3. 势能课堂实录【1】

第3节 势

能

教学目标

1、理解重力势能的概念，掌握重力势能的计算公式。

2、理解重力做功和重力势能的关系。

3、理解弹性势能的概念和弹性势能的大小。

重点：

重力势能的公式及应用；重力做功与重力势能的关系。

难点：

重力势能的相对性。

教材分析

本节是教科版高一物理必修2第四章第3节内容，是第一次定量地研究能量，它的研究方法将会对今后学习产生深远意义。对能量如何定义或度量，本节做出了分析，要求先阐述物理学中是通过功能关系来定义能量这一思想，让学生明白物体做功的过程就是能量转化的过程，促进学生今后无论遇到什么能量问题，皆可通过做功的角度来思考并解决。

学情分析

知识储备：在初中时学生已接触过重力势能的概念，应处于对重力势能、弹性势能和动能相互转化的定性分析上，通过前面的学习，已有计算功的概念，为本节新知识学习提供了知识储备。学生能力：本校学生基础比较薄弱，学习习惯也不是很好，需要教师充分分析解释，并促进他们的思考。

教学方法

讲授法、多媒体辅助法

教学过程

一、新课引入

通过投影展示打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里；高山上的大石头；世界第一的尼亚加拉大瀑布等情景。教师提问从刚才的画面中，同学们想到了什么? 学生回答：提问学生，让学生自由回答。

教师提问举高的重锤、大石头、瀑布等，这些物体在没有下落之前都具有能量，高处的物体凭借其位置而具有的能量，叫做什么能? 学生回答：重力势能。

二、新课教学：

教师引导那么如何定量地来表示重力势能的大小?是mgh吗?根据此实验，写成mgh2

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或1/2mgh等是否也符合要求?看来要定量表达重力势能还得做进一步的研究。

理论分析

问题：重力做功的特点

同一个人从某高楼第17层下到第8层，走楼梯和乘电梯两种方式重力对人做功相等吗？

一个质量为m的物体，可以从A沿三条不同路径到位置B，分别是直线AB、折线ACB和曲线APB，在三个路径移动时，重力对物体做功的大小相等吗？

重力做功：WG=mgh=mg(h1-h2)=mgh1-mgh2 重力做功的特点：重力对物体做的功跟路径无关，只与物体质量和始末两位置的高度差有关。

所以，这两种方式重力对人做功相等。

由式子：WG=mgh1-mgh2 可知，从功能关系的角度看，功是能量转化的量度。

WG表示重力对物体做的功，那么mgh1-mgh2应当表示物体某种能量的变化，即mgh应当是这种能量的表达式。这是什么能量呢？

它就是物体的重力势能，用

Ep表示，

即

Ep=mgh 物体的重力势能等于物体受到的重力和它的高度的乘积。

重力势能是标量。它的单位和功的单位相同，都是焦耳，符号

为

J . 问题：重力做功与重力势能变化的关系

根据重力势能的表达式，重力做功可以表示为初末位置重力势能的差值。

板书WG= Ep1-Ep2

由此可以看出重力做功可以使重力势能发生变化：重力做功与重力势能的变化关系如下。物体下落，重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力对物体做的功；物体上升，重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力做的功。所以说重力势能的变化量与重力做功的正负号相反；用公式表示应该为WG=-△EP= Ep1-Ep2

问题：重力势能的相对性

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讨论有一句歌词：山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道哪棵更高，你能帮忙说明哪棵树更高吗?歌词说明了一个什么问题? 教师引导高度具有相对性：追问那么重力势能有没有相对性呢?我们在研究一个物体重力势能时应该怎么办?教师引导选择一个参考平面，设在这个平面上物体的重力势能为零。

举例：一只花盆从16楼窗台落地，分别以地面、16楼、3楼为参考平面，计算花盆在窗台和地面时的重力势能及它们之间的重力势能差值。学生讨论探究根据上题给出数据(可列表)能总结出什么规律?(分组讨论、交流，教师引导总结) 总结规律：

A重力势能具有相对性(相对于不同的参考平面重力势能的大小不同)，确定了参考平面，物体重力势能才有确定值。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。

B重力势能的正负含义：重力势能是标量，只有大小没有方向，正号表示物体在参考平面的上方；负号表示物体在参考平面的下方。

C重力势能的变化与零势能面的选取无关，具有绝对性，事实上在与重力势能相关的问题中，有价值的是势能的差值。

问题：势能是系统所共有的

教师重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的引力作用；没有地球对物体的引力作用就没有重力势能。因此重力势能为地球与物体所共有。平常所说的某一物体的重力势能，只是一种习惯的简化说法。事实上，任何形式的势能，都是系统内物体由于相互作用，因相对位置的变化而引起的。如分子势能、电势能，它们分别属于分子系统或电荷组成的系统。

课后测评

1、下列关于重力势能的说法中正确的是(

) A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定

B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大

C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能变小了

D．重力势能减小时，重力对物体做正功

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2、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法不正确的是

(

) A．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．地球上任何一个物体的重力势能都是一个确定值

D．重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取无关

3．我国发射的“神舟”七号飞船在绕地球45圈后，于2008年9月28日胜利返航，在返回舱拖着降落伞下落过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为(

) A．重力做正功，重力势能减小

B．重力做正功，重力势能增加

C．重力做负功，重力势能减小

D．重力做负功，重力势能增加

板书设计：

1．重力势能的概念

2．重力做功与重力势能变化的关系

（1）重力做的功等于重力势能变化量的相反值；表达式为：WG=-ΔEp

（2）当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少；减少的重力势能等于重力所做的功。

（3）当物体由低处运动到高处时，重力做负功（即：物体克服重力做功），重力势能增加；增加的重力势能等于克服重力所做的功。

3．重力做功和物体运动路径的关系：重力做功与路径无关，只跟初末位置高度差有关。

教学反思：

本节课内容不多但非常重要。对于势能的学习，应该紧紧抓住重力做功和对应势能的变化展开，以后有关势能的学习，都可以从这节课的学习方法中得到借鉴，例如弹性势能、分子势能，特别是电势能的研究，有很多类似的地方，所以这节课一定要加以重视。

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