應(yīng)該是什么呢？ffi5.4-1

生：在第三種情況下重力做的功和前兩種情況中重力做的功相同.

師：我們可以得到什么樣的結(jié)論？

生：重力做功與路徑無關(guān).

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師：既然重力做功與路徑無關(guān)，那么它與什么因素有關(guān)呢？

生：與物體的初末位置有關(guān).

師：具體的表達式是什么？

生：Wc=mgh1—mgh2,其中hi和h2表示物體所處位置的高度.

師：很好，可見物體的重力mg與它所在位置的高度h的乘積“mgh”是一個具有

特殊意義的物理量.

［課堂訓練］

1.沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上將同一物體拉到頂端,

以下說法正確的是...........（）

A.沿坡度小、長度大的斜面上升克服重力做的功多

B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多

C.沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多

D.上述幾種情況重力做功同樣多

2.將一物體由A移至B,重力做功..........................（）

A.與運動過程中是否存在阻力有關(guān)

B.與物體沿直線或曲線運動有關(guān)

圖5.4-2

C.與物體是做加速、減速或勻速運動有關(guān)

D.與物體發(fā)生的位移有關(guān)

參考答案

1.D

解析：重力做功的特點是與運動的具體路徑無關(guān)，只與初末狀態(tài)物體的高度差

有關(guān)，不論光滑路徑還是粗糙路徑，也不論是直線運動還是曲線運動，只要初末狀態(tài)

第19頁共225頁

的高度差相同，重力做的功就相同.

2.D

解析：重力做功只與重力方向上發(fā)生的位移有關(guān)，與物體運動所經(jīng)過的路徑，

與物體的運動狀態(tài)都沒有關(guān)系

二、重力勢能

［實驗與探究］

探究影響小球勢能大小的因素有哪些.

準備兩個大小相同的小球：一個鋼球、一個木球，再盛一盆細沙.如圖。5.4—

1所示.在沙盆上方同一高度釋放兩個小球，鋼球的質(zhì)量大，在沙中陷得較深些.

讓鋼球分別從不同的高度落下，鋼球釋放的位置越高，在沙中陷得越深.

請同學們親自做實驗探究一下重力勢能的大小與哪些因素有關(guān).

師：下面大家閱讀教材11?12頁“重力勢能”一段，回答下面幾個問題.

學生閱讀課文，可以把問題用多媒體投影到大屏幕上.

師：怎樣定義物體的重力勢能？

生：我們把物理量mgh叫做物體的重力勢能.

師：為什么可以這樣來進行定義？

生：這是因為mgh這個物理量的特殊意義在于它一方面與重力做功密切相關(guān)，

另一方面它隨高度的變化而變化.

師：重力勢能的表達式是什么？用文字怎樣敘述？

生：Ep=mgh,物體的重力勢能等于它所受到的重力與所處高度的乘積.

師：重力勢能是矢量還是標量？

生：與所有的能量一樣，重力勢能也是標量.

第20頁共225頁

師：重力勢能的單位是什么？符號是什么？

生：重力勢能和其他能量一樣，它們的單位和功的單位相同，都是焦耳，符號

是J.

師：重力勢能與什么因素有關(guān)？你能否列舉生活中的實例加以說明？

生：根據(jù)重力勢能的表達式，重力勢能與物體所受到的重力和物體的相對高度

有關(guān).例如塔吊上吊著的重物比較可怕，但是當這個重物被放下之后就不再可怕了，

因為物體被放下之后重力勢能減少了；再例如樹梢上的樹葉，雖然所處位置比較高，

但是由于它受到的重力比較小，所以它雖然比塔吊上的物體可能還高，但是我們并不

感覺害怕它.

