人教版高中物理必修二《重力势能》教学案

小实验（视频）：
步 骤
7.4 重力势能
重力势能教学设计
教 学 步 骤
教师活动 学 生 设计
活动 目的
新 情景引入： 学 生 让学
课 同步播放 ppt ：有这么一首歌唱得非常好听，歌的名字是《你那里下雪了吗》， 可 能 生从
引 一提起雪，大家的心情一下明朗起来了，想起那洁白无瑕温柔可亲的的白雪，出去 入 打个雪仗堆个雪人，美的感受不由心生。

无论是南方淅淅沥沥轻柔点缀的小雪花，
还是北方千里冰封万里雪飘的鹅毛大雪，一旦这些大雪麦盖了三十层被，就会给人
们的生产生活带来很多不便，尤其是在这样的地方，一旦发生雪崩那将是非常可怕
会 回 答 出 类 似 的 答 生活 实际 中感 受重
的事情，请同学们看这样的一个视频(法国阿尔卑斯山区雪崩事件埋没三个城镇，造 案
成 200 多人失踪)。

对人类破坏的还不止是雪崩，山体滑坡和泥石流等等，每一年都 会使的人民的财产造成很大的损失。

当然这些自然灾害也有好的一面，溪水潺潺， 一泻千里，才有了今日为人类服务的小浪底和气势磅礴的三峡发电工程。

看到这些 图片以后回答这个问题。

当然，万事万物有利也有弊，如此巨大的重力势能会给人类造福，也 可能会造成重大的灾难，大家提到了重力势能，又因为重力势能与我们的 生活有密切关系。

我们只有认识自然，才能更主动的改造自然。

今天这节 课我们将深入地学习重力势能的知识及其应用。

出示课题
先看今天这节课的学习目标（生读）
新 提问：学习了初中物理后，我们知道物体由于被举高而具有的能叫重力势能。

学 生
课 那么重力势能的大小与哪些因素有关呢？也就是什么样的物体具有较大的重力势能
分组 教 呢？大家可以根据自己的生活实际，大胆的做出猜测，并说说你的理由。

探究
学
生： 物体被举高后落下砸在沙坑中的桌子上面，观察桌子陷入沙坑的深度。

与高
重力势能跟物体的质量和高度都有关系。

度有
一、重力做的功与路径的关系 关。

探讨小球在相同的高度沿三种不同路径落到相同 依
的高度重力所做的功？ 据：
1、 讨论小球甲竖直下落，重力所做的功
放在 物体由 A 运动到 B ，重力做功 mgh
地上 2、 讨论小球艺沿斜线下落，重力所做的功
的石 物体由 A 运动到 B ，重力做功 mgh
块没 3、讨论小球丙沿曲线下落，重力所做的功
有威 物体由 A 运动到 B ，重力做功 mgh
胁， 但是 综合以上三种情况，可以得到结论：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起
从高 力势 能的 存
在， 以及 这种 能量 的普 遍存 在。

让学 生定 性的 对重 力势 能的 大小 影响 因素 做出 判 断。

表示 单位 表示 单位 表示 单位 表示 单位 点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。

即 W G =mgh 1- mgh 2 【学以致用】
练习 1：沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体拉到 顶端，以下说法正确的是( )
A.沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多
C.沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多
D.上述几种情况重力做的功同样多 二、重力势能：
结合功和能的关系，探讨 mgh ，相互作用的物体凭借其相对位置而具有 的能量，称为势能。

从上式大家可以看出， mgh 这个物理量具有特殊的物理意义它即与重力 空落 下的 石块 却十 分可 怕。

生： 与质 量有 关。

依
据： 下雨
通过 简单 且观 察性 强的 实验 给学 生直 观的 印 象。

mg 有关，又与物体所处的位置 h 有关，并且 mgh 随高度的增加而增大， 的 时 随质量的增加而增大，符合我们对重力势能的猜测。

因此，我们把物理量 候 雨
mgh 叫做物体的重力势能，常用 E p 表示，即 E p=mgh 给出定义：重力势能：物体凭借其高度而具有的能量 E P =mgh
E −− → 物体的重力势能 −− →焦( J )
p
m −− → 物体的质量 −− → 千克(k g )
g −− → 物体的重力加速度 −− → 米 / 秒 2 (m / s 2 )
h −− → 物体的高度 −− → 米(m )
三、重力做的功与重力势能变化的关系
计算式：W G = mgh 1-mgh 2= E p 1 - E p 2
例题 1.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？若物体加速或减速下降呢？
解：重力做功为：
WG=mg(h1-h2)=14000J
Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=14000J
重力势能减少了 14000J
与运动状态没有关系
结论 1：物体下降，重力做正功，重力势能减少，WG=EP1-EP2＞0；重力做的 功等于重力势能的减少量。

