高中物理第四章3势能教案1教科版必修2

第3节势能
（1）三维目标
一、知识与技能
1 ．理解重力势能的概念
（1）知道重力对物体所做的功跟物体的运动路径无关．
（2）了解重力势能的概念，认识重力势能的表达式 E p＝mgh ，知道在国际单位制中，势能的单位是焦耳 (J) ，势能是标量．
（3）了解重力势能的相对性及势能差的不变性．
（4）掌握重力做功与重力势能变化的关系．
（5）了解势能是系统共有的．
2．理解弹性势能的概念，定性了解影响弹性势能的因素．
二、过程与方法
1．通过图片、实例和实验，多层次多角度了解势能的概念．
2．通过学生自主探究，运用功能关系导出势能的定义式，体验物理研究的科学思维方法．
三、情感态度与价值观
通过观察与思考，将所学的概念联系自然、生活、科技，体会从生活到物理、从物理走向自然、社会的过程．
培养合作的精神，学会与人交流．有将自己的见解与他人交流共享的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯．
（2）教学重点
重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系.
（3）教学难点
重力势能的概念及其相对性．
（4）教学建议
本节在全章中起着承上启下的作用，是为进一步学习动能定理、机械能守恒定律这两个最重要的定理做准备的．采用情景创设、想象、猜测、推理的方法，让学生通过观察、讨论、交流及理论探究等方式了解机械能的种类、大小和特点．例如：根据牛顿运动定律和功是能的量度推导动能大小的数学表达式；在“讨论交流”中要解决“重力做功与路径无关”；教师系统规范地对重力势能做出表述，并进一步从两个方面探究重力做功与重力势能变化的关系，使学生逐步建立用能量的观点分析、解决物理问题的思维方式．在举例上突出实例与情景的体会，在弹性势能部分，新教材采用了“机械钟内弹簧片”的实例，较原教材的“弹簧”更贴近生活．正文内容增加了“势能是系统所共有的”．
本节的学习任务共分为三部分，包括重力势能、弹性势能的概念学习和“势能是系统所共有的”．其中对重力势能概念的学习是本节的重要任务，需要通过情境设置、定性分析、实验体验、理论推导、特点分析和实例应用等环节层层深入，学生对重力势能的认识通过本节的学习得以深化和丰富，为进一步学习动能定理打下基础．
新课导入设计
导入一
〖师〗提出问题：结合教材插图和以下图片，体会什么物体具有重力势能．
〖生〗观察思考，总结归纳
教师活动学生活动
引入新课（创设情境，引出课题，激发学生的求知欲。

）1．(多媒体播放视频)把木桩打进地里，
石头从山上滚下来，苹果自高处下落；
飞机投弹等等。

2．提出问题：从刚才的画面中，同学们
想到了什么？从做功和能量转化的角度
分析问题。

认真观看视频后，根据初中学过的重
力势能知识讨论得出：重锤把木桩打
进地里；苹果自高处下落；飞机投下
的炸弹等物体下落过程中它们受到的
重力对它们做了功。

据功和能的关系，
既然重力做了功，表明这些物体在没
有下落之前具有能。

因为一个物体能
够对外做功，具有做功的本领，所以
这个物体具有能量。

导入二
用投影片出示本节课的学习目标
1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.
2.理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关.
3.知道重力势能的相对性.
4.了解弹性势能.
学习目标完成过程：
一、复习导入
教师：打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里，为什么?学生：因为重锤具有重力势能.
教师：那么什么是重力势能?
学生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.
演示实验：
在一个透明的玻璃容器内装上沙子.
实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.
实验二：用大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.
学生回答观察到的现象：
在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大.
在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度大.
教师：通过上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.
引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢?
板书课题：重力势能
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．利用函数图像是一种解决物理问题的常用方法。

某同学利用传感器探究一玩具车沿某一路段做直线运动的性质，从t=0时刻开始计时得到了的图像.如图所示，由此可知
A．玩具车做速度为-3m/s的匀速直线运动
B．玩具车做变加速直线运动
C．玩具车做匀加速直线运动，初速度大小为2m/s
D．玩具车做匀加速直线运动，加速度的大小为1.5m/s2
2．在同一高度将质量相等的三个小球以相同的速率分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力。

从抛出到落地关于三个小球判断正确的是
A．运动时间相同
B．落地时的速度相同
C．落地时重力的瞬时功率相同
D．落地时的动能相同
3．如图甲所示，木块A和B用一个轻质弹簧连接，竖直放置在水平地面上，最初系统静止。

