资源简介

(共27张PPT)
二、重力做功的特点
为什么小车能够向前运动？
课堂引入
（1）通过实验探究，知道重力势能大小的影响因素，为得出重力势能表达式奠定基础；
（2）通过实际情境分析，建构模型，迁移利用微元法分析不同路径中重力所做的功，归纳出重力做功与路径无关的特点；通过定量探究确定重力势能的表达式。
（3）通过实际情境分析，知道重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关，通过重力做功与重力势能的关系体会功能关系。
（4）通过定性实验，了解弹性势能的决定因素。
ngzh
学习目标
体验重力势能的威力
体验重力势能的威力
像高山上的雪花、大坝上的河水，这种由于放在高处而具有的能量，就是重力势能
猜想:重力势能的大小与什么因素有关
物体的重力G
一、定性探究重力势能
物体的高度h
实验探究思考：
1.影响重力势能的有两个因素，采用什么实验方法进行探究？
3.实验结论是什么？
高度越高，重力越大，物体具有的重力势能越大
定性关系
定量关系
如何研究？
2.根据实验装置说说根据什么效果衡量重力势能的大小？
二、重力做功的特点
思考：联系几种场景，说说重力势能通过什么途径转化为其他形式的能量
功是能量转化的量度
情境一：如图所示一质量为m的雪球在山顶A处，A处距离山脚水平白线的高度为 ，雪球可沿左右两条路径分别到达距离山脚高度为 的B1和B2 两点，试分别求出雪球沿两条路径到达同一高度处的过程重力所做的功。
hA
hB
B1
B2
A
hA
hB
建立模型
θ
A
B1
B2
hB
zhongli
一、重力做的功
ngzh
二、重力做功的特点
hA
ngzh
二、重力做功的特点
Δh1
Δh2
Δh3
A
△h 1
θ
l
微元法
两种情形重力做的功均为
WG=mghA－mghB
二、重力做功的特点
分析表明，物体运动时，重力对它做的功只跟它的始末位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积mgh1与跟终点高度的乘积mgh2两者之差。
思考1：若小球沿任意闭合曲线从A点出发又回到A点，重力做的功为多少？
思考2：总结一下重力做功具有什么样的特点？
三、重力势能
WG = mghA－ mghB
①减号前后都含有相同的物理mg、h,hA与初位置有关，hB与末位置有关
mgh应该代表某种特别的物理量
②功是能量转化的量度，重力做功与重力势能变化密切相关 mghA－ mghB 应该表示重力势能的变化量
③实验探究结论：高度越大，重力越大，重力势能越大
mgh可表示物体的重力势能
1.概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
3.国际单位：
2.大小：
三、重力势能
Ep=mgh
焦耳(J) 1kg·m/s2·m=1N·m=1J
三、重力势能
例1.如图所示，在地面上以某一初速度抛出质量为m的物体，落到比地面低h的海平面上。关于下列说法正确的是（ ）
A、若考虑空气阻力作用，在整个过程，重力做功小于mgh
B、若改变物体抛出的初速度，在整个过程中重力做功不变
C、物体在抛出点的重力势能为0
D、物体在抛出点的重力势能为mgh
知识内化：
重力做功只与初末位置的高度差有关，与是否有其它力做功，初速度大小方向等无关
（1）物体在参考面上，h=0，
（2）物体在参考面上方，h为正值，
参考面即高度为零的平面，一般来说参考面可以任意选取
Ep = mgh
(h是物体相对参考面的高度)
（3）物体在参考面下方，h为负值
活动体验：重力势能的相对性
三、重力势能
情境二.如图，质量为1千克的重锤，从A点下落到地面上的B点，重锤到手的高度h1=0.5m，手到地面B的高度为h2=1.5m。请在表格中按要求填入数据。
h2
h1
参考 平面 重锤在A点重力势能 重锤在B点重力势能 重锤从A下落到B过程重力做功 重锤从A下落到B过程重力势能变化量
手
地面
A
B
重力势能的相对性
三、重力势能
参考 平面 重锤在A点重力势能 重锤在B点重力势能 重锤从A下落到B过程重力做功 重锤从A下落到B过程重力势能变化量
手
地面
5J
20J
-15J
0
20J
20J
-20J
思考1：选取不同的参考平面，物体重力势能的数值相同吗？
思考2；重锤从A落向B的过程中，选取不同的参考平面，重力做功相同吗？重力势能的变化量相同吗？
思考3：重力势能是标量还是矢量？正负代表什么含义(注意与功的正负含义作比较)？你认为重力势能分别为-5J与3J的两个物体谁的重力势能大？请分别列举你所学过的矢量和标量，并说明其正负所代表的意义。
-20J
重力势能的相对性
三、重力势能
自主思考2分钟，之后讨论统一答案
（1）物体在参考面上，h=0，Ep=0。
（2）物体在参考面上方，h为正值，Ep为正值
1.参考面即高度为零的平面，一般来说参考面可以任意选取
