高中物理重力教案

高一物理重力勢能教學(xué)設(shè)計58。

7.5重力勢能
一、素質(zhì)教育目標(biāo)
（一）知識教學(xué)點
1．知道重力勢能的定義。
2．理解重力勢能的計算公式，知道重力勢能是標(biāo)量，單位是焦耳。
3．理解重力做功與重力勢能的關(guān)系。
4．知道重力勢能的值是相對的，理解重力勢能正負(fù)的含義。
5．了解彈性勢能，知道彈簧的彈性勢能的決定因素。
（二）能力訓(xùn)練點
1．據(jù)重力做功的特點，推導(dǎo)重力勢能的表達(dá)方式。
2．從能的轉(zhuǎn)化角度和功能關(guān)系來解釋和分析物理現(xiàn)象
（三）德育滲透點
1．培養(yǎng)熱愛科學(xué)，崇尚科學(xué)的品質(zhì)
2．注意觀察和分析生活中的有關(guān)的物理現(xiàn)象，激發(fā)和培養(yǎng)探索自然規(guī)律的興趣。
（四）美育滲透點
讓學(xué)生體會到從自然現(xiàn)象中概括了來的物理概念具有的自然美，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)美。
二、學(xué)法引導(dǎo)
通過典型事例分析和實驗演示來分析討論，指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、歸納。
三、重點難點疑點及解決辦法
1．重點
重力勢能大小的確定
2．難點
重力勢能的相對性的理解，參考平面的選擇方法。
3．疑點
如何理解重力對物體做功等于物體重力勢能增量的負(fù)值。
4．
1．演繹推導(dǎo)物體重力勢能的定義表達(dá)方式。
2．類比分析，舉例釋疑。
四、課時安排
1課時
五、教具學(xué)具準(zhǔn)備
彈簧、鐵球、木球、玻璃缸、細(xì)沙、長木板，木塊
六、師生互動活動設(shè)計
1．教師利用實例來引入問題，利用實驗來引導(dǎo)學(xué)生討論問題，利用講解來加深對概念的進(jìn)一步認(rèn)識。
2．學(xué)生觀察、分析、討論、總結(jié)，并通過實例分析來形成能力。
七、教學(xué)步驟
（一）明確目標(biāo)
（略）
（二）整體感知
在復(fù)習(xí)初中掌握的重力勢能有關(guān)知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)功的定義，推導(dǎo)出重力勢能的計算公式，并通過實例分析，理解重力勢能的相對性、正負(fù)含義等，并能準(zhǔn)確地計算重力勢能值．
（三）重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程
【引入新課】
放錄像并講解：俄羅斯“和平號”空間站于2001年3月23日北京時間14時0分12秒所有殘片都已成功安全地墜入預(yù)定的南太平洋海域，墜毀過程極為壯觀美麗，137噸的龐然大物分解燃燒，天空中出一條條長長的金色軌跡．這是一個完美的告別，“和平號”的15年風(fēng)雨歷程將成為人類永恒的記憶．“和平號”的功績將永載史冊．
現(xiàn)提問：“和平號”空間站墜落時，為什么會燃燒？
碎片燃燒時，溫度可達(dá)3000℃，其能量由什么能量轉(zhuǎn)化而來？
現(xiàn)在，就講重力勢能
1．重力勢能
回憶初中的知識，可知
（l）定義：物體由于被舉高而具有的能量．
演示實驗，用木球和鐵球先后從同一高度處自由下落，落入玻璃缸中的細(xì)沙中，觀察到什么現(xiàn)象？這說明了什么？（鐵球深入細(xì)砂中的距離比木球要長，這說明，質(zhì)量大的物體在相同的高度時，重力勢能大，克服細(xì)砂阻力做功要多）
用鐵球在不同的高度處自由下落，先后落入玻璃缸中的細(xì)砂里，觀察到什么現(xiàn)象，這又說明了什么？（鐵球在比較高的地方落下來，深入砂中的距離也比較長，這說明，同一個物體在比較高的地方重力勢能較大，克服細(xì)砂阻力做功要多）
綜上所述，物體的重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和物體所處的高度有關(guān)．