现用力缓慢拉木块A直到木块B刚好离开地面，测得木块B对地面的压力N相对应两木块之间的距离L，作出N-L图象如图乙，下列说法正确的是（）
A．图象中的数值等于木块B的重力
B．图象中表示弹簧的自然长度
C．图线斜率的绝对值表示弹簧的劲度系数
D．图线与横轴间围成的三角形面积的数值等于地面对系统做的功
4．三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。

球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F。

现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变。

由此可知( )
A．n=6 B．n=5 C．n=4 D．n=3
5．如图，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.4kg，在该平面上以m/s、与导线成60°角的初速度运动，最后达到稳定状态，这一过程中
A．金属环受到的安培力与运动的方向相反
B．在平行于导线方向金属环做减速运动
C．金属环中最多能产生电能为0.8J
D．金属环动能减少量最多为0.6J
6．如图所示，一宽40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的速度v＝20 cm/s匀速通过磁场区域.在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻t＝0，正确反映感应电流随时间变化规律的图象是( )
A．B．
C．D．
二、多项选择题
7．关于分子动理论，下列说法正确的是_____________
A．扩散现象说明物质分子永不停息做无规则运动
B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故
C．布朗运动是指悬浮在液体里的微小颗粒的运动
D．两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做内能
E．已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为N A，则该气体分子之间的平均距离可以
表示为
8．如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为1100，次级线圈的匝数为55，初级线圈两端a、b接正弦交流电源，在原线圈前串接一个电阻的保险丝，电压表V的示数为220V，如果负载电阻，各电表均为理想电表，则
A．电流表A的示数为1A
B．变压器的输出电压为5.5V
C．保险丝实际消耗的功率为1.21W
D．负载电阻实际消耗的功率为22W
9．2016年2月6日,台湾高雄市发生6.7级地震,震源深度为15km。

如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为4km/s,已知波沿x轴正方向传播,某时刻刚好传到N处,如图所示,则下列说法中正确的是（）
A．从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过3.75s
B．从波传到N处开始计时,经过t=0.03s位于x=240m处的质点加速度最小
C．波的周期为0.015s
D．波动图象上M点此时速度方向沿y轴负方向,经过一段极短的时间后动能减小
E. 从波传到N处开始,经过0.0125s,M点的波动状态传播到N点
10．某物体由静止开始作匀加速直线运动，加速度为a1，运动时间为t1；接着作加速度为a2的匀减速运动，再经t2速度恰好为零，物体在全程的平均速度可表示为（）
A．
B．
C．
D．
三、实验题
11．半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示．珠子所受静电力是其重力的3/4倍．将珠子从环上最低位置A点静止释放，则：
（1）珠子所能获得的最大动能是多少？
（2）珠子对圆环的最大压力是多少？
12．如图所示，AB是半径为R的光滑圆弧轨道。

B点的切线在水平方向，且B点离水平地面高为h，有一物体（可视为质点）从A点静止开始滑下，到达B点时，（重力加速度为g）。

求：⑴物体运动到B点时的速度；
(2)物体落地点到B点的水平距离x。

四、解答题
13．如图，竖直固定的倒U型导轨NNPQ，轨道间距L=0.8m，上端开小口与水平线圈C连接，线圈面积S =0.8m2，匝数N- 200，电阻r=15Ω。

质量m= 0.08kg的导体棒ab被外力水平压在导轨一侧，导体棒接入电路部分的电阻R=1Ω。

开始时整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。

r=0时撤去外力，同时磁感应强度按B=B o-kt的规律变化，其中k= 0.4T/s；t1=ls时，导体棒开始F滑，它与导轨问的动摩擦因数μ = 0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

其余电阻不计（重力加速度g= 10m/s2）。

求：
(1) 0-1s内通过导体棒的电流强度；
(2) t=0时的磁感应强度B0;
(3)若仅将磁场方向改为竖直向下，要使导体棒ab在0- Is内仍静止，是否需要将它靠在导轨的另一侧？扼要说明理由。

14．如图，直角坐标系xOy位于竖直平面内，其中x轴水平，y轴竖直。

竖直平面中长方形区域OABC内有方向垂直OA的匀强电场，OA长为l，与x轴间的夹角，一质量为m、电荷量为q的带正电小球可看成质点从y轴上的P点沿x轴正方向以一定速度射出，恰好从OA的中点M垂直OA进入电场区域。

