高中物理必修二教案-7.4重力势能18-人教版

高中物理人教版必修2

7.4重力势能教学设计

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．

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．

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．

教学准备

Powerpoint设计整个教学流程请同学们观看视频。从视频可以看出，举高的重物有能量，这种能叫做重力势能，初中学习我们知道：物体的重力势能，与它的质量和高度有关，它的质量越大，所处的位置越高，重力势能就越大，它们满足什么定量关系呢？

这就是我们这节课要重点研究的问题。（板书）

通过刚才的视频，我们可以看出：重物下落时，重力势能减小，重力做正功；重物被举高时，重力势能增加，重力做负功，可见，重力势能的变化总伴随着重力做功，因此，认识重力势能，应先研究重力做功。

新课教学

一、重力做功

请看第一种情况，重力做多少功；板书

第二种情况计算重力做的功。

假设所说“倾斜的直线”是个斜面，斜面是否光滑对计算“重力做的功”有影响吗？

以上两种情况，你有什么发现？（运动的路径不同，高度的变化一样，重力做的功也一样）

如果物体沿任意路径运动，重力做的功又是多少？如何计算重力做的功？

说说你的解决思路和方法。

通过以上分析，我们可以得到什么结论？（重力做功特点）板书

二、重力势能

重力做的功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。做功必伴随能量的变化：这个差值是否体现某种能量的变化？

看起来，物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积mgh是一个具有特殊意义的物理量。

mgh一方面与重力做功密切相关，另一方面它随着高度的增加而增加，随着质量的增加而增加，恰与势能的基本特征一致，因此，物理学上，我们把物理量

mgh叫做物体的重力势能。常用EP表示。板书

重力势能的表达式是什么？板书文字如何表述？是标量还是矢量？各字母的物理意义和国际单位分别是什么？是状态量还是过程量？

知道了重力势能的表达式，在具体的情景中，可以计算物体的重力势能。课堂探究

如图，质量m=0.5kg的小球，从桌面以上h

1

=1.2m的A点下落到地面的B点，

桌面高h

2

=0.8m。(g=10m/s2)

计算小球在A点的重力势能。

1、选择的参考平面高度取做0，物体的重力势能也取做0。

2、选择不同的参考平面，物体重力势能的数值不同。重力势能具有相对性

3、选择桌面为参考平面，B点重力势能如何表示呢？为什么是“-4J”？说说“-”表示的物理含义？

（选择了参考平面，在参考平面的物体高度为0，重力势能为0；在参考平面上方的物体，高度大于0，重力势能是正值；在参考平面下方的物体，高度小于0，重力势能是负值。负值的重力势能表示物体在这个位置的重力势能要比参考平面上的重力势能小。）

从表格前两列数据，我们可以得到什么结论？

选择不同的参考平面，重力势能不同，重力势能具有相对性。

求小球从A点下落到B点的过程中重力做的功。

确定了重力势能的表达式，重力做的功与重力势能满足什么关系？

三：重力做功与重力势能的关系

W G =E

P1

-E

P2

，板书

其中E

P1是物体在初位置的重力势能，E

P2

是物体末位置的重力势能

小球从A点下落到B点的过程中重力势能变化了多少？以桌面为参考平面呢？

对一个确定的过程， W

G 和△E

P

与参考面的选择无关

所以，在有关重力势能的研究中，可以任意选择参考平面，因为在与重力势能相关的问题中，有价值的是势能的差值，而这个差值与参考平面的选取无关。

如果下落时有空气阻力，表格中的数据是否应该改变？

通过刚才的计算我们可以得到：

1、物体由高处向低处运动时，重力做正功，E

P1>E

P2

，重力势能减少板书

重力势能减少的数量等于重力做的功

如果物体由低处向高处运动情况呢（如小球从地面的B点做竖直上抛运动，从B点到A点呢）？

2、物体由低处向高处运动时，重力做负功，E

P1

P2

，重力势能增加板书

重力势能增加的数量等于克服重力做的功

重力做的功是重力势能变化的量度。

重力势能的系统性

重力势能跟重力做功密切相关，物体的重力是怎样产生的？如果没有地球呢？我们可以得到什么？

严格说，重力势能是物体和地球所组成的物体“系统“所共有的。平常说物体的重力势能是一种简化的说法。

任何势能都是物体系统所共有的。

课堂检测

如图，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。

(1)足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球克服重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？

(2)足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球重力势能减少了多少？

(3)足球由位置1运动到位置3时，重力做了多少功？足球重力势能变化了多少？

我们再看重力势能的表达式Ep=mgh

1、高度h是物体的重心相对参考平面的。物体高度越高，重力势能越大，下落时的破坏性也越大：一个30克的鸡蛋从25楼落下可使人当场死亡。所以请杜绝高空抛物，注意安全，构建和谐社会。

2、从万有引力的学习，我们知道：g随着高度变化而变化，如果高度足够高，这个重力势能表达式还适用吗？请课后查阅有关资料，如何探究这种情况下势能的表达式？

课堂小结

课后探究：

如果重力做功与路径有关，还能把mgh叫做重力势能吗？为什么?

作业课后练习：1,4