現(xiàn)在來推導(dǎo)重力勢能的定量表達(dá)式：投球的質(zhì)量為m，從高度為的A點下落到高度為的B點，如圖所示，重力所做的功為
（2）重力勢能的表述式
物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積，重力勢能是標(biāo)量，也是狀態(tài)量，其單位為J
（3）重力做功與重力勢能的關(guān)系
重力做功也可以寫成
當(dāng)物體下落時，重力做正功，，可設(shè)，這說明，重力做功，重力勢能減少，減少的值等于重力所做的功．
同理，當(dāng)物體上升時，重力做負(fù)功，重力勢能E增加，增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做負(fù)功也可以說成物體克服重力做功．
這種功能關(guān)系不僅適合于直線運動，也適合于曲線運動，重力做功只跟物體的運動過程中初、末位置的高度差有關(guān)，而與運動的路徑無關(guān)．
提問：一個物體的質(zhì)量為10kg，把它置放在2樓的一張1m高的桌面上，若樓房的每層樓高3m，求此物體的重力勢能值？
（無法計算，因為沒有說明物體的高度是以什么位置為零高度，從地面算起，物體的重力勢能J，若從二樓樓面算起，物體的重力勢為J．對于不同的零高度點物體所對應(yīng)的重力勢能值也各不相同）
2．重力勢能具有相對性
正如上例所述，要確定物體重力勢能的大小，首先必須確定一個參考平面為零勢能面，若定了零重力勢能參考平面，物體在此平面的下方，物體的重力勢能就為負(fù)，如上例把三樓底板為零重力勢能平面物體的重力勢能J
由此看來，物體重力勢能的正負(fù)還表示重力勢能的大小，在參考水平面以上的物體的重力勢能一定大于參考平面以下物體的重力勢能．
要特別指出的是：重力勢能的變化縣與零重力勢能參考平面選擇無關(guān)，就好像物體的高度值與選擇哪一點作為測量起點無關(guān)．至于選擇哪個水平面作為參考平面，可視研究，解決問題的方便而定．
與重力勢能相類似，還有彈性勢能．
3．彈性勢能
演示實驗：把水平放置的輕彈簧一端固定，另一端系一木塊，壓（或拉）木塊，使彈簧縮短（或伸長）再釋放木塊，讓彈簧的作用力帶動木塊在水平面上運動．
可知，發(fā)生彈性形變的物體能對外界做功，因而具有能量，這種能量就叫彈性勢能，它存在于發(fā)生彈性形變的物體之中．
舉出除彈簧以外的彈性勢能存在的實例
彈性勢能的大小，與物體的性質(zhì)（如勁度系數(shù)）和形變量有關(guān)，可用實驗演示彈簧形變量越大對外界做功可越多來說明．
勢能又叫位能，它是由相互作用的物體的相對位置決定．機(jī)械運動中的勢能是重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱．
（四）總結(jié)、擴(kuò)展
1．勢能有多種，與高度有關(guān)的重力勢能和與形變有關(guān)的彈性勢能是力學(xué)中的兩種，在熱力學(xué)中有分子勢能，在電磁學(xué)中有電勢能等．
2．勢能是存在于有相互作用的物體之間，它是屬于有相互作用兩部分物體即物體系的，但不是有相互作用物體之間就有勢能存在，比如物體間的相互作用是摩擦力，但它們就不存在什么勢能．
3．勢能都是相對量，只有先走零勢能參考平面，勢能才有確定的值．
八、布置作業(yè)
P146練習(xí)四（2）（4）（5）
九、板書設(shè)計
1．重力勢能
（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量．
（2）重力勢能的表達(dá)公式．
（3）重力做功與重力勢能的關(guān)系．
物體下落
物體上升
2．重力勢能具有相對性．
定了參考平面，物體重力勢能才有確定值．
重力勢能的變化與參考平面選擇無關(guān)．
3．彈性勢能
十、背景知識與課外閱讀
用能量最低原理求解兩例物理題
