5.4重力勢能教學設計(新課標)
、儆猛队捌鍪締栴}:
質量為m的物體從高度為h1的a點下落到高度為h2的b點,重力所做的功為多少?
、趯W生求解得到:
重力所做的功為:wg=mgδh=mg(h1-h2)
③教師:前邊我們結合功和能的關系分析得到重力所做的功等于物體重力勢能的變化,而我們經過推導又得到重力所做的功等于mgh這個量的變化,所以在物理學中就用mgh這個式子來表示物體的重力勢能.
板書:ep=mgh
ep 物體的重力勢能 焦(j)
m→物體的質量 千克(kg)
g→重力加速度→(米每二次方秒)s2/m
h→物體的高度→米(m)
④推導重力勢能的單位:
∵1kgm/s2m=1nm=1j
∴重力勢能的單位是焦耳,并把上述板書補充完整.
、葜亓菽苁菢肆
3.據重力做功與重力勢能變化之間的關系進行討論:
①教師:我們用 來表示物體在初位置的重力勢能,用 來表示物體在末位置的重力勢能,則
、趯W生討論得到:
當物體由高處運動到低處時,h1>h2,wg>0 ∴
當物體由低處運動到高處時,h1<h2,wg<0 ∴
③教師總結:重力做正功時,重力勢能減少,減少的重力勢能等于重力所做的功.
物體克服重力做功(重力做負功)時,重力勢能增加,增加的重力勢能等于物體克服重
力所做的功.
4.討論:如圖所示,物體從高為h1處運動到高為h2處,運動的路徑有無數條,討論在這些運動過程中,重力所做的功是否相同.
學生:重力所做的功相同,因為重力所做的功等于重力勢能的減少量,而重力勢能的減少量mg(h1-h2)是一定的.
教師:由此得到:重力所做的功只跟物體初位置的高度h1和末位置的高度h2有關,跟物體運動的路徑無關.
(二)重力勢能的相對性
教師:有一個物體放在三樓頂,每層樓高h,則該物體的重力勢能為多大?
學生:3mgh;mgh;2mgh.
教師:同一個物體的重力勢能,為什么會有三個不同的值呢?
學生:是由于所選高度的起點不同而造成的.
教師:我們把所選高度的起點處的平面叫參考平面,第一位同學以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢能為3mgh,第二位同學是以三樓地面為參考平面,則物體的重力勢能為mgh,同理第三位同學是以二樓地面作為參考平面,得到的重力勢能為2mgh.
板書:①參考平面的選取是任意的.
②選取不同的參考平面,物體的重力勢能的數值是不同的.
③通常選地面為參考平面.
(三)彈性勢能
1.演示
裝置如圖所示:將一彈簧壓縮不同程度:觀察現象.
取一個硬彈簧,一個軟彈簧,分別把它們壓縮相同程度,觀察現象.
2.學生敘述實驗現象
實驗一中:當彈簧壓縮程度越大時,彈簧把木塊推的越遠.
實驗二中:兩根等長的軟、硬彈簧,壓縮相同程度時,硬彈簧把木塊彈出的遠.
3.上述實驗中,彈簧被壓縮時,要發生形變,在恢復原狀時能夠對木塊做功,我們說彈簧具有能,這種能叫彈性勢能.
板書:發生形變的物體,在恢復原狀時能夠對外做功,因而具有能量,這種能量叫做彈性勢能.