人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能第二课时教案

这是一份人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能第二课时教案，共7页。教案主要包含了教学目标等内容，欢迎下载使用。

教学基本信息
课题
《重力势能》第二课时
学科
物理
学段： 高一第三学段
年级
高一
教材
书名： 普通高中教科书《物理》必修第二册
出版社：人民教育出版社 出版日期： 2019年 7 月
教学目标及教学重点、难点
【教学目标】
通过习题认识重力做功与路径无关的特点。
通过习题理解重力做功和重力势能的变化的关系。
知道弹性势能的表达式
知道摩擦力做功与路径无关
进一步理解势能的概念。
【难点】理解弹性势能的表达式，理解摩擦力做功与路径无关，理解势能。
【重点】重力做功的特点，重力做功和重力势能的关系。
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
环节一
回顾上节课相关知识点
环节二
题目1： 重力势能概念的相关问题
环节三
题目2： 课后82页习题，足球在空中运动过程中，重力做功，重力势能变化。
环节四
题目3： 课后83页习题，重力做功和重力势能变化的关系
环节五
题目4 物体沿斜面运动过程中，重力做的功和摩擦力做的功。
环节六
研究弹性势能，思考弹性势能的影响因素
环节七
回顾重力势能的研究方法，并参考此方法，研究弹性势能
环节八
利用先无限分割再求和方法求得弹力做的功的表达式
环节九
类比重力势能得到弹性势能的表达式
环节十
对比和重力势能深刻理解势能概念
环节十一
思考是否存在摩擦力势能。
环节十二
本节课小结
幻灯片2
介绍本节课内容
幻灯片3
回顾重力做功的特点
幻灯片4、5
回顾重力势能
幻灯片6、7
回顾重力做功和重力势能的关系
幻灯片8、9
回顾重力势能的相对性和系统性
幻灯片10、11、12、13
1．关于重力势能的说法，正确的有( )多选 A．重力势能只由重物决定
B．重力势能不能有负值
C．重力势能的大小是相对的
D．物体克服重力做的功等于重力势能的增加量，
通过习题重力加深对重力势能相关知识的理解，包括重力势能的正负，相对性，以及重力做功和重力势能的关系
幻灯片14、15、16、17、18
2．如图，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h．重力加速度为g，（必修二83页）
（1）足球由位置l运动到位置2时，重力做了多少功？足球克服重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？
（2）足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球重力势能减少了多少？
（3）足球由位置1运动到位置3时，重力做了多少功？足球重力势能变化了多少？
通过联系生活实际，分析足球在空中运动过程，知道重力做功与重力势能变化的关系，并再次感受重力做功的特点。
幻灯片19、20、21
3.以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错。
（1）物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J,但物体重力势能增加量不是1J
（2）物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做功是1J，但重力势能的增加量不是1J。
（3）物体运动，重力做的功是-1J，但物体重力势能的增加量不是1J
（4）没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，重力做的功是1J，有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，重力做的功大于-1J。
分析物体向上运动时，拉力做功和重力做功的关系，分析重力做功和重力势能变化的关系
分析摩擦力是否影响重力做功。
幻灯片22、23、24、25、26
4．如图所示，一个质量为m的木块，以初速度v0冲上倾角为θ的固定斜面，沿斜面上升L的距离后又返回运动，求：
（1）木块上升过程克服重力做功的平均功率；木块的重力势能变化了多少？
（2）木块从开始运动到返回到出发点的过程中，滑动摩擦力做的功是多少？
（3）木块从开始运动到返回到出发点的过程中，重力做的功是多少？重力势能变化了多少？
计算重力做功和功率，比较重力做功和重力势能变化量，对比重力做功和摩擦力做功
θ
v0
幻灯片27、28
*拓展一：弹性势能
回顾初中弹性势能的概念，并给出高中弹性势能的概念。
发生弹性形变的物体各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。这种势能叫做弹性势能。
幻灯片29
弹性势能的概念和影响因素