高中化學(xué)中講到“能量最低原理”在不違背泡利原理的情況下，核外電子總是盡先安排布在能量最低的軌道上，電子在該軌道上，處于穩(wěn)定狀態(tài)，其實，能量最低原理也適用于物體系物體系的穩(wěn)定狀態(tài)與系統(tǒng)的勢能有關(guān)，勢能越小則狀態(tài)越穩(wěn)定．物體系在不受外力的情況下，總處在勢能最小的狀態(tài)，即穩(wěn)定狀態(tài)．下面利用能量最低原理，求解兩例物理題．
［例1］一質(zhì)量均勻不可伸長的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖所示．今在最低點C施加一豎直向下的力將繩拉至D點，在此過程中，繩索AB的重心位置（）
A．逐漸升高B．逐漸降低
C．先降低后升高D．始終不變
解析：由能量最低原理知，物體在靜止情況下，總處于能量最低狀態(tài)（即穩(wěn)定狀態(tài)）．該狀態(tài)下重力勢能最?。适┝后，細(xì)繩重心上升，故選答案A．
［例2］如圖所示．容器A、B中各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下面是水．大氣壓恒定，A、B底部由帶閥門K的管道相連，整個裝置與外界絕熱，原先A中的水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，在這個過程中（）
A．大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加
B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能不變
C．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變
D．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加
解析：由能量最低原理可知，打開閥門見水達(dá)到平衡時應(yīng)具有最小勢能，故在打開閥門至平衡過程中，水的重力勢能減小．又由題意知整個裝置與外界絕熱，因此由能量守恒得，重力勢能的減少量轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．故選答案D．
十一、隨堂練習(xí)
1．下面關(guān)于重力勢能的說法中，正確的是（）
A．地球上的任何一個物體的重力勢能都有一個確定的值．
B．從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或下拋，落到地面時，物體的重力勢能變化是相同的．
C．在不同高度的物體具有的重力勢能可能相同．
D．低于零重力勢能面的物體的重力勢能一定小于在零重力勢能平面以上物體的重力勢能．
2．如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于水平地面上，其上表面豎立直著一根輕彈簧，彈簧長為，勁度系數(shù)為k，下端與物體相連接，現(xiàn)將彈簧上端緩緩豎直向上提起一段距離L，使物體離開地面，這時物體重力勢能增加．
3．一根質(zhì)量分布不均勻的金屬鏈條重30N，長1m，盤曲在水平地面上，當(dāng)從鏈條的A端慢慢提起鏈條到使它的另一端B恰好離開地面需做功12J，如改從B端慢慢提起鏈條使鏈條A端恰好離開地面需要做功多少？
4．如圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高為H處自由下落，不計空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢能為零，則小球落到地面前瞬間的機(jī)械能為（）
A．B．
C．D．
5．如圖所示，物體從A點出發(fā)，沿3條不同的軌道運動到B點，則在移動的過程中重力做功的情況是（）
A．沿路徑運動，重力做功最多
B．沿路徑運動，重力做功最多
C．沿路徑運動，重力做功最多
D．無論沿哪條路徑，做功都一樣多
6．質(zhì)量為1kg的物體做自由落體運動，下落1s時，物體的動能為，物體的重力勢能減少了．
答案：1．BCD2．3．18J4．B5．D6．50J50J