師：剛才這位同學分析得非常好.根據(jù)重力勢能的定義式，它和重力做功的表

達式非常相似，么它們之間的關(guān)系是什么呢？

生：當物體由高處向低處運動時重力做正功物體重力勢能減少也就是WG>0,

EPI>EP2；當物體從低處運送到高處時，重力做負功（或者說物體克服重力做功），重力

勢能增加，也就是WG<0,EPI<EP2.

師：它們的數(shù)值具體用一個公式應(yīng)該如何表示？

生1:它們之間的關(guān)系應(yīng)該是WG=AEP

生2:當物體受到的重力做正功時，物體重力勢能減少；當物體克服重力做功時，

物體重力勢能增加，所以說重力勢能的變化量和重力做功之間的關(guān)系應(yīng)該是互為相反

數(shù)，用公式表示應(yīng)該為：WG=-Ep.

師（鼓勵）：剛才這個同學補充得相當好.下面大家閱讀一下課本12頁“說一說”，

回答上面提出的問題.

（學生閱讀思考.回答有關(guān)問題）

第21頁共225頁

師：如果重力的功與路徑有關(guān)，即對應(yīng)于相同的起點和終點，重力對同一物體

做的功，隨物體運動路徑的不同而不同，我們還能把mgh叫做物體的重力勢能嗎？

生：當然不能，因為此時這個能量不能表示物體重力做功的實際情況.

師：當摩擦力對物體做功時，我們能不能定義有一個摩擦力勢能存在呢？為什么？

生：不行，摩擦力做功與路徑有關(guān)。

下面一［討論與交流］供老師參考.

［討論與交流］

物體從A點出發(fā)，分別沿光滑斜面下滑和水平拋出到達同一位置B點（如圖5.4

—2所示）.不計阻力，重力所做的功相同嗎？你認為重力做功與物體運動的路徑有關(guān)

嗎？為什么？請與其他同學討論交流.

（課堂訓練）（供老師們參考選用）

1.當重力做負功時.....................................（）

A.重力勢能一定增加B.重力勢能一定減少

C物體速度可能增大D.物體速度可能減小

2.當重力對物體做正功時，物體的............................（）

A.重力勢能一定減少，動能一定增加B.重力勢能一定增加，動能一定減少

C.重力勢能一定減少，動能不一定增加D.重力勢能不一定減少，動能也不

一定增加

3.下列關(guān)于重力勢能的說法，正確的是........................（）

A.重力勢能只跟物體所處的初末位置有關(guān)，與物體實際經(jīng)過的路徑無關(guān)

B.重力勢能的變化，只跟重力做功有關(guān)，和其他力做功多少無關(guān)

C.重力勢能是矢量，在地球表面以上為正，在地球表面以下為負

第22頁共225頁

D,重力勢能的變化量等于重力對物體做的功

4.質(zhì)量是50kg的人沿著長150m、傾角為30°的坡路走上土丘，重力對他所

做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力勢能增加了多少？(g取10m/

S2)

5.在排球比賽中，某運動員用400N的力把質(zhì)量為270g的排球從2.8m的

高度扣向?qū)Ψ降膱龅貎?nèi).在球被扣到落地的過程中，排球的重力勢能變化了多少？(g

取10m/s2)

參考答案

1.ACD2.C

3.AB

解析：重力勢能是跟相對位置有關(guān)的能量，勢能的變化只跟重力做功有關(guān)，跟物體

受不受其他力、其他力做不做功，以及物體的運動狀態(tài)都沒有關(guān)系.而且它是標量，

但有正負，正值表明物體處在零勢能參考平面上方，負值表明物體處在零勢能參考平

面下方.重力勢能的變化量等于重力對物體做功的負值，也就是說，重力做正功，重

力勢能減少，減少量等于重力所做的功；重力做負功，重力勢能增加，增加量等于克

服重力所做的功。

4.-3.75X1(KJ3.75X104J3.75X104J

00

解析：重力對人做的功為WG=mg/cos(90+30)=50X10X150X(-0.5)J=

-3.75X104J.

人克服重力所做的功為3.75X104J.

