7.5 重力勢(shì)能 【教學(xué)目標(biāo)】 1.理解重力勢(shì)能的概念,會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行計(jì)算. 2.理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系,知道重力做功與路徑無(wú)關(guān). 3.知道重力勢(shì)能的相對(duì)性. 4.了解彈性勢(shì)能. 【重點(diǎn)難點(diǎn)】 1.重力勢(shì)能以及重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系。 2.理解重力勢(shì)能的相對(duì)性。 【教學(xué)方法】 演示實(shí)驗(yàn)、分析推理、講授討論 【教學(xué)用具】 輕重不同的重錘一個(gè)、木樁、沙箱、橡皮筋 【教學(xué)過(guò)程】 一、重力勢(shì)能 1、定義:物體由于被舉高而具有的能量。 2、重力勢(shì)能的計(jì)算式: EP=mgh。 即物體的重力勢(shì)能等于物體的重量和它的高度的乘積。 3、重力勢(shì)能是標(biāo)量,其單位與功的單位相同,在國(guó)際單位中都是焦耳(J) 4、重力勢(shì)能具有相對(duì)性: (1)式中h應(yīng)為物體重心相對(duì)參考面的高度。 (2)重力勢(shì)能具有相對(duì)性,是相對(duì)于選取的參考面而言的。 重力勢(shì)能可正可負(fù),在零勢(shì)面上方重力勢(shì)能為正值,在零勢(shì)面下方重力勢(shì)能為負(fù)值。 (3)選取不同的零勢(shì)面,物體的勢(shì)能值是不同的,但勢(shì)能的變化量與零勢(shì)面的選取無(wú)關(guān)。 【例1】邊長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m的立方體物體靜止放在地面,在其旁邊有一高為H的水平桌面,如圖2所示。 (1)若選地面為零勢(shì)點(diǎn),立方體物體的重力勢(shì)能為多少? (2)若選桌面為零勢(shì)點(diǎn),立方體物體的重力勢(shì)能為多少? 解析:(1) EP=mgL/2;(2) EP= -mg(H-L/2)。 5、重力勢(shì)能屬于物體與地球組成的系統(tǒng)共有。 二、重力做功和重力勢(shì)能變化的關(guān)系 【討論1】物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)過(guò)程中,如果不受阻力作用,重力做的功與重力勢(shì)能變化之間的關(guān)系是怎樣的? WG=mg(h1-h(huán)2)=mgh1-mgh2=EP1-EP2=-(EP2-EP1)=-△EP 物體減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功。 【討論2】若物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)后,再平移到與B點(diǎn)等高的C點(diǎn),重力做的功是多少?重力做功與重力勢(shì)能之間的關(guān)系又如何?如圖3所示。 物體由B到C過(guò)程中重力不做功,重力勢(shì)能也不變化,因此物體由A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中,重力的功仍是WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2。 物體減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功。 【討論3】若物體是從A點(diǎn)沿斜面滑到與B點(diǎn)等高的C點(diǎn),上述關(guān)系是否成立? 設(shè)AC之間長(zhǎng)為S,且與水平方向成θ角。 重力做功:WG=Fs sinθ=mgh1-mgh2 由此發(fā)現(xiàn)重力做功與路徑無(wú)關(guān),只跟初末位置高度有關(guān),物體減少的重力勢(shì)能仍等于重力所做的功。 【討論4】物體從B點(diǎn)分別勻速、加速、減速上升到A點(diǎn),上述關(guān)系又是如何呢? 無(wú)論物體從B點(diǎn)上升到A點(diǎn)是勻速、加速、減速,重力都做負(fù)功,且都等于物體重力與初末位置高度差的乘積。而重力勢(shì)能都增加,增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功。但這三種情況中,由于所受拉力不同,物體動(dòng)能的變化量等于合外力的功,動(dòng)能變化量不相同。 1、重力做功的特點(diǎn):重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān),只跟初、末位置間的高度差有關(guān)。 2、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系: (1)當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí),重力做正功,重力勢(shì)能減少。減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功。 (2)當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí),重力做負(fù)功,即物體克服重力做功,重力勢(shì)能增加。增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功。 三、彈性勢(shì)能 1、定義:發(fā)生彈性形變的物體,在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν饨缱龉?,我們把物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢(shì)能叫彈性勢(shì)能。 實(shí)例:如張緊的弓、卷緊的發(fā)條、位伸或壓縮的彈簧、擊球時(shí)的網(wǎng)球拍等都具有彈性勢(shì)能。 2、彈性勢(shì)能的大小的影響因素: (1)彈簧的勁度系數(shù); (2)彈簧的形變量。 分析:彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度越大,恢復(fù)原狀時(shí)對(duì)外做的功就越多,彈簧的彈性勢(shì)能就越大。彈簧的彈性勢(shì)能不跟彈簧的勁度有關(guān),被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度相同時(shí),勁度越大的彈簧彈性勢(shì)能越大。 3、彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系: (1)彈力做正功,彈性勢(shì)能減少。減少的彈性勢(shì)能等于彈力所做的功。 (2)彈力做負(fù)功,即物體克服彈力做功,彈性勢(shì)能增加。增加的彈性勢(shì)能等于克服彈力所做的功。 四、位能 1、定義:重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能是由相互作用物體的相對(duì)位置決定的,所以勢(shì)能又叫位能。 2、種類:重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能、分子勢(shì)能等等。 【例2】沿著高度相同,坡度不同,粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物體到頂端,以下說(shuō)法中正確的是: (D) A.沿著坡度小、長(zhǎng)度大的斜面上升克服重力做的功多; B.沿長(zhǎng)度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多; C.沿長(zhǎng)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。 【例3】學(xué)海導(dǎo)航P76-例2、例3 【課外作業(yè)】 教材P128—(4)、(5) 【板書(shū)設(shè)計(jì)】 【教學(xué)隨感】

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4. 重力勢(shì)能

版本: 人教版 (新課標(biāo))

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