高中物理第七章重力势能教案新人教必修
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4.重力势能
教材的地位和作用:
《重力势能》这节课的内容在整个章节中既是重点,又是难点。
新课标教材从重力的功以及与重力做功和重力势能变化的关系引入重力势能这一概念,一方面顺承前节“功”的概念的应用,另一方面促使功是能量转化的量度这一思想的生成,顺理成章,水到渠成。
学情分析:
1.高一学生认识事物的特点是开始从具体的形象思维向抽象的逻辑思维过渡,但思维还常常与感性经验直接相联系,仍需具体形象的图片画面来支持。
2.学生在初中时已接触过重力势能的概念,在高中阶段重点是定量的学习重力势能。
3.学生已学习了功的概念和计算方法,通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。
教学目标:
知识与技能目标:
1.理解重力做功与重力势能的关系,并能用这一结论解决一些简单的实际问题,知道重力做功与运动路径无关。
2.理解重力势能的概念,能用重力势能的表达式计算重力势能。
3.知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性,势能是系统共有的。
4.理解重力功是物体重力势能变化的量度。
过程与方法目标:
1.经历发散思维和理论探究归纳能力
2.体会用“实验法”和“理论推导”相互验证研究问题的方法
情感态度与价值观目标:
1.渗透从对生活中有关物理现象的观察,得到物理结论的方法,激发和培养学生探索自然规律的兴趣。
2.体验科学不仅仅是认识自然,挑战自然,更在于能动的改造自然。
教学重点:重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。
教学难点:重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。
教学环境与准备:电教室天士博教学课件导学案
教学过程:
1、导入新课
(展示图片一:)这是一幅美国内华达州亚利桑那陨石坑图片。
(展示第二组图片:)左边这幅图是俄罗斯“和平号”空间站坠落时燃烧时的图片,中间这幅是打桩机的重锤从高处落下能把水泥打进地里,右面这幅图中水力发电站为什么要修那么高的大坝?切身的例子,如果在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和5Kg的铅球,你的感觉有何不同?
估计同学们的心里肯定有了一个大大的疑问,为什么会有以上现象发生呢?其实这和一个物理量有关,“一个地球上的物体和高度有关的物理:重力势能”。
也就是这节课我们要探究的内容,学习了“重力势能”,我们心中的疑问就可以迎刃而解了!
多媒体投影展示新课题:重力势能及学习目标。
学生活动:积极思考,调动思维,进入新课。
2、推进新课
【第一环节】探究重力的功
创设情境,引导学生计算下列三种情况下重力做的功
通过前面的学习我们知道,能量的变化是通过做功实现的,所以要研究重力势能就要先了解重力做功。
需要强调的是第三种情况,要化曲线为直线,利用极限思想来解决。
极限法是物理研究的常用方法。
(1)第一种情况若物体从A点竖直下落到B点后,重力做的功是多少?
W G=mg△h =mgh1-mgh2
(2)第二情况,若物体是从A点沿斜面滑到与B点等高的C点,重力做的功又是多少?W G=mg△h =mgh1-mgh2
(3)第三种情况,物体从A点沿曲面滑到与B点等高的C点,重力做的功又是多少?
W G=mg△h =mgh1-mgh2
⑴⑵⑶
学生活动:分别派三个学生展示计算结果,小组讨论重力做功特点,学生代表发言得出结论:重力对物体所做的功与物体路径无关,只跟起点和终点的位置有关(设计意图:从具体情景入手,教师引导,学生自己推导,总结寻求重力做功的特点,培养学生的探究能力)
练习:设想你要从某座高楼的第10楼下到第3层,你可以乘电梯下,也可以沿楼梯走下。
两种方式下楼,重力对你做的功是否相等?
