《重力勢(shì)能》機(jī)械能守恒定律PPT優(yōu)質(zhì)課件
第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標(biāo)
物理觀念
理解重力勢(shì)能的概念，知道重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系、重力勢(shì)能的相對(duì)性，定性了解彈性勢(shì)能。
科學(xué)思維
經(jīng)歷重力勢(shì)能概念的建立過(guò)程，了解“勢(shì)”的含義，理解重力勢(shì)能的定義及表達(dá)式，會(huì)用表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
了解實(shí)際生活中的重力做功現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)比形成嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。
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重力勢(shì)能PPT，第二部分內(nèi)容：課前學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)一 重力做的功
設(shè)想你要從某座高樓的第17層下到第8層，你可以乘電梯下，也可以沿樓梯走下。兩種方式下樓，重力對(duì)你做的功是否相等？
1.做功表達(dá)式：WG＝mgh＝mgh1－mgh2，式中h指初位置與末位置的_________；h1、h2分別指__________、___________的高度。
2.做功的特點(diǎn)：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的_______和_______的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的_______無(wú)關(guān)。
3.做功的正負(fù)：物體下降時(shí)重力做_____功；物體被舉高時(shí)重力做_____功。
[思考判斷]
(1)物體只要運(yùn)動(dòng)，其重力一定做功。( )
(2)物體向高處運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力一定做負(fù)功。( )
(3)質(zhì)量越大，重力做功越多。( )
(4)物體的高度只要發(fā)生變化，其重力一定做功。( )
(5)重力做功多少取決于物體的重力和它通過(guò)的路程。( )
知識(shí)點(diǎn)二 重力勢(shì)能
1.定義：我們把________叫作物體的重力勢(shì)能，常用Ep表示。
2.表達(dá)式：Ep＝________。
3.單位：在國(guó)際單位制中是_________，符號(hào)為_(kāi)___。1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。
4.重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系
(1)表達(dá)式：WG＝___________＝－ΔEp。
(2)兩種情況
①當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做_________，重力勢(shì)能_________，即WG＞0，Ep1＞Ep2。
②當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做______，重力勢(shì)能______，即WG＜0，Ep1＜Ep2。
重力做負(fù)功也可以說(shuō)成物體__________________。
知識(shí)點(diǎn)三 重力勢(shì)能的相對(duì)性
1.參考平面：物體的重力勢(shì)能總是相對(duì)于某一__________來(lái)說(shuō)的，這個(gè)__________叫作參考平面。在參考平面上，物體的重力勢(shì)能取為_(kāi)______。
2.重力勢(shì)能的相對(duì)性
選擇不同的參考平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是________的。
對(duì)選定的參考平面，上方物體的重力勢(shì)能是______值，下方物體的重力勢(shì)能是_____值，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢(shì)能要比在參考平面上具有的重力勢(shì)能_______。
[思考判斷]
(1)物體的位置一旦確定，它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定。( )
(2)物體與零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大。( )
(3)一個(gè)物體的重力勢(shì)能從－5 J變化到－3 J，重力勢(shì)能增加了。( )
(4)在地面上的物體具有的重力勢(shì)能一定等于零。( )
(5)只要重力做功，重力勢(shì)能一定變化。( )
(6)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能一定不變。( )
參考平面的選擇是任意的，選取原則是為了研究問(wèn)題方便；研究地面上的物體一般取地面為參考平面。
對(duì)一個(gè)確定的過(guò)程，重力做的功WG和重力勢(shì)能變化ΔEp與參考平面的選擇無(wú)關(guān)。
知識(shí)點(diǎn)四 彈性勢(shì)能
[觀圖助學(xué)]
撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員可以借助手中彎曲的竿跳得很高，拉開(kāi)的弓可以把箭射出，壓縮的彈簧可以把小球彈出很遠(yuǎn)……這些現(xiàn)象說(shuō)明什么？它們存在哪些共同的地方？
1.定義：發(fā)生____________的物體的各部分之間，由于有________的相互作用，也具有________，這種勢(shì)能叫作彈性勢(shì)能。
2.彈簧的彈性勢(shì)能：彈簧的長(zhǎng)度為原長(zhǎng)時(shí)，彈性勢(shì)能為0。彈簧被________或被________時(shí)，就具有了彈性勢(shì)能。
3.彈性勢(shì)能的產(chǎn)生及影響因素
[思考判斷]
(1)彈性勢(shì)能與彈簧的彈性形變量和勁度系數(shù)有關(guān)。( )
(2)不同彈簧發(fā)生相同的形變量時(shí)彈力做功相同。( )
(3)彈簧被壓縮時(shí)，彈性勢(shì)能為負(fù)；彈簧被拉伸時(shí)，彈性勢(shì)能為正。( )
