7.4重力势能—人教版高中物理必修二教案

人教版高中物-理必修二7.4重力势能教案
一、教学目标
认识重力做功与路径无关；
理解重力势能的概念会进行相关的计算；
理解重力做功与重力势能的变化关系；
知道重力势能具有相对性；
知道重力势能是物体和地球系统所共有的。

教具准备
投影仪、多媒体课件
二、教学过程
（一）新课引入
师：同学们我们来看一则新闻（PPT）所示新闻讲得的是高空中的鸡蛋落下的威力。

师：同学们一个鸡蛋从高楼落下为什么威力这么大呢？
生：因为在高空中鸡蛋所具有的能量大
（二）新课教学
师：同学们今天我们学习第4节重力势能，请同学们欣赏PPt上的3幅图片，你们观察到了那些物理知识呢？
生：第一幅是黄果树瀑布，水从高处流下重力势能在发生改变，第2幅是房屋顶距离地面有一定的高度故有势能，最后一幅是雪崩从高处滚下，在高处也有势能。

师：同学们答得很好，分析的很好，分析得也很到位，哪我们来看到这个模型，重力做功如何：
重力做功：cos 0G W mgh mgh
==师：同学们哪如果不是沿竖直方向，而是沿斜面方向，重力做功又如何呢？如下图所示：重力做功：cos G W mgh mgh
θ==
师：同学们通过上述两种情况分析，你们得出什么样的结论呢？生：重力做的功相同，重力做功只与竖直高度有关？
师：同学们总结很好，那我们在来看PPt上的这个重力做功。

123...
n
W mg h mg h mg h mg h mgh
=∆+∆+∆++∆=
很容易得到：重力做功与路径无关，只与高度有关。

师：同学们来看到PPT上，物体从A落到B的过程中重力做功的分析情况：
重力做功：12cos 0()
G W mg h mg h mg h h =∆=∆=-重力做功与路径无关，只跟始末位置的高度差有关
2.重力势能
师：在重力做功情况分析中mgh 具有特殊的意义，我们把物理量mgh 叫做物体的重力势能。

P E mgh
=●
重力势能是标量●单位：焦耳J
3.关系
师：我们知道重力势能和重力做功的表达式非常相似他们之间的关系是什么？
12
12
G G p p W mgh mgh W E E =-=-1物体由高处下落，重力做正功，重力势能减小，G p
W E =∆2
物体有低处上升，重力做负功，重力势能增加，G p W E =-∆师：同学们我们来做几道题看看
4.重力势能的相对性
师：如图所示高度h=8844.43m 是相对于谁呢？
重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫做参考平面。

师：上方物体的高度为正值，重力势能也为正值当选定参考平面后，然后下方的高度为负值重力势能也是负值。

5.重力势能的系统性
师：同学们重力势能是准有的呢？
生：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。

1．关于重力势能，下列说法中正确的是()
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－5J变化到－3J，重力势能变小了
D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功
【答案】：D
【解析】：重力势能的大小具有相对性，其大小与参考平面的选取有关，选项A错误。

由重力势能的表达式E p＝mgh可知，重力势能的大小还与物体的质量有关，选项B错误。

物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能变大了，选项C错误。

由重力做功与重力势能变化的关系可知选项D正确。

2．(多选)下列说法中正确的是()
A．地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值
B．重力做功的多少和重力势能的变化都与参考平面的选取无关
C．在不同高度的物体具有的重力势能可能相同
D．位于零势能参考平面以下的物体的重力势能一定小于在零势能参考平面以上的物体的重力势能
【答案】：BCD
【解析】：重力势能的大小与零势能参考平面的选择有关，参考平面不同，同一物体在某一位置的重力势能也会不同，故不能说地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值，选项A说法错误。

重力做功的特点是重力做功多少只与初末位置的高度差有关，与参考面的选取无关，而重力势能的
变化等于重力做的功，故B说法正确。

重力势能E p＝mgh∝mh，所以当质量分别为m1、m2的两个物体在不同高度h1和h2处，若m1h1＝m2h2，则它们具有的重力势能相同，选项C说法正确。

物体在零势能参考平面上时重力势能为零，物体位于参考平面以下时其重力势能小于零，物体位于参考平面以上时重力势能大于零，所以选项D说法正确。

3．如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则()
A．沿轨道1滑下重力做功多
B．沿轨道2滑下重力做功多
C．沿轨道3滑下重力做功多
D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多
【答案】：D
【解析】：重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关，故三种情况下重力做功一样多，D 正确，A、B、C错误。

4．(多选)关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是()
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．地球上物体的重力势能是不变的
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
【答案】：ABD
【解析】：重力做正功，物体的重力势能减少，重力做多少功，重力势能就减少多少，选项A正确；同理，物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加，选项B正确；物体的重力势能大小除与其
质量有关外，还与物体所处的位置有关，在不同高度，同一物体的重力势能不同，选项C错误；重力做功的特点是重力做功多少只与物体初末位置的高度差有关，与参考面的选取无关，而重力势能的变化量等于重力做的功，选项D正确。

5．质量为m的小球从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，如图所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为()
A．mgh，减少mg(H－h)
B．mgh，增加mg(H＋h)
C．－mgh，增加mg(H－h)
D．－mgh，减少mg(H＋h)
【答案】：D
【解析】：小球从初始位置下落到地面，重力做正功，重力势能减少了mg(H＋h)；以桌面为零势能面，在地面时重力势能为－mgh，故D正确。