高一物理重力勢能課件

重力勢能是物體因為重力作用而擁有的能量，對於重力勢能，其大小由地球和地面上物體的 相對位置決定。下面是小編為你帶來的高一物理重力勢能課件 ，歡迎閲讀。

一、素質教育目標

（一）知識教學點

1．知道重力勢能的定義。

2．理解重力勢能的計算公式，知道重力勢能是純量，單位是焦耳。

3．理解重力做功與重力勢能的關係。

4．知道重力勢能的值是相對的，理解重力勢能正負的含義。

5．瞭解彈性勢能，知道彈簧的彈性勢能的決定因素。

（二）能力訓練點

1．據重力做功的特點，推導重力勢能的表達方式。

2．從能的轉化角度和功能關係來解釋和分析物理現象

（三）德育滲透點

1．培養熱愛科學，崇尚科學的品質

2．注意觀察和分析生活中的有關的物理現象，激發和培養探索自然規律的興趣。

（四）美育滲透點

讓學生體會到從自然現象中概括了來的物理概念具有的自然美，嚴謹的科學美。

二、學法引導

通過典型事例分析和實驗演示來分析討論，指導學生總結、歸納。

三、重點難點疑點及解決辦法

1．重點

重力勢能大小的確定

2．難點

重力勢能的相對性的理解，參考平面的選擇方法。

3．疑點

如何理解重力對物體做功等於物體重力勢能增量的負值。

4．

1．演繹推導物體重力勢能的定義表達方式。

2．類比分析，舉例釋疑。

四、課時安排

1課時

五、教具學具準備

彈簧、鐵球、木球、玻璃缸、細沙、長木板，木塊

六、師生互動活動設計

1．教師利用實例來引入問題，利用實驗來引導學生討論問題，利用講解來加深對概念的進一步認識。

2．學生觀察、分析、討論、總結，並通過實例分析來形成能力。

七、教學步驟

（一）明確目標

（略）

（二）整體感知

在複習初中掌握的重力勢能有關知識的基礎上，進一步根據功的定義，推導出重力勢能的計算公式，並通過實例分析，理解重力勢能的相對性、正負含義等，並能準確地計算重力勢能值．

（三）重點、難點的學習與目標完成過程

【引入新課】

放錄像並講解：俄羅斯“和平號”空間站於2001年3月23日北京時間14時0分12秒所有殘片都已成功安全地墜入預定的南太平洋海域，墜毀過程極為壯觀美麗，137噸的龐然大物分解燃燒，天空中出一條條長長的金色軌跡．這是一個完美的告別，“和平號”的15年風雨歷程將成為人類永恆的記憶．“和平號”的功績將永載史冊．

現提問：“和平號”空間站墜落時，為什麼會燃燒？

碎片燃燒時，温度可達3000℃，其能量由什麼能量轉化而來？

現在，就講重力勢能

1．重力勢能

回憶初中的知識，可知

（l）定義：物體由於被舉高而具有的能量．

演示實驗，用木球和鐵球先後從同一高度處自由下落，落入玻璃缸中的細沙中，觀察到什麼現象？這説明了什麼？（鐵球深入細砂中的距離比木球要長，這説明，質量大的物體在相同的高度時，重力勢能大，克服細砂阻力做功要多）

用鐵球在不同的高度處自由下落，先後落入玻璃缸中的細砂裏，觀察到什麼現象，這又説明了什麼？（鐵球在比較高的地方落下來，深入砂中的距離也比較長，這説明，同一個物體在比較高的地方重力勢能較大，克服細砂阻力做功要多）

綜上所述，物體的重力勢能的大小與物體的質量和物體所處的高度有關．

現在來推導重力勢能的定量表達式：投球的質量為，從高度為 的A點下落到高度為 的B點，如圖所示，重力所做的功為

（2）重力勢能的表述式

物體的重力勢能等於物體的重量和它的高度的乘積，重力勢能是純量，也是狀態量，其單位為

（3）重力做功與重力勢能的關係

重力做功也可以寫成

當物體下落時，重力做正功， ，可設 ，這説明，重力做功，重力勢能 減少，減少的值等於重力所做的功．

同理，當物體上升時，重力做負功，重力勢能E增加，增加的值等於重力所做的功，要注意的是，重力做負功也可以説成物體克服重力做功．

這種功能關係不僅適合於直線運動，也適合於曲線運動，重力做功只跟物體的運動過程中初、末位置的高度差有關，而與運動的路徑無關．

提問：一個物體的質量為10g，把它置放在2樓的一張1高的桌面上，若樓房的每層樓高3，求此物體的重力勢能值？

（無法計算，因為沒有説明物體的高度是以什麼位置為零高度，從地面算起，物體的重力勢能 ，若從二樓樓面算起，物體的重力勢為 ．對於不同的零高度點物體所對應的重力勢能值也各不相同）

2．重力勢能具有相對性

正如上例所述，要確定物體重力勢能 的大小，首先必須確定一個參考平面為零勢能面，若定了零重力勢能參考平面，物體在此平面的下方，物體的重力勢能就為負，如上例把三樓底板為零重力勢能平面物體的重力勢能

