(共19张PPT)
第一章
功和机械能
第4节
势能及其改变
问题与目标
1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。知道重力势能具有相对性和系统性；
2、能推导并理解重力做功与路径无关的特点；
3、知道重力势能的变化与重力做功的关系，并能解释生产生活中的有关问题；
4、了解弹性势能变化与弹力做功的关系，并能解释实际问题；
5、能借助实验探究重力势能和弹性势能与哪些因素有关，体会科学探究的过程，感受发现物理规律的乐趣。
松软的白雪给人以恬静、美丽的印象。然而发生雪崩时，雪会以排山倒海之势摧毁沿途的一切，给自然界和人类带来灾难。山村的村民在雷雨季节，也要担心泥石流的危害。泥石流和雪崩破坏力强大是由于泥沙和积雪处在一定高度而具有巨大的能量。这种能量有什么特点？它与积雪所处的高度有什么关系？与重力又有什么关系？
雪崩
泥石流
一、重力势能
物理学中，把物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。
重力势能可能与那些量有关？
如果轻重不同的石头从同一高度落下来砸到沙地上，你想一想会出现什么现象呢？同一块石头从不同高度落下来，砸到沙地上，又会出现什么现象呢？
重力势能应该与物体的重力大小、所处的高度有关。
1.定义：物体的重力mg与其所处位置的
高度h的乘积mgh，叫作重力势能。
2.表达式：Ep=mgh。
3.重力势能为标量。
4.重力势能的单位：焦耳（J）
1J=1kg·m/s2·m=1N·m。
如图所示，以地面为参考平面，计算小球在1和2位置的重力势能。(m=10kg，h1=3m，h2=1m，g取10m/s2)
小球1
小球2
二、重力做功与重力势能改变的关系
【教师】我们知道，滑雪者靠重力可沿山坡滑下。下面，我们通过对滑雪者滑雪模型的建构，进一步探索重力做功与重力势能改变的关系。
首先，建构滑雪者及其滑雪过程的物理模型。将滑雪者视为质量为m的物体（质点），物体从A点滑向C点，位移为l，与竖直方向的夹角为θ，A点的高度为h1，C点的高度为h2。物体从A点到C点过程中，重力做功为多少？
根据功的定义，物体从A点到C点过程中，重力做功为：
上式的结果正好等于物体从A点竖直下落到B点过程中重力所做的功。这表明，从A点到B点和从A点到C点，虽然路径不同，但重力做的功是相同的。
理论上可证明，无论物体沿哪条路径下滑，其重力做功皆为
。由此可知，重力做功与始末位置的高度差有关，与路径无关。因此，滑雪者无论沿什么路线下滑，无论雪坡平缓还是陡峭，只要其始末位置的高度差相同，重力做功就相同。
总结：
重力做功与重力势能改变的关系是什么关系呢？
重力做功WG=Ep1－Ep2=－ΔEp式中，Ep1=mgh1，表示物体在初位置时的重力势能；Ep2=mgh2，表示物体在末位置时的重力势能。物体从高处下落的过程中，WG>0，重力做正功，Ep1>Ep2，重力势能减小；物体被举高的过程中，WG<0，重力做负功，即物体克服重力做功，Ep1思考：
重力势能的改变是由重力做功决定的：重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减小多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就增大多少。物体的重力势能值与参考平面的选取有关，是相对的；而重力势能的改变量与参考平面的选取无关。
总结：
三、弹性势能及其改变
在射箭比赛中，运动员的手一松开，拉开的弓在恢复原状的过程中就能把箭发射出去。可见，发生弹性形变的物体在恢复原状的过程中能够做功，说明它具有能量。物理学中，把物体因为发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。拉开的弓弦、上紧的钟
表发条等都具有弹性势能。想
一想弹性势能与什么因素有关？
弹性势能和重力势能一样，都与物体间的相对位置有关：重力势能与物体和地球的相对位置有关，弹性势能与发生弹性形变的物体各部分的相对位置有关。人们把这类由相对位置决定的能量称为势能。势能是存储于一个物体系统内的能量，不是物体单独具有的，而是相互作用的物体所共有的。
D
随堂训练
B
D(共15张PPT)
第一章
功和机械能
第3节
动能和动能定理
问题与目标
1、知道动能的大小和哪些因素有关，会根据动能的表达式计算物体的动能；
2、能基于观察和探究设计实验方案，探究力做功与动能改变的关系，并实施实验方案，采集数据，进行数据处理，得出结论；
3、能借助牛顿第二定律，推导出动能定理；
4、初步领会运用动能定理解题的优越性，理解做功的过程就是能量转化或转移的过程，会用动能定理解释处理有关实验问题；
5、知道动能定理可用于变力做功与曲线运动的情境，能运用动能定理计算变力所做的功。
城市中的龙卷风
台风席卷的社区
你遇到过极端天气吗？
物理学中把物体因运动而具有的能量称为动能。
动能的定义：
一、动能
人类利用动能已有很长的历史。现在，我们能更广泛、更有效地利用气流和水流的动能来进行发电等活动。
那么，物体动能的大小与哪些因素有关？让我们通过一个小实验来回顾初中物理介绍过的内容。
通过刚才的实验，我们可以看出小球通过撞击木块做功，使木块从静止开始运动，木块的动能从无到有，但木块不会一直运动下去，摩擦力会使木块逐渐停下来。
二、恒力做功与动能改变的关系
若外力对物体做功，该物体的动能总会增大吗？
若物体克服外力做功，该物体的动能总会减小吗？做功与动能的改变之间究竟有什么关系？
思考：
拉力做功与小车动能改变量的关系如何？
思考：
拉力做正功时，小车动能增加；拉力做负功时，小车动能减小；拉力做功的数值大小与小车动能改变量的数值大小相同
三、动能定理
运用牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律，可推导出恒力对物体做功与物体动能改
变的关系。
设一个物体的质量为m，初速度为v1，在与其运动方向相同的合外力F的作用下经过一段位移s后，速度增加到v2。根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律
可得
用W表示合外力F在这一过程中所做的功，用Ek1表示物体的初动能
，用Ek2表示物体的末动能
，于是有W=Ek2－Ek1
上式表明：合外力对物体所做的功等于物体动能定变化量。这个结论叫作动能定理。
思考问题：合力做的功应该怎样求解呢?
合力做功有两种求解方法，一种是先求出物体受到的合力，再求合力做的功，一种方法是先求各个力做的功，然后求出各个力做功的代数和。
思考问题：我们推导出来的动能定理，是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下推出的。动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况，该怎样理解?
当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，我们仍然采用过去的方法，把过程分解为很多小段，认物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理。动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况。
思考问题：如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义?
如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示合力做的功。
课堂练习
B
5
5
A
