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高一物理重力勢(shì)能的優(yōu)質(zhì)課教案
一.教學(xué)目的：
1.能正確計(jì)算物體或物體系的重力勢(shì)能.
2.會(huì)用重力勢(shì)能的變化求重力的功。
3．復(fù)習(xí)動(dòng)能定理，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題的能力。
二.教學(xué)難點(diǎn)：
1.能正確計(jì)算物體或物體系的重力勢(shì)能.
2.會(huì)用重力勢(shì)能的變化求重力的功。
三.教學(xué)方法：
講授、練習(xí)、討論
四.教具
長(zhǎng)方體木塊、鐵鏈、木棒等
五.教學(xué)過程：
�。ㄒ唬⿵�(fù)習(xí)提問，引入新課
上一節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能的有關(guān)知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下上節(jié)所學(xué)的內(nèi)容，并回答下列問題：
1. 重力勢(shì)能是怎樣定義的？如何計(jì)算重力勢(shì)能？
2. 重力做功有何特點(diǎn)？
3. 重力勢(shì)能的變化和重力做功有何關(guān)系？
本節(jié)學(xué)習(xí)用重力勢(shì)能的變化求重力的功在解題中的應(yīng)用。
�。ǘ┻M(jìn)行新課
例題1：盤在地面上的一根不均勻的金屬鏈重G=30N，長(zhǎng)L=1,從一端緩慢提起至另一端恰好離開地面時(shí)需做功10，金屬鏈重力勢(shì)能增加 ，此時(shí)金屬鏈重心位置距地面 .如果改從另一端緩慢提起至金屬鏈恰好離地面需做功 。
學(xué)生先做，然后評(píng)講。
解析：從一端緩慢提起至另一端恰好離開地面時(shí)需做功10，金屬鏈重力勢(shì)能增加ΔEP=Gh1=10, 此時(shí)金屬鏈重心位置距地面h1=0.33. 如果改從另一端緩慢提起至金屬鏈恰好離地面需做功W2=G(L-h1)=20.
例題2：如圖1所示，一個(gè)人通過定滑輪勻速地拉起質(zhì)量為 的物體，當(dāng)人沿水平地面從A點(diǎn)走到B點(diǎn)時(shí)，位移為S，繩子方向與豎直方向成α角，原先繩子方向豎直，不計(jì)阻力，則人拉物體所做的功為多少？
解析：由于人拉繩的力的方向不確定，不能用功的定義式來計(jì)算人所做的功，須通過動(dòng)能定律來計(jì)算人所做的功。而重力的功根據(jù)重力做功的特點(diǎn)可得：WG=gh=g ).
由動(dòng)能定律可得：W-WG=0-0
所以人所做的功為： 。
例題3：以20/s的初速度，從地面豎直向上拋出一物體，它上升的最大高度是18。如果物體在運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力的大小不變，則物體在離地面多高處，物體的動(dòng)能與重力勢(shì)能相等。(g=10/s2)（以地面為零勢(shì)點(diǎn)）
解析：以物體為研究對(duì)象，畫出運(yùn)動(dòng)草圖2，設(shè)物體上升到h高處動(dòng)能與重力勢(shì)能相等
此過程中，重力阻力做功，據(jù)動(dòng)能定理有：
物體上升的最大高度為H
由式①，②，③解得h=9.5
設(shè)物體下落過程中經(jīng)過距地面h′處動(dòng)能等于重力勢(shì)能，運(yùn)動(dòng)草圖如圖3所示。
據(jù)動(dòng)能定理有：
解得h′=8.5
注意：在此較復(fù)雜的問題中，應(yīng)注意不要出現(xiàn)漏解。比較好的方法就是逐段分析法。本題很容易漏解，要求學(xué)生仔細(xì)審題，問物體離地面多高處，物體動(dòng)能與重力勢(shì)相等，一般人首先是將問題變形為上升過程中什么位置動(dòng)能與重力勢(shì)能相等。而實(shí)際下落過程也有一處動(dòng)能與重力勢(shì)能相等。
例題3:有一質(zhì)量為，邊長(zhǎng)為a的正方體與地面之間的摩擦因素μ=0.3。為使它水平移動(dòng)距離a,可以采用將它翻倒或向前勻速平推兩種方法。則： （ ）
A．將它翻倒比平推前進(jìn)做的功少。
B．將它翻倒比平推前進(jìn)做的功多。
C．兩種情況做功一樣多。
D．翻倒時(shí)不做功。
解析：物體被平推著勻速前進(jìn)，推力與摩擦力相平衡。翻倒則要克服物體重力做功。
勻速平推時(shí)：F=f=μg,因而物體被平推著前進(jìn)，外力對(duì)物體所做的功為：W1=Fa=μga=0.3ga.