重力勢能增加了3.75X104J.

5.高度減小，重力勢能減少了7.56J.

第23頁共225頁

解析:Ep=mgch:0.270X10X2.8=7.56J.

三、重力勢能的相對性和系統(tǒng)性

（舉例說明高度具有相對性，可以用身邊的物體做實驗，也可以投影演示）

師：我把課本放在桌面上，課本的高度是多少呢？

生1:大約是課桌的高度，約為1m左右.

生2:不對，它比一樓地面高出4m左右（假設(shè)學生在二樓）.

師：這兩位同學哪位同學錯了呢？

生：兩個同學都沒錯，只是選取的參考平面不同.

師：我們可以得到一個什么結(jié)論？

生：物體所處相同位置時它的高度值可能不一樣，是因為高度的參考平面不同.

師：那么重力勢能有沒有相對性呢？

生：由于高度有相對性，所以重力勢能也應(yīng)該有相對性.

師：我們在研究一個物體重力勢能時應(yīng)該怎么辦？

生：應(yīng)該也選擇一個參考平面，在這個平面上物體的重力勢能值為零.

師（總結(jié)）：重力勢能總是相對于某個水平面來說的，這個水平面叫參考平面.參

考平面選取不同，重力勢能的數(shù)值就不同.可見，重力勢能具有相對性.選擇哪個水

平面作為參考平面，可視研究問題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面.選擇不

同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的，但并不影響研究有關(guān)重力勢能的問

題，因為在有關(guān)的問題中，有確定意義的是重力勢能的差值，這個差值并不因選擇不

同的參考平面而有所不同.

師：那么重力勢能是誰具有的呢？

生（齊聲回答）：當然是物體具有的.

第24頁共225頁

師：如果沒有地球，有沒有重力呢？

...生（開始疑惑）：當然沒有。

師：那么重力勢能是誰具有的呢？

生：重力勢能應(yīng)該是物體與地球組成的系統(tǒng)共同具有的，而不是地球上某一個

物體單獨具有的，

師：不只是重力勢能，任何形式的勢能，都是相應(yīng)的物體系統(tǒng)由于其中各物體

之間，或物體內(nèi)的各部分之間存在相互作用而具有的能，是由各物體的相對位置決定

的.

［課堂訓練］

1,關(guān)于重力勢能的幾種理解，正確的是..............................（）

A.重力勢能等于零的物體，一定不會對別的物體做功

B.放在地面上的物體，它的重力勢能一定等于零

C.在不同高度將某一物體拋出，落地時重力勢能相等

D.相對不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢能，但并不影響研究有關(guān)重

力勢能

［小結(jié)］

這節(jié)課內(nèi)容不多但是非常重要，關(guān)鍵是如何研究勢能，以后有關(guān)勢能的學習，

都可以從這節(jié)課的學習方法中得到借鑒.例如分子勢能，彈性勢能，特別是電勢能的

研究，更有很多類似的地方，所以這節(jié)課一定要加以重視.對于勢能的學習，應(yīng)該緊

緊抓住力做功和對應(yīng)勢能的變化展開.在這一節(jié)中，圍繞重力做功和重力勢能的變化

展開，知道重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)共同具有的，這一點學生往往容易忽

略.知道重力勢能具有相對性，但重力勢能的變化量是不變的.所有這些知識，學生

第25頁共225頁

可能一時掌握不了,在今后的學習中還要注意逐步滲透.

第26頁共225頁

作［布置作業(yè)］

業(yè)教材第13頁“問題與練習”中的所有題目.

4.重力勢能

一、重力的功與重力做功有關(guān)的因素：重力的大小和下落的高度大小.與物體

板

的路徑無關(guān).

書

二、重力勢能物體的重力勢能等于它所受的重力和所處高度的乘積.

設(shè)

三、重力勢能的相對性

計1.重力勢能與參考平面的選取有關(guān).但重力勢能的變化量與參考平面的選取無關(guān).

