课外读物课堂实录【1】

第四节

重力势能

教学目标：

1.知识与技能

1）理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算。

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

2.过程与方法

1）根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式

2）学会从功和能的关系理解和分析物理现象

3.情感、态度与价值观

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

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

教学难点：重力势能的系统性和相对性

教学过程：

（一）引入新课：观看雪崩图片

皑皑白雪给人以美丽、恬静的感觉；然而发生雪崩时，雪崩以排山倒海之势倾泻而下，所经之处对人类造成巨大危害。雪崩为什么会有这么大的破坏力呢？

这是因为大量的积雪聚集在高处，储存了大量的能量。当积雪下落时，这些能量就以做功的方式释放出来，所以破坏力相当大。

什么是重力势能呢? 学生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

今天我们就来学习重力势能的相关知识。

（二）新课教学：

1．探究重力势能和哪些因素有关

小实验：①一个梨子从不同高度落入手中，感觉…

②一个梨子和一根粉笔从相同高度落入手中，感觉…

学生总结：重力势能和高度、质量有关

2．重力做功

物体的高度发生变化时，重力要做功。物体被举高时，重力做负功；物体下降时，重力做正功。因此，认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。

①（问）如图7.4-1所示，设一个质量为m的物体，从高度是h1的位置，竖直向下运动到高度是h2的位置，这个过程中重力做的功多少？

（学生）答：WG＝mgh=mgh1－mgh2

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②（问）如图7.4-2所示，物体沿倾斜直线运动的距离是l，在这一过程中重力所做的功

（学生）答：WG＝mglcosθ

= mgh=mgh1－mgh2

③（思考）如图7.4-3所示，假设这个物体沿任一路径由高度h1的起点A，运动到高度是h2的重点B，这个过程中重力所做的功是多少？

方法点拨：我们把整个路径分成许多很短的间隔AA1，A1A2，A2A3……

由于每一段都很小很小，它们都可以近似地看做一段倾斜的直线，设每段小斜线的高度差分别是Δh1，Δh2，Δh3，…则物体通过每段小斜线时重力所做的功分别为mgΔh1，mgΔh2，mgΔh3,

…物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和，即

WG

=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+…=mg(Δh1+Δh2+Δh3+…) = mgh=mgh1－mgh2

重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关（高度差），而跟物体运动的路径无关。

物体所受的重力mg与它所处的高度h的乘积“mgh”，可能是一个具有特殊意义的物理量。

3．重力势能

mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力所做的功密切相关，另一方面它随着高度的变化而变化，它恰恰是我们要寻找的重力势能的表达式。

①重力势能：物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积

②重力势能的公式：Ep=mgh

③重力势能是标量，单位：焦耳，J 4．重力势能的相对性

脑筋急转弯：小明从五楼的窗户上跳下来为何平安无事？

答：向里跳到五楼的地板上

由于高度有相对性，所以重力势能也应该有相对性，我们在研究一个物体重力势能时应该怎么办?我们应该也选择一个参考平面，在这个平面上物体的重力势能值为零。

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。参考平面选取不同，重力势能的数值就不同。可见，重力势能具有相对性．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。选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力势能的问题，因为在有关的问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同。

5.重力做功与重力势能变化的关系：

我们用Ep1=mgh1

来表示物体在初位置时的重力势能，用Ep2=mgh2来表示物体在末位置时的重力势能，则WG＝EP1－EP2

学生讨论得到：当物体由高处向低处运动时，重力做正功，物体重力势能减少，也就是WG>0，Ep1>Ep2，重力做的功等于重力势能的减少；当物体从低处运送到高处时，重力做负功(或者说物体克服重力做功)，重力势能增加，也就是WG<0，Epl

6．重力势能的系统性

思考：重力势能是物体单独具有的吗?

重力势能应该是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。

（三）课堂总结：

（四）课堂练习：

（五）课后作业：问题与练习1、2、3

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