参考面又称零势能面
重力势能是标量，正负表示大小
Ep = mgh
(h是物体相对参考面的高度)
（3）物体在参考面下方，h为负值，Ep为负值
2.重力势能具有相对性：选择不同的参考平面，物体重力势能的数值不同。
3.物体在一个确定的过程，重力做功WG相同，重力势能的变化量△EP相同，不受参考平面选取的影响。
知识内化:重力势能的相对性
三、重力势能
重锤从A下落到B过程重力做功 重锤从A下落到B过程重力势能变化量
20J
思考4:若将重锤从B点拿回A点，此过程中重力做什么功？做了多少功？重力势能如何变化？变化了多少？
重锤从B到A过程中重力做功 重锤从B下落到A过程重力势能变化量
-20J
20J
-20J
思考5：请结合重锤从A点到B点过程，总结重力做功与重力势能变化的关系。
四、重力做功与重力势能变化量的关系
WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep2 = -ΔEp
如果重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力对物体做的功
如果重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力做的功
三、重力势能
四、重力做功与重力势能变化量的关系
例2．(多选)如图所示，在高出地面H的A点以初速度为v0将小球m竖直上抛，上升的最大高度为h，之后落回地面，地球表面的重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　）
A．以A点为参考平面，小球在最高点的重力势能为mgh
B．整个运动过程，小球克服重力做功mgH
C. 无论是否考虑空气阻力作用，整个运动过程，重力势能的变化
量都为-mgH
D. 距离在火星表面H处的小球，重力势能为mgH
知识内化：重力势能的变化只与重力做功有关，和其他力做功无关，即重力势能的变化只由重力做功引起
四、重力做功与重力势能变化量的关系
物体在地球上具有的重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。
重力势能的系统性
定义：发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能。
实验探究：弹簧弹性势能的大小的影响因素
五、弹性势能
结论：弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数有关，劲度系数越大，形变量越大，弹性势能越大
课后探究：
1.弹簧弹力做功是否也只与初末位置有关，与路径无关？
2.弹簧弹力做功是否等于弹性势能的减少量？
课堂脉络
定性探究：高度越高，质量越大，物体具有的重力势能越大
重力做功
WG = mghA－ mghB
Ep=mgh
相对性
系统性
定量探究
功能关系
WG = -ΔEp
重力做功与路径无关
重力势能变化与重力做功密切相关
课后作业
一、课后探究：
1.弹簧弹力做功是否也只与初末位置有关，与路径无关？
2.弹簧弹力做功是否等于弹性势能的减少量？
二、完成目标检测
目标检测
1.下列关于重力势能的说法中正确的是（　　）
A．重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1与Ep2方向相反
B．选择同一零势能面，重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1>Ep2
C．在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同
D．重力势能是标量，负值没有意义
目标检测
2.某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．从A到B的曲线轨道长度不知道，无法求出此过程中重力做的功
B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功
C．从A到B重力势能变化了mg(H＋h)
D．从A到B重力做功mgH
目标检测
3.跳水运动是我国体育运动的强项之一，其中高台跳水项目要求运动员从距离水面10m的高台上跳下，在完成空中动作后进入水中。如图，质量为50kg的运动员起跳瞬间重心离高台台面的高度为1m，斜向上跳离高台的瞬时速度大小为3m/s，跳至最高点时重心离台面的高度为1.3m，入水（手刚触及水面）时重心离水面的高度为1m，图中虚线为运动员重心的运动轨迹，不计空气阻力。求：
（1）运动员起跳瞬间具有的重力势能；
（2）从跳离高台瞬间到跳至最高点的过程中，运动员克服重力做的功；

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