2.勢能是系統(tǒng)所共有的.

教

學

后

記

第27頁共225頁

高中物理課堂教學教案5.5探究彈性勢能的表達式

年月日

課題§5.5探究彈性勢能的表達式課型新授課（2課時）

知識與技能

理解彈性勢能的概念及意義，學習計算變力做功的思想方法.

過程與方法

教

1.猜測彈性勢能的表達式與哪些因素有關(guān)，培養(yǎng)學生科學預(yù)測的能力.

學

2.體會計算拉力做功的方法，體會微分思想和積分思想在物理學上的應(yīng)用.

目

情感、態(tài)度與價值觀

標通過對彈性勢能公式的探究過程和所用方法，培養(yǎng)學生探究知識的欲望和學習興趣，體

味彈性勢能在生活中的意義，提高物理在生活中的應(yīng)用意識.

教

教學重點

學

重1.探究彈性勢能公式的過程和所用方法.

點

、

著2.理論探究的方法.

教學難點

1.推導拉伸彈簧時，用微分思想和積分思想求解拉力所做功的表達式.

2.圖象方法解決問題.

第28頁共225頁

教

學

探究、講授、討論、練習

方

法

教

教具準備

學

手彈簧（兩根，勁度系數(shù)不同），小物塊，多媒體.

段

第29頁共225頁

教學活動學生活動

［新課導入］

［實驗演示］

一個彈簧自然伸長，一個小車在光滑的水平面上從彈簧的左側(cè)向彈簧運動，當它

遇到彈簧后減速，讓學生注意觀察實驗現(xiàn)象。

師：剛才大家觀察到什么樣的實驗現(xiàn)象呢？

生：小車速度減小了.

圖S.5-1

師：小車速度為什么減小了？

生1:這是因為它遇到了彈簧，彈簧對它的作用力的方向與物體運動方向相反，

所以物體速度減小了，

生2:從能量的角度來講，物體運動的速度減小，也就是物體的動能減小，物體

動能的減少應(yīng)該對應(yīng)一種能量的增加.

師：這種能量與什么因素有關(guān)？

生：與彈簧彈力做功有關(guān).

師：通過上一節(jié)課的學習我們知道，物體重力做功對應(yīng)著重力勢能的變化，那么

彈簧彈力做功也應(yīng)該對應(yīng)著一種能量的變化，我們把這種能量叫做什么能呢？

生：我們可以把這種能量叫做彈簧的彈性勢能.

師：（總結(jié)）發(fā)生彈性形變的物體各部分之間，由于彈力的相互作用，也具有勢能，

這種勢能叫做彈性勢能.我們今天這節(jié)課就來研究一下與彈簧彈性勢能有關(guān)的因素

［新課教學］

師：大家現(xiàn)在來猜想一下彈簧的彈性勢能與什么因素有關(guān)。

生1:可能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，勁度系數(shù)越大，彈簧的彈性勢能越大.

第30頁共225頁

生2:我想應(yīng)該與彈簧的形變量有關(guān)，形變量越大，彈力越大，彈性勢能越大。

師：要想驗證剛才雨個同學的想法，我們應(yīng)該怎樣做？

生：可以通過實驗先來粗略驗證一下。

師：說一下你的思路.

生：對于第一個同學的猜想，我們可以重復剛開始做的那個實驗，把實驗傲兩次，

兩次分別用不同勁度系數(shù)的彈簧，使小車以相同的速度沖向靜止的兩個彈簧，看哪一

個在相同的位移情況F速度減小得快。

師：好，我們可以通過實驗驗證這個同學的結(jié)淪.