弹性势能的影响因素是弹性形变量，形变量越大，弹性势能越大。
幻灯片30
弹簧弹性势能的影响因素。
除了弹簧的形变量x以外，弹簧的弹性势能还有什么影响因素呢？还和弹簧的劲度系数k有关。劲度系数k越大啊，弹性势能越大。
幻灯片31
回顾重力势能的研究方法，并参考此方法，研究弹性势能
首先，我们明确了重力势能与质量和高度有关，接下来我们发现重力势能与重力做功密切相关。我们就从分析重力做功入手，得到了重力势能的表达式EP=mgh。我们现在已经明确了弹性势能与形变量x和劲度系数k有关，并且弹簧恢复形变时，要对外做功，所以弹性势能与弹力做功也是密切相关。看来为了得到弹性势能的表达式，接下来我们要做的就是分析弹力做功了。
幻灯片32、33
回顾求物体沿曲面下滑时重力做的功的方法。
我们先利用无限分割的方法把整个路径分成很多段很短的间隔。这样每一小段曲线就可以近似看成倾斜的直线，就把不熟悉的曲线过程变成熟悉的直线过程，最后把每一小段直线上重力所做的功求和，就得到了总功，
幻灯片34、35
利用先无限分割再求和的方法，求弹簧弹力做的功。
我们将弹簧从A缓慢拉伸到B，求这个过程弹力做的功？我们将弹簧从A缓慢拉伸到B的过程分为很多小段，每一小段的长度是Δl1，Δl2，Δl3,在各个小段上，拉力可以近似认为是不变的，分别是F1，F2，F3。所以在各个小段上拉力做的功分别是F1Δl1，F2Δl2，F3Δl3，拉力在整个过程中做的功可以用它在各个小段做功之和来代表。拉力做的总功就是W=F1Δl1+F2Δl2+F3Δl3，由于整个过程非常缓慢，我们可以近似的认为F=F弹，所以它们做的功在数值上是相等的。只是拉力做正功，弹簧弹力做负功。
幻灯片36
回顾利用先无限分割再求和的方法，得到匀变速直线运动的位移公式
物体做匀速直线运动时，物体的位移对应着v-t图像下面的矩形面积，当物体做匀变速直线运动时，我们就把图像与坐标轴围成的梯形面积无限分割成很多小矩形，无数小矩形的面积之和就是梯形的面积，所以梯形面积就能够代表做匀变速直线运动的物体的位移。
幻灯片37
参考利用先无限分割再求和的方法，得到弹簧弹力做的功。
我们先画出某一物体在恒力作用下运动的力和位移的图像。横坐标表示位移x，纵坐标表示力在位移方向上的分量F。根据W=Fl,我们发现，恒力F对物体做的功W的数值等于图像与坐标轴围成的矩形的面积。我们再画出弹簧弹力和位移的图像。设弹簧原长的位置为位移零点。根据胡克定律f=kx，应该是个正比例图像，假设将弹簧从原长拉伸了x, 则图像与坐标轴围成了一个三角形。
幻灯片38
参考求匀变速直线运动位移公式的方法，每一小段弹力所做的功F1Δl1的数值，在F-x图像上对应一个小矩形的面积。将每一小段弹力所做的功相加，其实就是把无数个小矩形的面积相加，就是图像与坐标轴围成的三角形的面积，就是总功。三角形的面积12kx2,面积一定是个正数，但将弹簧从原长拉伸x,弹力的方向与位移的方向相反，所以此时弹力做负功。
幻灯片39
同理把弹簧从A拉伸到B的过程。弹力所做的功就可以认为是梯形的面积，求这个梯形的面积的方法主要有两种，一种是看成两个三角形面积相减，另一种用梯形面积公式，则W=12kxB2−12kxA2，但由于此时弹簧弹力的方向是从B指向A，而位移的方向是从A指向B，这时弹力也是做负功。
幻灯片40
与重力势能类比，得到弹性势能的表达式。
弹力做的功W=12kxB2−12kxA2，我们再次发现前后两个表达式是同一个形式，我们马上想到重力做功WG=mgh1-mgℎ2前后两个表达形式也都是mgh的形式，mgh这个表达式有特殊意义，12kx会不会和mgh一样具有特殊意义呢，12kx这个表达形式。一方面它与弹力做的功密切相关，另一方面它随着弹簧伸长量或者压缩量的变化而变化,随着劲度系数的增加而增加，与我们刚才分析弹性势能的基本特征一致，所以，与重力势能的确定相似，我们把1/2kx2这个物理量叫做弹性势能。
幻灯片41
对比重力势能，加深对势能概念的理解。
弹性势能和重力势能都具有系统性。
两者的表达式里都有体现系统内两个物体相对位置关系的物理量，可见势能与相对位置关系密切相关，只要相对位置确定了，势能就确定了。所以势能的概念也可以说成，相互作用的物体凭借其位置而具有的能。所以势能其实是位置的函数，课本82页写到，势能也叫位能。
幻灯片42
*拓展二：是否存在摩擦力势能。
幻灯片43
再次分析题目4的在（2）（3）问，发现摩擦力做功与路径有关。
幻灯片44、45、46、47
第一次一个物体从A点沿直线运动到B点，第二次，同一物体先从A点运动沿直线运动到C点，再从C点沿直线运动到B点，发现两次初末位置相同，但摩擦力做的功不同。从而得到摩擦力做功与路径无关。
幻灯片48
总结摩擦力做功与路径无关
幻灯片49
本节小结
先复习原有知识，在通过习题巩固重力做功，以及重力做功和重力势能关系的相关概念和公式的理解。
通过参考重力势能的研究方法，研究弹性势能。
回顾微元法，并应该微元法得到弹力做功的表达式和弹性势能的表达式。加深对势能概念的理解。
通过讨论摩擦力做功是否与路径无关，得到不存在摩擦力势能。