由此看來，物體重力勢能的正負還表示重力勢能的大小，在參考水平面以上的物體的重力勢能一定大於參考平面以下物體的重力勢能．

要特別指出的是：重力勢能的`變化縣與零重力勢能參考平面選擇無關，就好像物體的高度值與選擇哪一點作為測量起點無關．至於選擇哪個水平面作為參考平面，可視研究，解決問題的方便而定．

與重力勢能相類似，還有彈性勢能．

3．彈性勢能

演示實驗：把水平放置的輕彈簧一端固定，另一端系一木塊，壓（或拉）木塊，使彈簧縮短（或伸長）再釋放木塊，讓彈簧的作用力帶動木塊在水平面上運動．

可知，發生彈性形變的物體能對外界做功，因而具有能量，這種能量就叫彈性勢能，它存在於發生彈性形變的物體之中．

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（如勁度係數）和形變量有關，可用實驗演示彈簧形變量越大對外界做功可越多來説明．

勢能又叫位能，它是由相互作用的物體的相對位置決定．機械運動中的勢能是重力勢能和彈性勢能的統稱．

（四）總結、擴展

1．勢能有多種，與高度有關的重力勢能和與形變有關的彈性勢能是力學中的兩種，在熱力學中有分子勢能，在電磁學中有電勢能等．

2．勢能是存在於有相互作用的物體之間，它是屬於有相互作用兩部分物體即物體系的，但不是有相互作用物體之間就有勢能存在，比如物體間的相互作用是摩擦力，但它們就不存在什麼勢能．

3．勢能都是相對量，只有先走零勢能參考平面，勢能才有確定的值．

八、佈置作業

P146練習四（2）（4）（5）

九、板書設計

1．重力勢能

（1）定義：物體由於被舉高而具有的能量．

（2）重力勢能的表達公式．

（3）重力做功與重力勢能的關係．

物體下落

物體上升

2．重力勢能具有相對性．

定了參考平面，物體重力勢能才有確定值．

重力勢能的變化與參考平面選擇無關．

3．彈性勢能

十、背景知識與課外閲讀

用能量最低原理求解兩例物理題

高中化學中講到“能量最低原理”在不違背泡利原理的情況下，核外電子總是儘先安排布在能量最低的軌道上，電子在該軌道上，處於穩定狀態，其實，能量最低原理也適用於物體系物體系的穩定狀態與系統的勢能有關，勢能越小則狀態越穩定．物體系在不受外力的情況下，總處在勢能最小的狀態，即穩定狀態．下面利用能量最低原理，求解兩例物理題．

［例1］ 一質量均勻不可伸長的繩索，重為 G ，A、B兩端固定在天花板上，如圖所示．今在最低點C施加一豎直向下的力將繩拉至D點，在此過程中，繩索AB的重心位置（ ）

A．逐漸升高 B．逐漸降低

C．先降低後升高 D．始終不變

解析：由能量最低原理知，物體在靜止情況下，總處於能量最低狀態（即穩定狀態）．該狀態下重力勢能最小．故施力F後，細繩重心上升，故選答案A．

［例2］ 如圖所示．容器A、B中各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下面是水．大氣壓恆定，A、B底部由帶閥門的管道相連，整個裝置與外界絕熱，原先A中的水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，在這個過程中（ ）

A．大氣壓力對水做功，水的內能增加

B．水克服大氣壓力做功，水的內能不變

C．大氣壓力對水不做功，水的內能不變

D．大氣壓力對水不做功，水的內能增加

解析：由能量最低原理可知，打開閥門見水達到平衡時應具有最小勢能，故在打開閥門至平衡過程中，水的重力勢能減小．又由題意知整個裝置與外界絕熱，因此由能量守恆得，重力勢能的減少量轉化為水的內能．故選答案D．

十一、隨堂練習

1．下面關於重力勢能的説法中，正確的是（ ）

A．地球上的任何一個物體的重力勢能都有一個確定的值．

B．從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或下拋，落到地面時，物體的重力勢能 變化是相同的．

C．在不同高度的物體具有的重力勢能可能相同．

D．低於零重力勢能面的物體的重力勢能一定小於在零重力勢能平面以上物體的重力 勢能．

2．如圖所示，質量為的物體置於水平地面上，其上表面豎立直着一根輕彈簧，彈簧長為 ，勁度係數為，下端與物體相連接，現將彈簧上端緩緩豎直向上提起一段距離L，使物體離開地面，這時物體重力勢能增加 ．

3．一根質量分佈不均勻的金屬鏈條重30N，長1，盤曲在水平地面上，當從鏈條的A端慢慢提起鏈條到使它的另一端B恰好離開地面需做功12，如改從B端慢慢提起鏈條使鏈條A端恰好離開地面需要做功多少？

4．如圖所示，桌面高為h，質量為的小球從離桌面高為H處自由下落，不計空氣阻力，假設桌面處的重力勢能為零，則小球落到地面前瞬間的機械能為（ ）

A．B．

C．D．

5．如圖所示，物體從A點出發，沿3條不同的軌道運動到B點，則在移動的過程中重力做功的情況是（ ）

A．沿路徑運動，重力做功最多

B．沿路徑運動，重力做功最多

C．沿路徑運動，重力做功最多

D．無論沿哪條路徑，做功都一樣多

6．質量為1g的物體做自由落體運動，下落1s時，物體的動能為 ，物體的重力勢能減少了 ．

答案：1．BCD 2． 3．18 4．B 5．D 6．50 50