《重力勢能》機械能守恒定律PPT優(yōu)質(zhì)課件
第一部分內容：核心素養目標
物理觀(guān)念
理解重力勢能的概念，知道重力做功與重力勢能變化的關(guān)系、重力勢能的相對性，定性了解彈性勢能。
科學(xué)思維
經(jīng)歷重力勢能概念的建立過(guò)程，了解“勢”的含義，理解重力勢能的定義及表達式，會(huì )用表達式進(jìn)行計算。
科學(xué)態(tài)度與責任
了解實(shí)際生活中的重力做功現象，通過(guò)對比形成嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度。
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重力勢能PPT，第二部分內容：課前學(xué)習
知識點(diǎn)一 重力做的功
設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，重力對你做的功是否相等？
1.做功表達式：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)：物體運動(dòng)時(shí)，重力對它做的功只跟它的_______和_______的位置有關(guān)，而跟物體運動(dòng)的_______無(wú)關(guān)。
3.做功的正負：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)物體只要運動(dòng)，其重力一定做功。( )
(2)物體向高處運動(dòng)時(shí)，重力一定做負功。( )
(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。( )
知識點(diǎn)二 重力勢能
1.定義：我們把________叫作物體的重力勢能，常用Ep表示。
2.表達式：Ep＝________。
3.單位：在國際單位制中是_________，符號為_(kāi)___。1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。
4.重力做功與重力勢能變化的關(guān)系
(1)表達式：WG＝___________＝－ΔEp。
(2)兩種情況
①當物體從高處運動(dòng)到低處時(shí)，重力做_________，重力勢能_________，即WG＞0，Ep1＞Ep2。
②當物體由低處運動(dòng)到高處時(shí)，重力做______，重力勢能______，即WG＜0，Ep1＜Ep2。
重力做負功也可以說(shuō)成物體__________________。
知識點(diǎn)三 重力勢能的相對性
1.參考平面：物體的重力勢能總是相對于某一__________來(lái)說(shuō)的，這個(gè)__________叫作參考平面。在參考平面上，物體的重力勢能取為_(kāi)______。
2.重力勢能的相對性
選擇不同的參考平面，物體重力勢能的數值是________的。
對選定的參考平面，上方物體的重力勢能是______值，下方物體的重力勢能是_____值，負號表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢能要比在參考平面上具有的重力勢能_______。
[思考判斷]
(1)物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定。( )
(2)物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能也越大。( )
(3)一個(gè)物體的重力勢能從－5 J變化到－3 J，重力勢能增加了。( )
(4)在地面上的物體具有的重力勢能一定等于零。( )
(5)只要重力做功，重力勢能一定變化。( )
(6)物體做勻速直線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，重力勢能一定不變。( )
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。
對一個(gè)確定的過(guò)程，重力做的功WG和重力勢能變化ΔEp與參考平面的選擇無(wú)關(guān)。
知識點(diǎn)四 彈性勢能
[觀(guān)圖助學(xué)]
撐竿跳高運動(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……這些現象說(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________，這種勢能叫作彈性勢能。
2.彈簧的彈性勢能：彈簧的長(cháng)度為原長(cháng)時(shí)，彈性勢能為0。彈簧被________或被________時(shí)，就具有了彈性勢能。
3.彈性勢能的產(chǎn)生及影響因素
[思考判斷]
(1)彈性勢能與彈簧的彈性形變量和勁度系數有關(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)，彈性勢能為負；彈簧被拉伸時(shí)，彈性勢能為正。( )
(4)彈力做正功，彈性勢能就增大；彈力做負功，彈性勢能就減小。( )
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重力勢能PPT，第三部分內容：核心探究
核心要點(diǎn)一 對重力做功的理解
[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)程中重力對三球做的功相同嗎？
(3)在推導重力做功的公式時(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)重力做負功。
3.物體運動(dòng)時(shí)，重力對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
[針對訓練1] 沿著(zhù)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動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
D.不管沿怎樣的斜面運動(dòng)，物體克服重力做功相同，物體增加的重力勢能也相同
核心要點(diǎn)二 重力勢能的理解及計算
[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能是多少？夯錘從地面被舉高h后重力勢能是多少？
(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能是多少？夯錘在h高處重力勢能是多少？
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功？重力勢能是增加還是減少？
(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功？重力勢能是增加還是減少？
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)程中重力做負功，重力勢能增加。
[探究歸納]
1.重力勢能的“四性”
2.重力做功與重力勢能變化的關(guān)系
(1)重力對物體所做的功，等于物體重力勢能變化量的負值，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。
(2)當物體從高處運動(dòng)到低處時(shí)，重力做正功，重力勢能減少，即WG＞0，ΔEp<0。重力對物體做多少正功，物體的重力勢能就減少多少。
(3)當物體由低處運動(dòng)到高處時(shí)，重力做負功，重力勢能增加，即WG＜0，ΔEp>0。重力對物體做多少負功，物體的重力勢能就增加多少。
方法總結 重力勢能的三種求解方法
(1)根據重力勢能的定義求解：選取零勢能參考平面，由Ep＝mgh可求質(zhì)量為m的物體在離零勢能參考平面h高度處的重力勢能。
(2)由重力做功與重力勢能變化的關(guān)系求解
由WG＝Ep1－Ep2知Ep2＝Ep1－WG或Ep1＝WG＋Ep2。
(3)由等效法求重力勢能：重力勢能的變化與運動(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 對彈性勢能的理解
[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能的變化。
在彈簧恢復形變，從最大壓縮量向原長(cháng)恢復的過(guò)程中，分析彈簧彈力做功情況及彈性勢能的變化。
[探究歸納]
1.對彈性勢能的理解
(1)系統性：彈性勢能是發(fā)生彈性形變的物體上所有質(zhì)點(diǎn)因相對位置改變和發(fā)生彈力作用而具有的能量，因此彈性勢能具有系統性。
(2)相對性：彈性勢能的大小與選定的零勢能位置有關(guān)，對于彈簧，一般規定彈簧處于原長(cháng)為其零勢能的位置。
2.彈性勢能與彈力做功的關(guān)系
(1)彈力做正功時(shí)，彈性勢能減小。
(2)彈力做負功時(shí)，彈性勢能增大。
(3)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系為W彈＝－ΔEp。
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