重力势能教案

第七章机械能守恒定律

第四节重力势能

【教学目标】

一、知识与技能

1、理解重力势能得概念，会用重力势能得定义进行计算

2、理解重力势能得变化与重力做功得关系,知道重力做功与路径无关、

3、知道重力势能得相对性、，会求重力做功与重力势能得改变。

二、过程与方法

１、根据功与能得关系,推导出重力势能得表达式、

２、学会从功与能得关系上解释与分析物理形象、

三、情感态度与价值观

渗透从对生活中有关物理现象得观察,得到物理结论得方法,激发与培养学生探索自然规律得兴趣、

【教学重点】

重力势能得概念及重力做功跟物体重力势能改变得关系、

【教学难点】

重力势能得系统性与相对性

【教学课时】

１课时

【教学过程】

一、新课导入

首先我们先来了解一下水力发电站就是如何发电得，由于高处得水在重力得作用下，水由高处落下，此时水得重力势能转化为动能,运动得水流再带动发电机运作将动能转化为动能。

那么什么就是重力势能呢?

在初中得时候,我们学过物体由于被举高而具有得能量叫重力势能.那么重力势能又与哪一些因素有关呢？

重力势能跟物体得质量与高度都有关系，且物体得质量越大，高度越大，重力势能就越大、

引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢？

二、新课教学

举例：把一个质量为m得物体竖直向上抛出，在它上升与下落得过程中,重力分别做什么功?重力势能如何变化?

上升过程中，物体克服重力做功（重力做负功）物体得重力势能增大。

下落过程中，重力做正功,物体得重力势能减小。

教师:我们学过了功与能之间得关系，我们知道力对物体做了多少功，物体得能量就将变化多少,那么同学们认为重力所做得功与物体重力势能得变化之间有什么关系？

学生：重力所做得功等于物体重力势能得变化、

(一)重力做得功

我们先来分析在以下情景中重力做功分别为多少。

图１

如图１,小球由h1得高度落到ｈ２得高度，位移为ｈ=h1-ｈ2,所以重力所做得功为

ＷG=mgｈ=＝mg(h1－h2）=ｍgh1—mgh2

图２

如图2,小球沿斜面从Ａ点到运动到C点，位移为Ｌ,

W G=mgLcosθ=mgh=mg（h1-h２）=mgh１－ｍｇh2

图3

如图3，物体沿任意路径运动，我们可以把整个路径分成很多很短得小段，每一小段都可以瞧成一个斜面设,设每个小斜面得高度差就是Δh1,Δh2，Δｈ3，···,那么每一个小斜面重力所做得功就是ｍgΔh1,ｍgΔh2，ｍgΔh3，···,所以通过整条路径重力所做得功就等于重力在每一个小斜面上所做得功得代数与，即

ＷG=ｍｇΔh1+mgΔｈ２＋mｇΔh３+···＝mgh=mgｈ1-ｍgｈ２

所以分析表明：物体运动时,重力对它做得功只跟它得起点与终点位置有关,而跟物体运动得路径无关。重力做功得大小等于物重跟起点高度得乘积mgh1与物重跟终点高度得乘积mｇh2两者之差。

(二)重力势能

瞧起来，物体所受重力mｇ与它所处位置高度h得乘积ｍgh，就是一个具有特殊物理意义得物理量。一方面与重力做功密切关系,另一方面随着高度得增加而增加,随着质量得增加而增加，恰与势能得基本特征一致.因此我们把物理量mgh叫做物体得重力势能。

1、定义：物体由于处于一定得高度而具有得能量叫做重力势能,物体得质量越大，离地面越高,物体得重力势能就越大。

２表达式：E p=mgｈ

即物体得重力势能等于它所受重力与所处高度得乘积。

3、单位:焦耳，J.

4、标量。

5、对重力势能得理解

重力势能得相对性:物体得高度总就是相对某个平面来说得，所以重力势能也就是相对于某个平面来说得,所以我们在讲一个物体具有多少重力势能时，我们先选择一个参考平面，物体在这个参考平面上高度为零，重力势能为零.

参考平面得选取就是任意得，视处理问题得方便而定，一般可以选择地面或者物体运动所达到得最低点为参考平面。

如上图所示，选择二楼得地面为参考平面，二楼得物体相对参考平面高度为正值，具有正得重力势能，表示物体得重力势能比在参考平面上得具有得重力势能大；一楼得物体相对参考平面高度为负值,具有负得重力势能,表示物体得重力势能比在参考平面上具有得得重力势能小。

重力势能得大小与零势能参考平面得选取有关，零势能参考平面不同，同一点得重力势能也不同.所以要比较重力势能得大小时，应该选择同一个零势能参考平面.

不管选取哪一个零势能参考平面，ΔＥｐ=ＥｐB—E pA=－2mｇh,重力势能得变化量就是不变得,所以重力势能得变化具有绝对性,与零势能参考平面得选取无关。

重力势能得系统性:重力势能就是物体与地球所组成得系统共同具有得能量。重力势能跟重力做功密切相关，而重力就是地球与物体之间得相互作用力。也就就是说，倘若没有地球,就谈不上重力。所以,严格说来,重力势能就是地球与物体所组成得这个物体“系统”所共有得,而不就是地球上得物体单独具有得.

（三)重力做功与重力势能变化得关系

如图所示，质量为m得物体自高度h1处得A点,落到高度为h2得B点。左图只受重力得作用，右图受到重力与阻力得共同作用。

重力做功：ＷＧ=mgh==mg(h1—ｈ2）＝mgh1-ｍgh2

Ａ处得重力势能：E pA＝mgh１

B处得重力势能：E pB=mgｈ2

重力势能得变化量：ΔE p=E pB－E pA=ｍgｈ2-mgh１

两种情况得重力势能变化一样，说明物体重力势能得变化只与重力做功有关，与其它力做功无关。

当重力对物体做正功时，物体得重力势能减少，重力做做多少正功，重力势能就减少多少;当重力对物体做负功时,物体得重力势能增加，重力做做多少负功,重力势能就增加多少。

三、课堂小结

【板书设计】

７、4重力势能

1、重力做功得特点：只与初末位置得高度差有关,与路径无关

2、重力势能:物体由于被举高而具有得能量。

Eｐ=mgｈ

相对性→参考平面

3、重力势能得变化量W G=－ΔＥp

绝对性

【教学反思】