相關(guān)知識

高一物理《重力勢能》復(fù)習(xí)學(xué)案

一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗，會提前做好準(zhǔn)備，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識點，幫助授課經(jīng)驗少的高中教師教學(xué)。那么，你知道高中教案要怎么寫呢？以下是小編為大家精心整理的“高一物理《重力勢能》復(fù)習(xí)學(xué)案”，供大家借鑒和使用，希望大家分享！

高一物理《重力勢能》復(fù)習(xí)學(xué)案
第四節(jié)重力勢能
（一）引入新課
問題1：水力發(fā)電站是利用水來發(fā)電的，水是利用什么來發(fā)電的呢？高處的石頭欲落下，你為什么害怕，急于要躲開呢？（物體由于被舉高而具有重力勢能。）
問題2：怎么樣認(rèn)識重力勢能呢？
演示：粉筆在豎直方向上的運動。（引導(dǎo)學(xué)生分析粉筆上升和下降過程重力做功與重力勢能的變化）
功與能是兩個密切聯(lián)系的物理量。物體的高度發(fā)生變化，重力勢能發(fā)生變化，重力要做功。我們認(rèn)識重力勢能，不能脫離重力做功的研究。
（二）進(jìn)行新課
本節(jié)課就從重力做功的研究入手，來認(rèn)識重力勢能。
1、重力做功
根據(jù)功的計算公式分別計算甲、乙、丙三種情況中小球由A到B過程中重力所做的功。
甲
A
A
B
B
乙
h1
h2
h
A
B
h
h2
h1
丙
A1
A2
A3
△h1
△h2
△h3

過程甲、乙結(jié)果為：Wmg=mgh=mgh1-mgh2
過程丙：物體沿任意路徑向下運動情況，學(xué)生會感到困難。在分析過程中要體現(xiàn)出極限思想，主要強調(diào)的是科學(xué)方法。思路為：逐步提出問題，引發(fā)學(xué)生思考并逐步進(jìn)行分析計算。
（1）物體沿曲線運動，就已有的知識，重力做功能求出嗎？（不能）怎么辦？
（2）想一想我們能夠解決的是什么樣的情況？（物體沿直線運動過程重力做功，可以根據(jù)過程甲乙的計算結(jié)果進(jìn)行計算。）
（3）回憶前面學(xué)習(xí)過的方法，可不可以變曲為直呢，怎么變？（將整個路徑分成許多很短的間隔）
（4）怎么樣來進(jìn)一步計算重力的做功？（W=W1+W2+W3+…）
這一過程中，教師聽取學(xué)生匯報，點評，解答學(xué)生可能提出的問題。
根據(jù)上面的分析，歸納總結(jié)出解決問題的方法是：把整個路徑分成許多很短的間隔；由于每一段很小很小，都可以近似看作一段傾斜直線；分別求出物體通過每一小段傾斜直線時重力所做的功；物體通過整個路徑時重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代數(shù)和。先猜想以下結(jié)果可能是什么樣的？有沒有依據(jù)，還是一種感覺？然后再進(jìn)行計算，自己檢驗?zāi)愕牟孪搿＝Y(jié)果：Wmg=mgh=mgh1-mgh2
結(jié)論：物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān)。
2、重力勢能
重力勢能應(yīng)該與那些量有關(guān)？如果輕重不同的石頭從同一高度下來砸到腳上，感覺怎樣？同一塊石頭從不同高度下來，砸到腳上，感覺又如何？分析出重力勢能應(yīng)該與重力、高度有關(guān)。
分析表達(dá)式：Wmg=mgh=mgh1-mgh2重力做功的大小等于物重跟起點高度的乘積mgh1與終點的mgh2兩者之差，觀察重力mg與所處位置的高度h的乘積“mgh”看出，（1）與重力做功密切相關(guān)；（2）隨高度變化而變化，恰與勢能的基本特征一致。這是一個具有特殊意義的物理量。
（1）定義：地球上的物體具有的和它的高度有關(guān)的能量，叫做重力勢能。
（2）表達(dá)式：Ep=mgh即物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積。
（3）重力勢能為標(biāo)量。
h1
h2
h
1
2
（4）單位：1J=1kg·m/s2·m=1Nm
舉例計算如圖小球在1和2位置的重力勢能。（m=10kg，h1=3m，h2=1m）
3、重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系
問題1：定性分析上圖中小球從1→2和從2→1過程中，重力做功情況，重力勢能變化情況？
問題2：定量分析重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系？
結(jié)合上面的具體數(shù)值，計算重力勢能的變化值和重力做功的數(shù)值，首先建立一個數(shù)量上的概念。
分析：Wmg=mgh1-mgh2式中：Wmg為重力做功；EP1=mgh1為初位置的重力勢能；EP2=mgh2為末位置的重力勢能。
重力勢能的變化表示為：△EP=EP2-EP1則：Wmg=-（EP2-EP1）=-△EP
問題3:小球沿光滑斜面下滑到底端，計算重力做功。
問題4:重力勢能的變化量。如果斜面粗糙結(jié)果如何？
總結(jié)：
（1）物體的高度下降時，重力做正功，重力勢能減少，重力勢能減少的量等于重力所做的功；
（2）物體的高度增加時，重力做負(fù)功，重力勢能增加，重力勢能增加的量等于物體克服重力所做的功。
（3）重力勢能變化只與重力做功有關(guān)，與其他力做功無關(guān)。
4、重力勢能的相對性
問題1：手拿教科書放在某一位置，問高度是多少？
物體的高度總是相對某一水平面來說的。同樣，物體的重力勢能也是相對于某一水平面來說的，具有相對性。
問題2：以天花板為參考平面，講桌上的粉筆盒重力勢能是多少？
總結(jié)：
（1）參考平面上，EP=0；
（2）參考平面的選取一般以研究問題的方便為原則。
（3）對選定的參考平面而言：
上方：h＞0，EP＞0；
下方：h＜0，EP＜0，表示物體這個位置具有的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能要少。
5、重力勢能的系統(tǒng)性
我們一直在講某物體的重力勢能，是不是準(zhǔn)確呢？由重力做功與重力勢能的關(guān)系、重力的產(chǎn)生看，如果沒有地球，就談不上重力勢能，因此，嚴(yán)格說：重力勢能是地球與物體這一系統(tǒng)所共有的，不是物體單獨所有的，通常說某物體的重力勢能是多少，只是一種簡化的說法。

