3. 势能ppt配套教案板书设计

第七章

机械能守恒定律

第4节

重力势能教学设计

一、教材分析

通过对重力做功的分析找到重力势能和那些物理量有关，并了解有关重力势能的一些特性

二、教学目标与核心素养

物理观念：理解重力势能与零势能面的选择有关，是一个相对物理量，大小取决于到零势能面的高度；

科学思维：通过重力做功和重力势能的变化关系，推导出重力势能的表达式，体验推导过程中获得新知的乐趣；

科学探究：通过高度的变化来探究重力势能与重力做功之间的关系，探究知道重力做功与路径无关；

科学态度与责任：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。

三、教学重难点

1、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。

2、教学难点：

重力势能的系统性和相对性。

四、课前准备

准备上课要用到的教具，让学生进行一定的预习

五、教学过程

（一）引入新课

思考：图片中小和尚与水缸的位置关系，如果把水缸放到他的头上会有怎样的结果？

学生：积极讨论，幽默的方式引入新课

分析：由于水缸被举高了，它随时会掉下来，伤害到小和尚

过度：图片的在进一步引入，知道了有重力势能的概念

（二）新课教学

1、初中和高中的对比：

初中：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？本节课我们就来学习这个问题。

高中怎样研究能量：

功是能量转化的量度

2、重力做功

根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A到B过程中重力所做的功。

A

Δh

Δh

θh1

L

Δh

θ

L

B

h1

h1

h2

h2

h2

过程图1、2结果为：Wmg=mgh=mgh1-mgh2

过程图3：物体沿任意路径向下运动情况，学生会感到困难。在分析过程中要体现出极限思想，主要强调的是科学方法。思路为：逐步提出问题，引发学生思考并逐步进行分析计算。

（1）物体沿曲线运动，就已有的知识，重力做功能求出吗？（不能）怎么办？

（2）想一想我们能够解决的是什么样的情况？（物体沿直线运动过程重力做功，可以根据过程1、2的计算结果进行计算。）

（3）回忆前面学习过的方法，可不可以变曲为直呢，怎么变？（运用功的定义）

（4）怎么样来进一步计算重力的做功？（W=mgLcosθ）

结果为：Wmg=mgh=mgh1-mgh2

。

结论：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，而跟物体运动的路径无关。

2、重力势能

重力势能应该与那些量有关？如果轻重不同的石头从同一高度下来砸到脚上，感觉怎样？同一块石头从不同高度下来，砸到脚上，感觉又如何？分析出重力势能应该与重力、高度有关。

分析表达式：Wmg=mgh=mgh1-mgh2重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与终点的mgh2两者之差，观察重力mg与所处位置的高度h的乘积“mgh”看出，（1）与重力做功密切相关；（2）随高度变

化而变化，恰与势能的基本特征一致。这是一个具有特殊意义的物理量。

（1）定义：地球上的物体具有的和它的高度有关的能量，叫做重力势能。

（2）表达式：Ep=mgh，即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

（3）重力势能为标量。

21 J=1 kg鬃m/sm=1 Nm

（4）单位：3、重力势能的变化和重力做功的关系

从两个方面来考虑：

定性分析图中小球从1→2和从2→1过程中，重力做功情况，重力势能变化情况？

定量分析重力势能的变化和重力做功的关系？

分析：Wmg=

mgh1-mgh2

式中：Wmg为重力做功；EP1=mgh1为初位置的重力势能；EP2=mgh2为末位置的重力势能。

重力势能的变化表示为：总结：

（1）物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；

（2）物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。

（3）重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。

4、重力势能的相对性

：

mg=-（EP2-EP1）=-EPEP=

EP2-

EP1

则：W

。

A

h1

6J

- 4J

10J

减少10J

h2

0

10J

减少B

总结：（1）参考平面上，EP=0；

（2）参考平面的选取一般以研究问题的方便为原则。

（3）对选定的参考平面而言：

上方：h＞0，EP>0；

EP<0，表示物体这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。

下方：h＜0，5、重力势能的系统性

我们一直在讲某物体的重力势能，是不是准确呢？由重力做功与重力势能的关系、重力的产生看，如果没有地球，就谈不上重力势能，因此，严格说，重力势能是地球与物体这一系统所共有的，不是物体单独所有的，通常说某物体的重力势能是多少，只是一种简化的说法。

6、课堂小结

（1）重力做功：与起点和终点的位置有关．与物体的路径无关．

（2）重力势能：物体的重力势能等于它所受的重力和所处高度的乘积．

（3）重力势能的相对性

重力势能与参考平面的选取有关．但重力势能的变化量与参考平面的选取无关．

（4）重力势能的系统性

势能是物体和地球所共有的．

六、教学反思

本节课内容既是重点又是难点，学生在一节课内不容易全面理解和掌握，教学中不宜追求多而全，可以在后续课程中逐渐理解与加深。教学过程中可以多举身边的实际例子，由简单的现象如自由落体等进行分析，便于得出结论，学生也容易接受。教法上教师应充分调动学生的思维，使学生始终处于学习的主体，激发探究意识和学习的积极性。