学生计算,得出结论
答案:相等 W G=mgh1-mgh2
【第二环节】探究重力势能
【步骤一】探究重力势能表达式
我们已经总结重力做功的表达式:W G=mg△h =mgh1-mgh2
可见mgh是一个有特殊意义的物理量。
我们初中探究过重力势能和哪些因此有关呢?mgh既和质量有关又和高度有关,和重力势能的特征基本一致,我们就把mgh叫重力势能,用Ep=mgh表示。
学生活动:让学生回忆,初中学过的重力势能和物体的质量和高度有关,(设计意图让学生做初高中知识的衔接,有助于接受新知识)
再引入重力势能变化量:△Ep=mgh2-mgh1
【步骤二】探究重力势能的相对性(举例说明)
A
学生讨论后有的回答mgh1,有的回答mgh(h1+h2),还有的回答是0,(设计意图,是让学生意识到高度具有相对性,所以重力具有相对性)
(继续探究:)所以在确定物体重力势能时要选取零参考面:在参考平面以上势能为正;在参考平面以下势能为负。
正的势能大于负的势能。
(1、参考平面:重力势能总是相对于某个水平面来说的,这个水平面叫参考平面。
在参考平面,重力势能为0.
2、参考平面的选择:选择哪个水平面作为参考平面,可视研究问题的方便而定,通常选择地面作为参考平面。
)
学生认识到重力势能有正有负,正负代表大小。
(这是本节的难点)
【步骤三】:
讨论:天花板至灯的距离、灯距桌面的距离以及桌面到小球的距离均为1米,小球和灯的质量均为1kg,问题:
1.分别以地板和天花板为参考平面讨论灯的高度
2. 以桌面为参考平面讨论灯的高度及重力势能,小球的高度及重力势能
学生活动:通过以上问题的讨论充分认识了h和Ep具有相对性
【第三环节】势能是系统所共有的
设问:重力势能是谁的?
学生会想当然回答是物体m的
设问:如果没有地球,还有重力势能吗?
学生豁然开朗:原来重力势能是地球和物体组成的系统所共有的
(设计意图:设置问题,引发思维冲突,学生不断思考,讨论,加深对问题的认识,突破本节难点。
激发学生对科学探究的的兴趣。
)
【第四环节】通过典型例题讨论下一个知识点:W G 和Ep 的关系
质量0.5kg的小球,从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点,桌面高h2=0.8m,请按要求填写下表(g=10m/s2)
1
h
2
A
B
参考平面小球在A点
重力势能
小球在B点
重力势能
下落过程小
球重力做功
下落过程小
球重力势能
学生总结:
A、选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
B、对一个确定的过程,W G和△E P与参考平面的选择无关
学生思考后有的回答:W G=-△Ep(有的学生心里存有疑问)
学生通过自已的证明发现:
W G=mgh1-mgh2
△Ep=mgh2-mgh1
以上关系的确成立,消除了心里的疑问
通过对几个基础问题的训练,巩固了学生对W G 、Ep和△Ep几个知识的认知
高考链接
1、关于重力做功和物体的重力势能,下列说法正确的是()
A、当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少;
B、物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加;
C、地球上物体一个物体的重力势能都有一个确定值;
D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
2.一个质量为0.5kg的小球,从5m高处自由下落,着地后反弹起1m,取地面为参考平面,并取g=10m/s2,则()
A.初、末位置物体的重力势能分别为25J和-5J
B.在下落和反弹过程中重力做功分别为25J和5J
C.由初位置到末位置重力做功20J
D.重力做的功等于末位置重力势能减初位置的重力势能
学生对本节课的新知识得到了巩固和提高(设计意图:面对高考)
课堂小结
由学生进行小结(设计意图一是检查上课内容的落实情况,另一方面便于建构本课知识体系,培养学生的归纳概括能力。
)
教学反思
本节课我使用天士博白板的以下功能:投影功能,随时点击就可以显示预设的画面。
激光笔对板书内容强调作用,画图功能,拉幕功能。
更重要的在物理课堂上,把白板变成了黑板,和学生一起进行了无限制的书写交互功能,可以擦除重写,更改颜色,画图极为方便。
对本节课我的体会和反思如下:
1、使用白板展示图片,引入概念:这一阶段主要通过白板课件展示图片创设情景,联系生活,能激发学生的学习兴趣及对引入的物理概念的认同感。
2、使用电子白板实现以学生为主体,重视科学探究过程
本节课让学生经历从提出问题→猜想→研究实践→结论的科学探究过程,通过经验与理性思维的碰撞,展现出了清晰的知识构建过程,避免了知识的简单给予与堆砌,使探究贯穿始终。
在探究重力做功表达式环节中,找三名学生前去推导三种情况下重力做功,他们的推导过程和结果都留在了白板上,然后我用激光笔功能圈定三个结果,学生很容易看出三个结果的共同点并顺利总结出重力做功的特点。
交互白板可以记录下白板上发生的教师教学和学生学习过程的所有细节,这一功能可以使学生随时复习课堂教学过程中的每个环节,避免学生平时来不及记录的情况。
3、利用电子白板增强学生的注意力和理解力,凸显“通过做功研究能量的思想”
能量的概念十分抽象而功的概念比较具体,也容易量度。
在物理学中人们总是通过做功了解能量的变化,从而认识能量。
这节课在探究重力势能表达式时再一次突出这个思想。
白板操作工具中独有的
拖放功能、照相功能、隐藏功能、拉幕功能、涂色功能、匹配功能、板擦功能、即时反馈功能以及聚光灯功能等,更加提高了视觉效果,更加有利于激发学生的兴趣,调动学生多元智能积极参与课堂探究。