高一物理7.5、重力勢能教案59

7.5、重力勢能
一、教學(xué)目的：
1．理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義式進(jìn)行計算．
2．理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系．知道重力做功與路徑無關(guān)．
3．知道重力勢能的相對性．
4．了解彈性勢能．
二、重點難點：
1.重力勢能以及重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系.
2.理解重力勢能的相對性.
三、教學(xué)方法：
演示實驗、分析推理、講授討論.
四、教具：
輕重不同的重錘一個、木樁、沙箱、橡皮筋.
五、教學(xué)過程：
（一）.引入新課：
大家知道水力發(fā)電站是利用水來發(fā)電的，水是利用什么能來發(fā)電的呢？學(xué)習(xí)這節(jié)課后，我們將會了解這個問題。
通過前面對功和能的關(guān)系的學(xué)習(xí)，我們知道怎樣判斷一個物體具有能量：一個物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個物體具有能量。
演示重錘從高處落下，把木樁打進(jìn)沙箱中，說明重錘對木樁做了功，舉高的重錘具有能量。我們把重錘由于被學(xué)舉高而具有的能量叫做重力勢能。本節(jié)課將學(xué)習(xí)重力勢能的有關(guān)知識。
（二）.進(jìn)行新課：
重力勢能的大小與什么因素有關(guān)呢？
演示實驗1：演示由質(zhì)量不同的重錘從相同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，引導(dǎo)學(xué)生分析得出：質(zhì)量越大的重錘具有的重力勢能越大。
演示實驗2：演示用同一重錘從不同高度落下，木樁被打進(jìn)沙箱的深度不同，引導(dǎo)學(xué)生得出：重錘高度越大，具有的重力勢能越大。
怎樣定量地表示重力勢能呢？
把一個物體舉高，要克服重力做功，同時物體的重力勢能增加。一個物體從高處下落，重力做功，同時重力勢力能減小。可見重力勢能跟重力做功有密切關(guān)系。
如圖1所示，設(shè)一個質(zhì)量為m的物體，從高度為h1的A點下落到高度為h2的B點，重力所做的功為：
WG=mgΔh=mgh1-mgh2
我們可以看出WG等于mgh這個量的變化。在物理學(xué)中就用這個物理量表示物體的重力勢能。重力勢能用EP來表示。
1．重力勢能
○1定義：由于物體被舉高而具有的能量。
○2重力勢能的計算式：EP=mgh.
即物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積。
○3重力勢能是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國際單位中都是焦耳(J)
2．對EP=mgh的理解：
○1式中h應(yīng)為物體重心的高度。
○2重力勢能具有相對性，是相對于選取的參考面而言的。因此在計算重力勢能時，應(yīng)該明確選取零勢面。
○3重力勢能可正可負(fù)，在零勢面上方重力勢能為正值，在零勢面下方重力勢能為負(fù)值。
○4選取不同的零勢面，物體的勢能值是不同的，但勢能的變化量不會因零勢面的不同而不同。
例題1：邊長為L，質(zhì)量為m的立方體物體靜止放在地面，在其旁邊有一高為H的水平桌面,如圖2所示.
○1若選地面為零勢點，立方體物體的重力勢能為多少？
○2若選桌椅面為零勢點，立方體物體的重力勢能為多少？
學(xué)生先做，老師再講。
解析：
○1EP=mgL/2.
○2EP=-mg(H-L/2).