（實驗驗證剛才這位同學的結(jié)論）

生：對于第二個同學的猜想，我們可以用這樣一個實驗來驗證，讓同一根彈簧在

壓縮量不同的情況下把質(zhì)量相同的靜止的小車推出，小車運動的距離越大說明彈簧對

它做的功越多.彈簧原來具有的彈性勢能就越大。

師：好，現(xiàn)在我們通過實驗驗證一下我們的結(jié)論。

實驗驗證剛才這位同學的結(jié)論，注意條件是相同的彈簧在不同的壓縮量的情況下推

質(zhì)量相同的小車，并且小車在粗糙程度相同的木板上運動.

師：剛才我們都是通過實驗來進行驗證的.能不能不通過實驗的方法來進行驗證

呢？

生（感到很驚奇，存在疑問），不通過實驗也能行？

師：要研究彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)，我們應(yīng)該從什么地方人手呢？大家

和重力勢能的研究對照一下。

生：重力勢能的研究是從重力做功入手的，重力做多少功重力勢能就變化了多少，

所以研究彈簧彈性勢能應(yīng)該從彈力做功人手進行研究.

第31頁共225頁

師：當彈力做正功時，彈簧彈性勢能應(yīng)該怎樣變化？

生：彈簧彈力做正功時應(yīng)該是彈性勢能減少的過程.

師：那么彈力做負功呢？

生：應(yīng)該是彈性勢能增加的過程。

師；我們知道，重力勢能具有相對性，彈性勢能也應(yīng)該具有相對性，我們要選擇k

一個彈性勢能為零的位置，大家認為哪個位置最合適呢？

生：我認為彈簧處于原長時是最合適的位置.S5.5-2

師：當彈簧的長度為原長時，它的彈性勢能為零.彈簧被拉長或被壓縮后，就具

有了彈性勢能.不管彈簧是被拉長還是被壓縮，彈性勢能值都是大于零的，我們可以

只研究彈簧拉長的情況，彈簧被壓縮的情況和彈簧被拉長的情況相似.那么彈簧被拉

長一段距離L時的彈性勢能應(yīng)該等于什么？

生：應(yīng)該等于這個過程中彈力做功的大小。

師（總結(jié)）：我們就把求解某一位置處的彈性勢能問題轉(zhuǎn)化成求從原長到這個位置

彈力做功的問題了.

師：對于彈簧彈力做功問題，你知道彈簧彈力做功應(yīng)該與什么因素有關(guān)呢？

生：當然是與力的大小和位移的大小有關(guān)。

師：這里的位移是指的什么？

生：是指的彈簧的形變量.

師：力的大小與什么因素有關(guān)呢？

生：根據(jù)胡克定律，彈簧彈力的大小應(yīng)該與彈簧的勁度系數(shù)和彈簧的形變量有關(guān).

師：所以彈簧的彈性勢能應(yīng)該與彈簧的勁度系數(shù)和彈簧的形變量有關(guān)，這和我們

阿才的猜師：我們下面進行推導彈簧被拉長J時彈簧彈力做功的表達式.彈簧的彈力

第32頁共225頁

做功和物體受到的重力做功有什么區(qū)別？

生：在地面附近，重力的大小和方向都不發(fā)生變化，所以不管物體移動的距離大

小，重力的功可以簡單地用重力與物體在豎直方向移動距離的乘積來表示；對于彈力，

情況要比重力做功復雜，這是因為當彈簧被拉伸時，彈簧的拉力的大小會隨著拉伸距

離的增大而增大.也就是說

彈力做功應(yīng)該是一個變力做功的問題.

師：拉力做功的問題比較復雜，下面大家通過討論，得出彈力做功的表達式.

（學生分組討論，彈力做功應(yīng)該怎樣表達，回答老師提出的問題）

師：變力做功應(yīng)該怎樣解決？

生：我們可以把變力做功問題轉(zhuǎn)化為恒力做功問題，具體的做法是這樣的：我們

把拉伸的過程分為很多小段，它們的長度是AI1,AI2,AL3……在各個小段上，拉力

可以近似是不變的，它們分別是Fl,F2,F3……所以在各個小