已知重力加速度为g。

(1)求P点的纵坐标及小球从P点射出时的速度大小v0；
(2)已知电场强度的大小为，若小球不能从BC边界离开电场，OC长度应满足什么条件？
【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 C D C A D C
二、多项选择题
7．ACE
8．CD
9．BCE
10．ABD
三、实验题
11．（1）．（2）．12．（1）（2）
四、解答题
13．(1) (2) (3)不需要14．(1)；(2)
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．地球人造卫星A和B绕地球做匀速圆周运动速度分别和；两个比荷相同的带电粒子C和D，在同一匀强磁场中绕同一圆心分别作匀速圆周运动忽略重力，忽略两带电粒子间的静电力，速度分别为和，下列说法正确的是
A．，
B．，
C．，
D．，
2．如图所示，地球绕太阳的运动与月亮绕地球的运动可简化成同一平面内的匀速圆周运动，农历初一前后太阳与月亮对地球的合力约为F1，农历十五前后太阳与月亮对地球的合力约为F2，则农历初八前后太阳与月亮对地球的合力约为（）
A．F1+ F2
B．
C．
D．
3．2017年11月17日，“中国核潜艇之父”——黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑，下列有关核反应说法错误的是（）
A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力
B．重核裂变反应前后一定有质量亏损
C．，式中
D．铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小
4．在同一高度将质量相等的三个小球以相同的速率分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力。

从抛出到落地关于三个小球判断正确的是
A．运动时间相同
B．落地时的速度相同
C．落地时重力的瞬时功率相同
D．落地时的动能相同
5．某单摆由1 m长的摆线连接—个直径2 cm的铁球组成，关于单摆周期，以下说法正确的是( ) A．用等大的铜球代替铁球，单摆的周期不变
B．用大球代替小球，摆长会变化，单摆的周期不变
C．摆角从5°改为3°，单摆的周期会变小
D．将单摆从赤道移到北极，单摆的周期会变大
6．如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行。

现给小滑块施加一个竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有
A．小球对斜劈的压力保持不变
B．轻绳对小球的拉力先减小后增大
C．竖直杆对小滑块的弹力先增大再减小
D．对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大
二、多项选择题
7．如图所示，下列说法正确的是________
A．图甲中，P、Q是偏振片，M是光屏，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏M上的光亮度将会变化，此现象表明光波是横波
B．图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到双缝间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定能产生电磁波
D．利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
E. 人站在路边，一辆汽车响着喇叭从人身边疾驰而过，人听到喇叭的音调会由低变高
8．如图，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后，上下边缘分别为a、b可见单色光，则（________）
A．a为紫光，b为红光
B．玻璃对a光的折射率比b光的大
C．a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度
D．a、b两束光通过同一单缝衍射装置形成的中央宽条纹，a光的宽
E.a、b两束光通过同一双缝衍射装置形成的干涉宽条纹，相邻条纹间距a光的较大
9．如图为模拟远距离输电的部分测试电路。

a、b端接电压稳定的正弦交变电源，定值电阻阻值分别为R1、R2，且R1＜R2，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且k＜1，电流表、电压表均为理想表，其示数分别用I和U表示。

当向下调节滑动变阻器R3的滑动端P时，电流表、电压表示数变化分别用△I和△U表示。

则以下说法正确的是（）
A．
B．
C．电源的输出功率一定减小
D．电压表示数一定增加
10．如图所示，在 xOy平面的第一象限内存在磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。

两个相同的带电粒子，先后从 y轴上的 P点（0，a）) 和 Q点（纵坐标 b未知），以相同的速度v0 沿x轴
正方向射入磁场，在 x轴上的 M 点（c，0）相遇。

不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，由题中信息可以确定( )
A．Q点的纵坐标 b
B．带电粒子的电荷量
C．两个带电粒子在磁场中运动的半径
D．两个带电粒子在磁场中运动的时间
三、实验题
11．如图所示，在折射率为n的玻璃平板上方的空气中有点光源S，点光源到玻璃板的上表面的距离为h。

从S发出的光线SA以入射角α入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出。

若沿此光线传播的光从光源S到玻璃板上表面的传播时间是在玻璃板中传播时间的一半，则玻璃板的厚度d是多少？
12．某物体做直线运动，它的x-t图像如图所示，运动过程中设向东为正方向。

求前2s的过程中物体的位移x和路程S.
四、解答题
13．一物块以一定的初速度沿足够长的斜面向上滑动，其速度大小随时间的变化关系图如图所示，取，求：
物块上滑过程和下滑过程的加速度大小，；
物块向上滑行的最大距离x；
斜面的倾角。

14．一长木板在水平地面上运动，在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度－时间图像如图所示。

己知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。

取重力加速度的大小g=10ｍ/s2.求：
（1）物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；
（2）从t=0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小。

【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 C B D D A D
二、多项选择题
7．ABD
8．CDE
9．ACD
10．ACD
三、实验题
11．
12．位移为x=－10m，方向向西；路程为S=30m
四、解答题
13．（1），（2）物块向上滑行的最大距离为1m（3）14．（1）0.20 ， 0.30 （2）s=1.125m。