3．重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析：圖1中，重力做正功，重力勢能減少，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為物體的動能了。重力勢能的變化是否在任意情況下都等于重力所做的功？重力做功有什么特點？
討論1：物體從A點下落到B點過程中，如果受阻力作用，重力做的功與重力勢能變化之間的關(guān)系是怎樣的？
物體下落受到阻力，只影響物體動能的變化，不影響重力的功，重力勢能的變化只與A、B兩點的高度差有關(guān)。
WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2.
物體減少的重力勢能等于重力所做的功，但由于要克服阻力做功，減少的重力勢能沒有全部轉(zhuǎn)化為動能。
討論2：若物體從A點下落到B點后，再平移到與B點等高的C點，重力做的功是多少？重力做功與重力勢能之間的關(guān)系又如何？如圖3所示。
物體由B到C過程中重力不做功，重力勢能也不變化，因此物體由A運動到C點過程中，重力的功仍是WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2.物體減少的重力勢能等于重力所做的功。
討論3:若物體是從A點沿斜面滑到與B點等高的C點，上述關(guān)系是否成立？
設(shè)AC之間長為S，且與水平方向成θ角。
重力做功WG=Fssinθ=mgh1-mgh2
由此發(fā)現(xiàn)重力做功與路徑無關(guān)，只跟初末位置高度有關(guān)，物體減少的重力勢能仍等于重力所做的功。
討論4:物體從B點分別勻速、加速、減速上升到A點，上述關(guān)系又是如何呢？
無論物體從B點上升到A點是勻速、加速、減速，重力都做負(fù)功，且都等于物體重力與初末位置高度差的乘積。而重力勢能都增加，增加的重力勢能等于克服重力所做的功。但這三種情況中，由于所受拉力不同，物體動能的變化量等于合外力的功，動能變化量不相同。
師生共同總結(jié)出重力勢能變化只與重力做的功有關(guān)，兩者關(guān)系如下：
當(dāng)物體由高處運動到低處時，重力做正功，重力勢能減少。減少的重力勢能等于重力所做的功。
當(dāng)物體由低處運動到高處時，重力做負(fù)功，即物體克服重力做功，重力勢能增加。增加的重力勢能等于克服重力所做的功。
引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出重力做功的特點：
4.重力做功的特點：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體的運動路徑無關(guān)。
演示實驗3:演示張緊的橡皮筋把紙團(tuán)射出去，說明發(fā)生彈性形變的橡皮筋能夠做功，因而具有能量------這種能量稱為彈性勢能。
5.彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時能夠?qū)ν饨缱龉?，我們把物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢能叫彈性勢能。
引導(dǎo)學(xué)生舉些具有彈性勢能物體的實例。如張緊的弓、卷緊的發(fā)條、位伸或壓縮的彈簧、擊球時的網(wǎng)球拍等都具有彈性勢能。初步了解彈簧所具有彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)。
分析：彈簧被拉伸或壓縮的長度越大，恢復(fù)原狀時對外做的功就越多，彈簧的彈性勢能就越大。彈簧的彈性勢能不跟彈簧的勁度有關(guān)，被拉伸或壓縮的長度相同時，勁度越大的彈簧彈性勢能越大。
重力勢能和彈性勢能是由相互作用物體的相對位置決定的，所以勢能又叫位能。今后還將學(xué)習(xí)其它形式的勢能。
例題2:沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物體到頂端，以下說法中正確的是：
A．沿著坡度小、長度大的斜面上升克服重力做的功多；
B．沿長度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多；
C．沿長度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多；
D．上述幾種情況重力做功同樣多。
學(xué)生先做，老師再評講。正確答案為D。
（三）、課堂小結(jié)：
1.重力勢能：由于物體被舉高而具有的能量；重力勢能的計算式：EP=mgh.，即物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積；重力勢能是標(biāo)量，其單位與功的單位相同，在國際單位中都是焦耳。
2.重力做功的特點：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體的運動路徑無關(guān)。
3.彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時能夠?qū)ν饨缱龉Γ覀儼盐矬w因發(fā)生彈性形變而具有的勢能叫彈性勢能。
（四）、課外作業(yè)：
1.復(fù)習(xí)歸納本節(jié)課內(nèi)容。
2.思考課本練習(xí)四第（1）、（3）題。
3.把練習(xí)四第(2)、(4)、(5)題做在作業(yè)本上。