(4)彈力做正功，彈性勢(shì)能就增大；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能就減小。( )
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重力勢(shì)能PPT，第三部分內(nèi)容：核心探究
核心要點(diǎn)一 對(duì)重力做功的理解
[問(wèn)題探究]
質(zhì)量相同的三個(gè)小球A、B、C，從同一高度下落，A做自由落體運(yùn)動(dòng)，B沿光滑曲面下滑，C沿粗糙斜面下滑，最終都落到地面上。
(1)分析小球在下落過(guò)程中的受力情況；
(2)下落過(guò)程中重力對(duì)三球做的功相同嗎？
(3)在推導(dǎo)重力做功的公式時(shí)，利用了哪種物理思想？
答案 (1)A球只受重力作用，B球受重力和曲面的支持力作用，C球受重力、支持力、摩擦力三個(gè)力的作用。
(2)重力做功相同。
(3)分割與求和的極限思想。
[探究歸納]
1.重力做功大小只與重力和物體高度變化有關(guān)，與受其他力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均無(wú)關(guān)。
2.物體下降時(shí)重力做正功，物體上升時(shí)重力做負(fù)功。
3.物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。
[試題案例]
[例1] 如圖所示，A點(diǎn)距地面高為h，B點(diǎn)在地面上，一物體沿兩條不同的路徑ACB和ADB由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則( )
A.沿路徑ACB重力做的功多一些
B.沿路徑ADB重力做的功多一些
C.沿路徑ACB和路徑ADB重力做的功一樣多
D.無(wú)法判斷沿哪條路徑重力做的功多一些
[針對(duì)訓(xùn)練1] 沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面將同一物體分別從底端拉到頂端，下列說(shuō)法正確的是( )
A.沿坡度小的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
D.不管沿怎樣的斜面運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做功相同，物體增加的重力勢(shì)能也相同
核心要點(diǎn)二 重力勢(shì)能的理解及計(jì)算
[問(wèn)題探究]
1.如圖所示，打夯時(shí)，夯錘被高高舉起，然后砸向地面，設(shè)夯錘質(zhì)量為m，重力加速度大小為g。
(1)選擇地面為參考平面，夯錘在地面上的重力勢(shì)能是多少？夯錘從地面被舉高h(yuǎn)后重力勢(shì)能是多少？
(2)選擇離地面高度h處為參考平面，夯錘在地面上的重力勢(shì)能是多少？夯錘在h高處重力勢(shì)能是多少？
答案 (1)0 mgh (2)－mgh 0
2.如圖所示，幼兒園小朋友們正在玩滑梯：
(1)小朋友從最高點(diǎn)滑落到地面的過(guò)程中重力做正功還是負(fù)功？重力勢(shì)能是增加還是減少？
(2)小朋友從地面爬上滑梯最高點(diǎn)的過(guò)程中重力做正功還是負(fù)功？重力勢(shì)能是增加還是減少？
答案 (1)小朋友沿滑梯滑下的過(guò)程中重力做正功，重力勢(shì)能減少。
(2)小朋友從地面爬上滑梯最高點(diǎn)的過(guò)程中重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。
[探究歸納]
1.重力勢(shì)能的“四性”
2.重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系
(1)重力對(duì)物體所做的功，等于物體重力勢(shì)能變化量的負(fù)值，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。
(2)當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減少，即WG＞0，ΔEp<0。重力對(duì)物體做多少正功，物體的重力勢(shì)能就減少多少。
(3)當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，即WG＜0，ΔEp>0。重力對(duì)物體做多少負(fù)功，物體的重力勢(shì)能就增加多少。
方法總結(jié) 重力勢(shì)能的三種求解方法
(1)根據(jù)重力勢(shì)能的定義求解：選取零勢(shì)能參考平面，由Ep＝mgh可求質(zhì)量為m的物體在離零勢(shì)能參考平面h高度處的重力勢(shì)能。
(2)由重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系求解
由WG＝Ep1－Ep2知Ep2＝Ep1－WG或Ep1＝WG＋Ep2。
(3)由等效法求重力勢(shì)能：重力勢(shì)能的變化與運(yùn)動(dòng)過(guò)程無(wú)關(guān)，只與初、末狀態(tài)有關(guān)。ΔEp＝mgΔh＝Ep2－Ep1。
核心要點(diǎn)三 對(duì)彈性勢(shì)能的理解
[問(wèn)題探究]
如圖所示，滑塊以初速度v沖向固定在豎直墻壁的彈簧，并將彈簧壓縮。在彈簧壓縮的過(guò)程中，分析彈簧彈力做功情況及彈性勢(shì)能的變化。
在彈簧恢復(fù)形變，從最大壓縮量向原長(zhǎng)恢復(fù)的過(guò)程中，分析彈簧彈力做功情況及彈性勢(shì)能的變化。
[探究歸納]
1.對(duì)彈性勢(shì)能的理解
(1)系統(tǒng)性：彈性勢(shì)能是發(fā)生彈性形變的物體上所有質(zhì)點(diǎn)因相對(duì)位置改變和發(fā)生彈力作用而具有的能量，因此彈性勢(shì)能具有系統(tǒng)性。
(2)相對(duì)性：彈性勢(shì)能的大小與選定的零勢(shì)能位置有關(guān)，對(duì)于彈簧，一般規(guī)定彈簧處于原長(zhǎng)為其零勢(shì)能的位置。
2.彈性勢(shì)能與彈力做功的關(guān)系
(1)彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能減小。
(2)彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能增大。
(3)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系為W彈＝－ΔEp。
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