例题 2.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？物体克服重力做了多少功？物体的重力势能如 何变化？
解：重力做功为： WG=mg(h1-h2)=－14000J
物体克服重力做了 14000J 的功 Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=－14000J 重力势能增加了 14000J
结论 2：物体上升，重力做负功，重力势能增加， WG=EP1-EP2＜0 ，物体克 服重力所做的功等于重力势能的增加量。

滴打
在身 上不
疼， 冰雹
打在 身上
却很 疼。

雨大 和雨 小打 在身 上的 痛感 也不 一 样。

在教 师的 引导 下得 出： 物体 具有 能量 的大 小可 以通
重力做功与重力势能的变化
重力做功W G重力势能E p重力做功和重力势
（正、负）（增加、减少）能变化的关系
物体克服重力做的过物体做功本领的
物体上升负增加功等于重力势能的
增加强弱来衡
物体下落正减少重力做的功等于重
力势能的减少
量。

结
论：
在相
提问：
质量均为60kg的甲、乙、丙三名同学分别站在教学楼的一楼、二楼和三楼，问他们的重力势能相等吗？一楼距二楼4米，三楼距二楼也是4米，问三名同学各自的重力势能为多少？
（g=10m/s2）
不同学生得到的重力势能数值可能不同。

这是由于所选高度的起点不同而造成的。

我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面。

四：1、重力势能的“相对性”
参考平面：选取某一水平面，假定物体在这个水平面上时，重力势能为零，这个平面叫做重力势能的“参考平面”，又叫“零势能面”。

注意：（1）物体位于参考平面之上时，重力势能为“正”，位于参考平面之下时，重力势能为负；
（2）重力势能表达式中的“h”是相对于参考平面而言的，物体位于同一位置，取不同的参考平面，它的重力势能值可能不同。

所以我们说，重力势能具有“相对性”。

例3巩固相对性。

学生做题、回答、小结
例题3：如右图小球质量1kg，从桌面（离地高h2
=1m）以上h1=2m的A点为下落到地面的B点，
A
h
1
h
2
B
填表：同高度，物体质量越大重力势能越大；相同质量的物体，高度越高物体的重力势能越大。

生：共同点：三种情况重力做功相同不同
B ．重力势能恒大于零
选择不同的参考平面，物体的重力势能不同。

重力做的功和重力势能的变化与参考平面的 选择无关。

参考 小球在 小球在 B 下落过程 下落过程小 平面 A 点的重力势 点 的 重 力 势 小 球 重 力 做 的 球重力势能
能 能 功 的减小量
桌面
地面
确定重力势能的方法：
①先选定参考平面（0 势能面）
②在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；
③在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。

＋、
－表示重力势能的大小 ④参考平面的选取是任意的。

一般从研究问题的方便出发来选择；通常选择地面作为参考平 面。

四：2、重力势能的“系统性” 点： 三种 情况 物体 运动 的路 径不 同。

学生 填写 表格
学生
分组 讨
论，
学生
我们常常有这样的疑问，重力势能是谁的？是物体的？还是地球的？ 填 写
重力势能是物体单独具有的吗？ 表
质量是物体的固有属性，而重力的施力物体是地球，两者缺一不可。

格。

故：重力势能是物体和地球组成的系统所共有的。

随 1．关于重力势能，下列说法中正确的是( )
学生 堂 做
A ．重力势能的大小只由物体本身决定 练 题， 习 教师
C ．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
D ．重力势能是物体和地球所共有的
2．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－5 J 变化到－3 J ，重力势能变大了
D ．重力势能的减少量等于重力对物体做的功
巡视
小本节我们学习了以下知识：
结一、重力做功及其特点：
WG＝mgh=mgh1－mgh2
与路径无关，只与起点和终点的位置有关。

二、重力势能：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

表
达式：E p=mgh
三、重力做功与重力势能变化的关系：W G=mgh1-mgh2=E p1-E p2
1、若WG＞0，则EP1＞EP2，即重力做正功，重力势能减少，重力
做的功等于重力势能的减少量。

2、若WG＜0，EP1＜EP2，即重力做负功，重力势能增加，物体克服
重力所做的功等于重力势能的增加量。

四、重力势能是相对的，与选取的参考平面有关，正负表示大小。

重力
势能为物体和地球组成的系统所共有。

板7.4重力势能
书一、重力做的功与路径的关系
设1、求功公式
计2、重力做功
W G=mgh1-mgh2
只跟它的起点和终点的位置有关
二、重力势能的概念与表达式：
E p=mgh
三、重力做的功与重力势能变化的关系
WG＝EP1－EP2
四：重力势能大小的确定
1、重力势能的“相对性”
2、重力势能的“系统性”。