將物體推導(dǎo)前進(jìn) a, 如圖4所示。在翻倒過程中，立方體將繞其中一條棱（如A）轉(zhuǎn)動(dòng)。僅在使其對(duì)角線AC轉(zhuǎn)到豎直過程中（以后，稍有一傾側(cè)，立方體會(huì)在重力作用下翻倒）這個(gè)過程中外力所做的功，就是使立方體的重心O升高所增加的重力勢(shì)能，所以外力做功為：W2=ΔEP=g( .
因而推著物體勻速前進(jìn)比翻倒前進(jìn)相同距離所做的功多。
課堂堂討論：
1．質(zhì)量為1g的物體從靜止開始，經(jīng)過去時(shí)3S落地，落地時(shí)速度為10/s ，若重力加速度為g=10/s2，則在此過程中：
A．物體的重力勢(shì)能減少了50；
B．物體的動(dòng)能增加了100；
C．重力對(duì)物體做功150;
D．物體克服阻力做功.
2.一彈性小球質(zhì)量為,距地面高度為 h處以初速度V0豎直上拋，運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力為f,與地面碰撞時(shí)，能量損失不計(jì)，則它最后停在地面上重力做功為多少？它在運(yùn)動(dòng)停止前通過的總路程為多少？
（三）、課堂小結(jié)：
1．由于重力做功與路徑無關(guān)，只與始末兩點(diǎn)位置的高度差有關(guān)，因此，在計(jì)算重力做功就不需要考慮過程，只看始末位置。這使重力功的計(jì)算變得簡(jiǎn)便。
2．重力勢(shì)能的變化只與重力做功有關(guān)，與其它外做功情況無關(guān)。因此在計(jì)算重力勢(shì)能的變化時(shí)只看重力做功的多少即可。
�。ㄋ模⒄n外作業(yè)：
1．用恒力F向上拉一物體，使其由地面處開始加速上升到某一高度。若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中
A.力F所做的功減去克服阻力所做的功等于重力勢(shì)能的增量
B.物體克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的增量
C.力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于重力勢(shì)能的增量
D.力F和阻力的合力所做的功等于物體機(jī)械能的增量。
2．一人將一質(zhì)量為的物體舉高h(yuǎn)并獲得速度Ｖ，則：
Ａ.合力對(duì)物體做功為gh + v2 ； Ｂ.人對(duì)物體做功為gh + v2 ；
Ｃ.人對(duì)物體做功為gh； Ｄ.人對(duì)物體做功為 v2 。
3．如圖5，物體Ａ的質(zhì)量為，置于水平地面上，其上表面豎直連著一根輕彈簧，彈簧的自由長(zhǎng)度為Ｌ，倔強(qiáng)系數(shù)為Ｋ，現(xiàn)將彈簧上端Ｐ緩慢地豎直上提一段距離Ｈ，使重物離開地面，這時(shí)重物的重力勢(shì)能為（設(shè)地面的重力勢(shì)能為零）：
�。�.g(H ) Ｂ.g(H +g/)
Ｃ.g(H ) Ｄ.g(H )。
4．質(zhì)量為的物體，從靜止開始以a=g/2的加速度豎直向下運(yùn)動(dòng)h米，下列說法中 的是：
Ａ．物體的動(dòng)能增加了gh/2 Ｂ．物體的機(jī)械能減少了gh/2
�。茫矬w的勢(shì)能減少了gh/2 Ｄ．物體的勢(shì)能減少了gh。
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