滬科版高一物理下冊《重力勢能》教案

滬科版高一物理下冊《重力勢能》教案

新課標(biāo)要求

㈠知識與技能

1、理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進(jìn)行計算.

2、理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān).

3、知道重力勢能的相對性.

㈡過程與方法

用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力作功與路徑的關(guān)系，親身感受知識的建立過程

㈢情感、態(tài)度與價值觀

滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣．

教學(xué)重點

重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系。

教學(xué)難點

重力勢能的系統(tǒng)性和相對性。

教學(xué)方法

實驗觀察法、分析歸納法、講練法。

教學(xué)工具

鐵球(大小、質(zhì)量均不同)兩個、透明玻璃容器、沙子、投影片。

教學(xué)過程

（一）引入新課

師：放錄像：打樁機(jī)的重錘從高處落下，把水泥樁打進(jìn)地里。

從錄像中，同學(xué)們想到了什么？

生：觀看錄像，思考問題。

重錘把水泥樁打進(jìn)地里，說明重錘對水泥樁做了功。據(jù)功和能的關(guān)系，既然重錘可以對水泥樁做功，表明重錘具有能。

總結(jié)點評：實際上重錘在下落過程中把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，再對水泥樁做功，把其打入地里。

導(dǎo)入：在初中我們已經(jīng)學(xué)過：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。那么重力勢能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢？本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這個問題。

（二）進(jìn)行新課

1、重力的功

師：投影教材上的圖，引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“重力作功”部分。一邊閱讀，一邊在練習(xí)本上把推導(dǎo)過程寫出來。

通過推導(dǎo)重力在這幾種不同情況下做的功，可以得出什么結(jié)論？

生：閱讀教材，推導(dǎo)三種情況下重力做的功。選出代表發(fā)表自己的見解。

點評：通過學(xué)生親手實踐，培養(yǎng)學(xué)生探求知識的欲望和分析問題解決問題的能力。

師：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點評。

生：認(rèn)真思考，分組討論，選出代表回答。

師：傾聽學(xué)生回答，點評。

結(jié)論：物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和重點的位置有關(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān)。WG=mgh1－mgh2?？梢姡矬w的重力mg與它所在位置的高度h的乘積“mgh”是一個具有特殊意義的物理量。

2、對重力勢能的學(xué)習(xí)