4.再次体会无限逼近、以直代曲的科学方法
研究物体沿任意路径运动时重力做功,启发学生运用无限逼近,以直代曲的极限方法得出重力做功的特点。
一种科学方法需要让学生多次体会,才能真正掌握。
这种极限方法在新教科书上多次出现,也是出于这种考虑。
当然,我自己觉得对电子白板的使用功能掌握的还远远不够,还有待加强,我将尽力在最短的时间内学习,进而能够比较熟练地操作电子白板,将其正常运用在日常教学中。
希望能尽自己最大的努力,丰富课堂,争取使每节课都能上的生动精彩!
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.已知氢原子的基态能量为- E1,激发态能量,其中n
=2,3,4…,用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。
有一氢原子处于n=3的激发态,在它向低能态跃迁时,可能辐射的光子的最大波长为()
A.B.
C.
D.
2.嫦娥四号探测器平稳落月,全国人民为之振奋。
已知嫦娥四号探测器在地球上受到的重力为G1,在月球上受到月球的引力为G2,地球的半径为R1,月球的半径为R2,地球表面处的重力加速为g。
则下列说法正确的是
A.月球表面处的重力加速度为
B.月球与地球的质量之比为
C.若嫦娥四号在月球表面附近做匀速圆周运动,周期为
D.月球与地球的第一宇宙速度之比为
3.小陈在地面上从玩具枪中竖直向上射出初速度为v0的塑料小球,若小球运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比,小球运动的速率随时间变化的规律如图所示,t1时刻到达最高点,再落回地面,落地速率为v1,下列说法中正确的是()
A.小球上升过程中的平均速度大于
B.小球下降过程中的平均速度小于
C.小球射出时的加速度值最大,到达最高点的加速度值为 0
D.小球的加速度在上升过程中逐渐减小,在下降过程中也逐渐减小
4.小船渡河时,船头指向始终垂直于河岸,到达河中央恰逢上游水电站泄洪,使水流速度变大,若小船
保持划船速度不变继续渡河,下列说法正确的是()
A.小船要用更长的时间才能到达对岸
B.小船到达对岸时间不变,但位移将变大
C.因小船船头始终垂直河岸航行,故所用时间及位移都不会变化
D.因船速与水速关系未知,故无法确定渡河时间及位移的变化
5.下列有关热学知识的叙述中,正确的是。
A.布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分子的无规则热运动
B.随着分子间距离的增大,分子间的引力和斥力都减小
C.晶体沿不同方向的物理性质是一样的,具有各向同性
D.一定质量的理想气体在等温变化过程中,内能一定不变
E. 一定条件下,热量也可以从低温物体传递给高温物体
6.电荷从静止开始只在电场力作用下的运动(最初阶段的运动),则电荷( )
A.总是从电势高的地方移到电势低的地方
B.总是从电场强度大的地方移到电场强度小的地方
C.总是从电势能大的地方移到电势能小的地方
D.总是从电势能小的地方移到电势能大的地方
二、多项选择题
7.如图甲所示,质量为1 kg的小物块,以初速度v0=11 m/s从θ=53º的固定斜面底端先后两次滑上斜面,第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力F,第二次不施加力,图乙中的两条线段a、b分别表示施加力F和无力F时小物块沿斜面向上运动的v-t图线,不考虑空气阻力,g=10 m/s2,sin37º=0.6,
cos37º=0.8,下列说法正确的是()
A.有恒力作用时,恒力F做的功是6.5 J
B.小物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C.有恒力F时,小物块在整个上升过程产生的热量较少
D.有恒力F时,小物块在整个上升过程机械能的减少量较少
8.如图,两电荷量分别为Q(Q>0)和-Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧,a点位于x轴上O
点与点电荷Q之间,b位于y轴O点上方。
取无穷远处的电势为零,下列说法正确的是
A.b点的电势为零,电场强度也为零
B.正的试探电荷在a点的电势能大于零,所受电场力方向向右
C.将正的试探电荷从O点移到a点,必须克服电场力做功
D.将同一正的试探电荷先后从O、b点移到a点,后者电势能的变化较大
9.如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为U的灯泡A和B。
当输入电压为5U时,两灯泡均能正常发光。
下列说法正确的是
A.原、副线图匝数比为1︰4
B.原、副线圈匝数比为4︰1
C.灯泡A、B的额定功率功率之比为1︰4
D.灯泡A、B的额定功率功率之比为4︰1
10.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,杆与水平方向夹角为
,圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连,弹簧的另一端固
定在地面上的A点,此时弹簧处于原长h,让圆环沿杆由静止滑下,滑到杆的底部时速度恰好为零,在环下滑过程中
A.圆环和地球组成的系统机械能守恒
B.当弹簧垂直光滑杆时,圆环的速度最大
C.弹簧的最大弹性势能为mgh
D.弹簧从竖直位置转过角过程中,弹簧对圆环的作用力先
做负功后做正功,总功一定为零
三、实验题
