7.4_重力势能教案(公开课配套有课件上传)

课题：

普通高中物理必修2

第七章《机械能守恒定律》第四节

重力势能

年级：高一

科目：物理

7.4 重力势能教案

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：

展示图片：2012感动中国人物—最美妈妈吴菊萍、雪崩、陨石坑

共同点：物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量—重力势能。而当它从所处的的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出

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。质量越大。高度越高重力势能越大。

今天我们就来学习重力势能的相关知识。

（二）新课教学：

物体的高度发生变化时，重力要做功：物体下降时重力做正功，重力势能减少；物体被举高时重力做负功，重力势能增加。因此认识重力势能不应脱离对重力做功的研究。

一、重力做功

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：W G＝mgh=mgh1－mgh2

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：W G＝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，mg Δh2，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

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

1、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。

2、W G=mgh1－mgh2

功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差物体所受的重力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。

【练习1】、如图所示，设想你要从某座高楼的第10层下到第3层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下．两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？

相等

二、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、重力做功与重力势能变化的关系：

我们用E p1=mgh1来表示物体在初位置时的重力势能，用E p2=mg h2来表示物体在末位置时的重力势能，则W G＝E P1－E P2

【练习2】、塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s-2) 【练习3】、塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s-2) 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W G>0，E p1>E p2，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W G<0，E pl

三、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。

【练习4】如图，质量1kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高

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：

一、重力做功

重力做功与路径无关,只跟它的起点和终点的位置有关

W G =mgh1- mgh2

二、重力势能E p = mgh

1、重力势能是标量，正负表大小

2、重力做功与重力势能的变化

W G = E p1－E p2

三、重力势能的相对性与系统性

（四）随堂练习：

（五）课后作业：问题与练习1、2、3

（六）板书设计：

§7.4 重力势能

一、重力做功

重力做功与路径无关,只跟它的起点和终点的位置有关

W G =mgh1- mgh2

二、重力势能E p = mgh

1、重力势能是标量，正负表大小

2、重力做功与重力势能的变化

W G = E p1－E p2

三、重力势能的相对性

先选定参考平面

四、势能的系统性