1. 质点 参考系 空间 时间优秀教案内容

7.4

重力势能教案

一、【教学目标】

（一）知识与技能

1.理解重力势能的定义及定义式。

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。

（二）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上解释和分析物理形象。

（三）情感态度价值观

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。二、【教学重难点】

重点：重力势能概念的建立，重力做功与物体重力势能改变的关系。

难点：重力势能相对性。

三、【教学课时】

1课时

四、【教学方法】

讲授讨论法、探究法

五、【教学准备】ppt课件、橡皮

六、【教学过程】

（一）、创设情境，引入新课

展示图片1

教师：纷飞的雪花一直是大家的最爱，可漂亮柔软的白雪却会给人类带来灾难——雪崩，还有巨大的陨石坑，为什么会有如此大的能量，这又是什么能量呢？

学生：因为具有重力势能。

教师：可见，有些重力势能在自然界的能量的巨大的。

过渡语：既然自然界有些重力势能能量很大，那我们人类可以加以利用。

展示图片2

教师：水力发电站就是利用水的重力势能造福人类的。

小动画播放

教师：通过以上了解，我们知道重力势能与人类生活密切相关，我们只有认识自然，才能更好的改造自然。那么什么是重力势能呢？

学生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

教师：重力势能与什么因素有关呢？

1、同一橡皮从不同高度落到你手上的感觉。

2、同一高度质量不同的橡皮落到你手上的感觉。

学生：与高度和质量有关。

教师：同一高度，质量大的物体重力势能大；相同质量，高度越高，重力势能就越大。

引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢?是否与做功有关

板书课题：重力势能

（二）、启导互动，探究新课

重力做功

如图所示，物体从高为h1处运动到高为ｈ2处，运动的路径不同，讨论在这些运动过程中，重力所做的功是否相同. 学生：W1= mg(h1-h2)

W2=mglcosθ=mg(h1-h2)

教师：若第二个图中物体是沿一有摩擦的斜面下滑，重力做功会改变吗？

学生：不会，因为重力做功与其他力做功无关。

教师：计算沿任一曲线路径向下运动过程中重力做功。

学生有疑惑。

教师：这个问题困难在什么地方？

学生：因为物体运动的轨迹是曲线。

教师：我们怎样突破这个难点？（教师适时引导回答）

学生：可以把曲线看作由很多段小的直线组成。

教师：第三种情况下重力做功多少？

学生：W3=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+...

=mg(h1-h2)

教师：以上三个问题中有什么相同和不同之处？

学生：重力做功相同，运动路径不同。

教师：你能总结出重力做功的特点吗？

由此得到：重力所做的功只跟物体初位置的高度ｈ１和末位置的高度ｈ2有关，跟物体运动的路径无关。

教师：前边我们结合功和能的关系分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，而我们经过推导又得到重力所做的功等于ｍｇｈ这个量的变化，所以在物理学中就用ｍｇｈ这个式子来表示物体的重力势能. 重力势能

板书：EＰ＝mgh

单位EＰ表示焦（J）

物体的重力势能ｍ→物体的质量单位千克（kg）

ｇ→重力加速度→(米每二次方秒)s2/ｍ

ｈ→物体的高度→米（ｍ）

推导重力势能的单位：

2∵１kg·ｍ/s·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝１J ∴重力势能的单位是焦耳。

重力势能是标量

据重力做功与重力势能变化之间的关系进行讨论：

①教师：我们用EPmgh1来表示物体在初位置的重力势能，用EPmgh2来表示物体在末位12置的重力势能，则WGEPEP

12教师：前边我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少，那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系? 学生：重力所做的功等于物体重力势能的变化. 重力所做的功为：WG＝＝ｍｇ（ｈ１－ｈ２）

教师：一个质量为ｍ的物体分别竖直向上和竖直向下运动，它上升和下落过程中，重力分别做什么功?重力势能如何变化? 学生：上升过程中，物体克服重力做功(重力做负功).物体的重力势能增大. 下落过程中，重力做正功，物体的重力势能减小. ②学生讨论得到：

当物体由高处运动到低处时，ｈ１>ｈ2，WＧ>０

∴EPEP

12

当物体由低处运动到高处时，ｈ１<ｈ2，WＧ<０

∴EPEP

12③教师总结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功. 物体克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功. 讨论：

重力势能的相对性

教师：一个跳水运动员质量m，身高L,站在高为H的跳台上，则该运动员的重力势能为多大? 请四位学生配合做运动跳水实验，引导学生得到四个选项答案。

教师：同一个物体的重力势能，为什么会有不同的值呢? 学生：是由于所选高度的起点不同而造成的. 教师：我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面，第一位同学以运动员重心为参考水平面得到的重力势能为0，第二位同学是以跳台为参考平面，则重力势能为mgL2，第三位同学是以地面作mgL2为参考平面，得到的重力势能为mg(HL第四位同学以头作为参考平面，则重力势能为2)，板书：①参考平面的选取是任意的. ②选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的. ③通常选地面为参考平面. 学生分组谈论习题，并展示答案，给予评价。

重力势能的系统性

阅读课文最后一段,得到重力势能的系统性。

（三）、巩固练习

用投影片出示思考题：

1.关于重力做功和物体的重力势能，下列说法中正确的是

A.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少

B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零

C 相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能的问题

D.一个物体的重力势能从-5J变化到-3J，其重力势能变小了

2、如图所示，长为2L的轻杆的中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m、m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何

。

变化，变化了多少？

参考答案：

1.AC2系统重力势能减小

-mgL 【课堂小结】

本节课我们学习了：

一、重力做功：与起点和终点的位置有关．与物体的路径无关．

二、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．

三、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．

四、重力势能的系统性

势能是物体和地球组成的系统所共有的．

【板书设计】

§7.4重力势能

一、重力做功

二、重力做功与重力势能改变的关系

三、重力势能的相对性