11.如图所示电路,电动机的线圈电阻是1Ω,电动机工作时电压表的示数是12V,电池组的电动势是22V,内电阻是1Ω,电阻器R的阻值为4Ω。
求:电动机输出的功率。
12.如图所示,传送带与水平面之间的夹角,其上A、B两
点间的距离L=5m,传送带在电动机的带动下以的速度匀速运动现将一质量 m=10kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点,已知小物体与传送之间的动摩擦因数,在
传送带将小物体从A点传送到B点的过程中,求:(取)
(1)物体从A到B运动的时间
(2)传送带对小物体做的功;
四、解答题
13.如图所示,一个质量m=2 kg的滑块在倾角为θ=37°的固定斜面上,受到一个大小为40 N的水平推力F作用,以v0=20 m/s的速度沿斜面匀速上滑。
(sin 37°=0.6,取g=10 m/s2)
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数;
(2)若滑块运动到A点时立即撤去推力F,求这以后滑块再返回A点经过的时间。
14.如图所示,以8m/s匀速行驶的汽车即将通过路口,绿灯还有2s将熄灭,此时汽车距离停车线18m。
该车加速时最大加速度大小为2m/s2,减速时最大加速度大小为5m/s2。
此路段允许行驶的最大速度为12.5m/s,试通过分析、计算说明:
(1)如果立即做匀加速运动,在保证汽车不超速的前提下,绿灯熄灭前汽车能否通过停车线?
(2)如果立即做匀减速运动,汽车能否在到达停车线之前停下?
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7.BD
8.BC
9.BC
10.CD
三、实验题
11.20W
12.(1)5.2s (2)255J (3) 270J 四、解答题
13.(1)0.5;(2)
14.(1)能通过停车线(2)能停在停车线前
高考理综物理模拟试卷
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一、单项选择题
1.两块竖直放置的平行正对的金属板构成一个平行板电容器。
电容器左板接地,右板与静电计相连,在距离两板等距离的A点处有一个带电小球在静电力与细绳牵引下处于静止状态。
若将左极板向右移动靠近A点后系统再次平衡,下列说法中正确的是()
A.若带电小球仍处在A点处不移动,小球所受静电力增加
B.验电器指针偏角变大
C.带电小球的电势能减小
D.带电小球将向右移动
2.矩形线框与理想电流表、理想变压器、灯泡连接电路如图甲所示.灯泡标有“36 V 40 W”的字样且阻值可以视作不变,变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1,线框产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示.则下列说法正确的是( )
A.图乙电动势的瞬时值表达式为e=36 sin(πt)V
B.变压器副线圈中的电流方向每秒改变50次
C.灯泡L恰好正常发光
D.理想变压器输入功率为20 W
3.如图所示为A、B两部分理想气体的V﹣t图象,设两部分气体是质量相同的同种气体,根据图中所给条件,可知()
A.当t=273.15℃时,A气体的体积比B气体的体积大0.2m3
B.当t A=t B时,V A:V B=3:1
C.当t A=t B时,V A:V B=1:3
D.A、B两部分气体都发生等压变化,它们的压强之比p A:p B=3:1
4.托卡马克(Tokamak)是一种复杂的环形装置,结构如图所示。
环心处有一欧姆线圈,四周是一个环形真空室,真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。
当欧姆线圈中通以变化的电流时,在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场,将真空室中的等离子体加速,从而达到较高的温度。
再通过其他方式的进一步加热,就可以达到核聚变的临界温度。
同时,环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流,与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场,在真空室区域形成闭合磁笼,将高温等离子体约束在真空室中,有利于核聚变的进行。
已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,下列说法正确的是
A.托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的
B.极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体
C.欧姆线圈中通以恒定电流时,托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变
D.为了约束温度为T的等离子体,所需要的磁感应强度B必须正比于温度T
5.据报道,美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其它行星逆向运行的小行星,代号为。
该小行星绕太阳一周的时间为
年,直径千米,其轨道平面与地球轨道平面呈的倾斜。
假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动,则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为
A.B.
