3. 势能教学设计第二课时

4.3 势能

教学目标：

（一）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技术；

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，理解势能是系统共有的

（二）过程与方法

用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程；

（三）情感、态度和价值观

渗透“从物理走向生活，从生活走向物理”的理念，培养学生的观察、思考能力。

学生在初中已经定性接触过重力势能的概念，在高中第四章前两节学习了功的概念，知道功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程，有一定的知识基础。我们可以从做功的角度引导学生推导出重力势能的表达式，在初中定性的角度上进一步深化和探讨。

教学重点：

重力势能的概念、重力做功与路径无关、重力做功与重力势能改变的关系；

教学难点：

重力做功的特点、重力势能的系统性和相对性

课程类型：新授课

教学方法：反向归纳法、讲练法、小组讨论等

课时安排：1课时

教学过程： （引

入）

小时候我们喜欢仰望星空，当有流星划过时，我们会欢呼雀跃，还不忘许下心愿。当我们欣赏美景时，绝不会想到它们也会给地球带来伤害。这是一个陨石坑。

（图片展示陨石坑）

美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。

足以见之能量之大，陨石为什么具有这么大的能量呢？

（一个鸡蛋的威力）

一个普通的鸡蛋，从4楼抛下可以使人头部起肿块，从8楼抛下可以使人头皮破裂，从18楼抛下可以使人头骨开裂，从26楼抛下可以使人当场死亡。所以有这么一则公益广告：为了您和他人的健康，请勿高空抛物。

一个鸡蛋，从不同的高度抛下，对我们的伤害程度也不同。

陨石和伤人的鸡蛋，有一个共同的特点，是什么呢？

学生讨论并得出结论：

具有一定的高度

（1.重力势能概念）

在初中我们学过，物体由于位于高处而具有的能量叫做重力势能。它的大小跟物体的质量和所在高度都有关，在高中我们又怎么去研究它呢？

（2.重力做功的特点）

在第一节我们学习了功，知道功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程。为了得到重力势能的表达式，我猛先看看重力做功的特点。

A、

B、

C、

质量为m的小球，竖直下落一段高度，求重力做的功；

小球沿斜面运动一段位移，求重力做的功；

小球沿曲线运动一段距离，求重力做的功。

（学生和教师一起探讨）

A、B教师引导学生得出重力做的功，C由学生讨论并得出结论，教师引导学生发散思维。最后由学生总结重力做功特点。

教师引导学生总结重力做功特点：

小球无论是竖直下落，还是沿斜面、曲线运动，重力做的功都是mgh.综合以上几种情况，可以得出结论：重力对物体做的功与路径无关，仅由物体的质量和始末两个位置的高度决定。即W=mgh1-mgh2.

（强调重力做功与其他力没有关系，与是否受到摩擦、阻力等其他力都无关）

（3.重力势能的表达式）

从能量转化的角度看，力对物体做了多少功就有多少能量发生了转化。可以发现，上式中（Wg=mgh1-mgh2）.左边是重力做的功，那么右边的mgh1/mgh2应当对应着物体的某种能量，这种能量由物体的质量和所在的高度决定，它就是物体的重力势能。

即Ep=mgh m —

物体的质量，单位：千克（kg）

g —

重力加速度，单位：米／秒2（m／s2）

Ep —

物体的重力势能，单位：焦（J）

h —物体的高度，单位：米（m）

重力势能是一个标量。

（4.重力势能的相对性）

我们看重力势能的表达式Ep=mgh，它与位置有关。h1/h2是相对于某个平面的高度，h具有相对性（列举生活中的例子），重力势能也具有相对性。在计算重力势能时，我们应选择一个参考平面，选取参考平面以后，物体的位置就确定了。在参考平面上，物体的重力势能为零；在参考平面上方，物体的重力势能为正，大于零；在参考平面的下方，物体的重力势能为负，小于零。

参考平面的选取是任意的，选择不同的参考平面，我们得到的重力势能也不同。选取哪个平面为参考平面，视具体问题而定，为了研究问题的方便，一般选择地面为参考平面。

（5.重力做功与重力势能的变化）

重力做正功，物体的高度在下降，重力势能减少，重力势能的减少量等于重力所做的功；重力做负功，物体的高度在上升重力势能增加，重力势能的增加量等于克服重力所做的功。

弹性势能：

势能是系统所共有的。