导学案：1.4势能及其改变2

学而优教有方.4重力势能和弹性势能【课上探究】一、重力做功（i）【知识预习】1.重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟有关，而跟物体运动的无关。2.表达式：WG＝（其中h1、h2分别表示物体的起点和终点的高度）或写成（h为物体始末位置的高度差）。3.重力做功的正负：物体被举高时，重力做；物体下降时，重力做。（ii）【思维深化】1.同一个人，选择乘电梯和走楼梯两种方式从一楼到10楼，怎样求出重力做的功？两次过程重力做的功有什么大小关系？2.如图，一个质量为m的物体，分别沿以下三种路径从高度h1位置运动到高度为h2的位置．试分析三种运动过程中的重力做功多少及其三者关系？竖直向下落沿直线AB向下运动沿曲线运动3.重力做功有什么特点？（关联恒力功计算）二、重力势能（i）【知识预习】1.重力势能(1)定义:地球上的物体由于而叫做重力势能。(2)大小:等于物体所受与的乘积,即。(3)重力势能是（标、矢）量，正负号的含义：（4）单位:国际单位符号为。（ii）【思维深化】1.概念建立概念建立1.结合视频思考？（1）为什么杠铃放在地板上是安全的，而举重完毕后却能把地板砸穿？（2）杠铃“一砸到底”的根本原因是？（3）鸡蛋威力变大的原因是什么？思考：（1）“重力势能”定义？（2）重力势能影响因素？概念建立2.结合重力做功的公式（WG＝mgh1－mgh2）及功是能量转化的量度，分析mgh具有的特殊意义？2.概念理解质量m=0.5kg的小球，从桌面上方高h1=1.2m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2=0.8m。试计算：分别取地面和桌面为零势能面，小球在A点、B点的重力势能？思考：（1）A点的重力势能就一定为正吗？重力势能有无正负？重力势能的正负号的含义？（2）地面上的物体的重力势能一定等于零吗？重力势能大小与零势能面选取有无关系？重力势能具有什么性质？（3）矢、标量性？3.重力势能为系统（物体和地球）共同具有的？三、重力势能变化与做功的关系（i）【知识预习】1.表达式:（定量关系）2.两种情况（定性分析）①当物体由高处运动到低处时,重力做功,重力势能;②当物体由低处运动到高处时,重力做负功,重力势能。（ii）【思维深化】如图所示，幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯．1.重力势能的变化与重力做功关系表达式？2.小朋友沿滑梯下滑时，重力势能怎么变化？3.小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能的变化与参考平面的选取有关吗？4.重力势能变化取决因素？与重力以外的力有无关系？四、弹性势能（i）【知识预习】1.弹性势能的定义：发生的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。2.弹性势能大小的相关因素：和。势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。3.弹力做功与弹性势能的变化的关系：弹簧弹力做正功,弹簧的弹性势能减小;弹簧弹力做负功,弹簧的弹性势能增大。（ii）【思维深化】1.“弹性势能”概念（1）发生形变的弓对飞出的箭是否做功？说明弓有什么能？（2）发生形变的杆对运动员是否做功？说明杆有什么能？（3）水平面上把物块向左压弹簧一定距离后处于静止状态后释放物块,会看到什么现象?说明了什么?（2）弹性势能的大小与哪些因素有关呢？2.“弹性势能”变化（1）小朋友用力把弹簧拉长,小朋友对弹簧做什么功?弹簧弹性势能如何变化?（2）弹性势能的变化的决定因素？与弹力做功的定性和定量关系？3．“弹簧弹力”功（1）“化变为恒”求拉力做功：W总＝F1Δl1＋F2Δl2＋…＋FnΔln。（2）弹簧弹力随形变量x的变化图线及围成面积的意义类比v­t图像的面积表示位移，F­x图像与x轴所围的面积表示，如图所示。所以当弹簧的形变量为x时，弹力做功W弹＝。（3）弹性势能的大小：Ep＝－W弹＝eq\f(1,2)kx2【典型例题】【例1】天津之眼，即天津永乐桥摩天轮，是世界上唯一建在桥上的摩天轮。永乐桥摩天轮的直径为110米，到达最高点时，距离地面的高度可达到120米左右，相当于35层楼的高度，能看到方圆40公里以内的景致，是名副其实的“天津之眼”。设一位乘客质量为60kg，当他乘坐摩天轮从最高点转到最低点的过程中，求：重力对他做的功。重力加速度为g=10m/s2。【例2】质量为3kg的物体放在高4m的平台上，g取10m/s2，求：(1)物体相对于平台表面的重力势能是多少？