C.
D.
6.如图所示,一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登。
由于身背较重的行囊,重心上移至肩部的O点,总质量为80kg,此时手臂与身体垂直,手臂与岩壁夹角为53°,则手受到的拉力和脚受到的作用力分别为(设手、脚受到的作用力均通过重心O,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)()
A.640N 480N B.480N 640N C.480N 800N D.800N 480N
二、多项选择题
7.一列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图所示,质点A与质点B相距2m,A点速度方向沿y轴正方向;t=1.5s时,质点A第一次到达负向最大位移处。
该波的频率为___________Hz,该波的传播速度为___________m/s。
8.如图所示,一简谐横波在某区域沿x轴传播,实线a为t=0时刻的波形图线,虚线b为t=0.5s时刻的波形图线,虚线b与x轴交点P的坐标为x P=1m。
下列说法正确的是________。
(填正确答案标号。
选对1个给2分,选对2个给4分,选对3个给5分。
每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.t=0时刻P质点的位移为5cm
B.这列波的传播速度大小可能为30m/s
C.这列波的波源振动频率可能为2.5Hz
D.t=l.5s时刻P点一定处于波谷位置
E.若该波遇到宽度为6m的障碍物能发生明显的衍射现象9.如图甲所示,在光滑水平面上,轻质弹簧一端固定,物体
以速度向右运动压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量为
,现让弹簧一端连接另一质量为
的物体(如
图乙所示),物体以
的速度向右压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量仍为
,则( )
A.物体的质量为
B.物体的质量为C.弹簧压缩最大时的弹性势能为
D.弹簧压缩最大时的弹性势能为
10.现有两个完全相同的表头G,内阻R g=10Ω,满偏电流I g=0.1A。
现预将这两个表头改装成一个大量程的电流表和一个电压表,以下说法正确的是()
A.将表头串联一个140Ω的电阻就可以改装成0~15V的电压表;
B.将表头并联一个2Ω的电阻就可以改装成0~0.5A的电流表;
C.将表头改装为一个0~3A的电流表(表盘已改,即满偏时指针所指位置已标上3A)后进行校准时,发现标准电表示数为2.00A电流时,改装电表的示数为1.80A,产生此差异的原因可能是改装时并联的电阻稍小;
D.将改装好的0~3V的电压表和0~0.6A的电流表串联,通有适当电流(不烧表)时,电压表和电流表指针偏角之比为6︰1
三、实验题
11.如图所示,用一与水平方向成、F=50N的力拉一个质
量为m=10kg的物体在水平地面上由静止前进了后撤去.已知该物体与水平面间动摩擦因数,重力加速度
,,
,求撤去拉力后物体还能继续滑行的距离
.
12.某学习小组分别利用单摆测量重力加速度。
采用图甲所示的实验装置。
A.由于没有游标卡尺,无法测小球的直径d,实验中将摆线长作为摆长l
(1)实验得到的图象是______;
(2)小球的直径是______cm;
B.在测量摆长后,测量周期时,摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动,摆长略微变长,这将会导致所测重力加速度的数值______。
选填“偏大”、“偏。