師：指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“重力勢能”一段，提出問題

⑴怎樣定量表示物體的重力勢能？

⑵重力勢能與什么因素有關(guān)？你能否列舉生活中的實例加以說明？

⑶重力勢能的改變和重力作功之間的關(guān)系是怎樣的？寫出它們之間的關(guān)系式。

生：閱讀教材，認(rèn)真思考問題。選出代表發(fā)表自己的見解、列舉實例。

點評：通過學(xué)生閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀理解能力；通過學(xué)生的回答，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力。通過學(xué)生列舉生活實例，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活、熱愛生活的良好品質(zhì)。

師：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點評。

如果學(xué)生列舉實力有困難，教師可以給與指導(dǎo)和幫助，比如錄像中打樁機(jī)的例子等。也可以設(shè)計演示實驗。如下：

【演示】在一個玻璃容器內(nèi)放入沙子，拿一個鐵球分別從不同的高度釋放，使其落到沙子中，觀察鐵球落入的深度.

【演示】把大小不同的兩個鐵球從同一高度釋放，觀察它們落入沙子中的深度.

學(xué)生敘述實驗現(xiàn)象：

1.當(dāng)鐵球質(zhì)量一定時，釋放點越高，鐵球落入沙子中越深；

2.當(dāng)釋放高度一定時，鐵球質(zhì)量越大，鐵球落入沙子中越深.

實驗現(xiàn)象說明：

物體的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢能就越大。

3、重力勢能的相對性和系統(tǒng)性

師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀課文相關(guān)內(nèi)容.

投影閱讀思考題：

1.為什么說重力勢能具有相對性？

2.什么是參考平面？參考平面的選取是唯一確定的嗎？

3.選擇不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是否相同？是否會影響有關(guān)重力勢能問題的研究？

4.如果物體在參考平面的上方，重力勢能取什么值？表示什么含義？

5.如果物體在參考平面的下方，重力勢能取什么值？表示什么含義？

6.為什么說“勢能是系統(tǒng)所共有的”？

生：帶著問題閱讀教材。然后選出代表發(fā)言。

師：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點評：

1.重力勢能總是相對于某個水平面來說的，這個水平面叫參考平面.參考平面選取不同，重力勢能的數(shù)值就不同?？梢?，重力勢能具有相對性。

選擇哪個水平面作為參考平面，可視研究問題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面.

2.選擇不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的，但并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題，因為在有關(guān)的問題中，有確定意義的是重力勢能的差值，這個差值并不因選擇不同的參考平面而有所不同.

3.對選定的參考平面而言，在參考平面上方的物體，高度是正值，重力勢能也是正值，表示物體在該位置具有的重力勢能比在參考平面具有的重力勢能要大.

4.在參考平面下方的物體，高度是負(fù)值，物體具有負(fù)的重力勢能，表示物體在該位置具有的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能要少。

5.重力勢能根重力有關(guān)，而重力是地球施加給物體的，沒有地球，也就談不上重力勢能。可見，重力勢能是“地球和物體”這個系統(tǒng)共有的。

點評：培養(yǎng)學(xué)生閱讀理解能力和語言概括能力。

（三）課堂總結(jié)、點評

師：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

生：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。

（四）實例探究

⑴對重力勢能的理解

【例1】關(guān)于重力勢能的幾種理解，正確的是

A.重力勢能等于零的物體，一定不會對別的物體做功

B.放在地面上的物體，它的重力勢能一定等于零

C.在不同高度將某一物體拋出，落地時重力勢能相等

D.相對不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢能，但并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題

答案：CD.

⑵關(guān)于重力勢能的相對性

【例2】如圖所示[轉(zhuǎn)載]高中物理(必修二)課時教案-7.4wbr重力勢能，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢能為0，則小球落到地面前瞬間的重力勢能為

A.mgh

B.mgH

C.mg(h+H)

D.-mgh

【思路】重力勢能的大小是相對參考平面而言的，參考平面選擇不同，物體的高度不同，重力勢能的大小則不同.

解：據(jù)題意知已選定桌面為參考平面，則小球在最高點時的高度為H，小球在桌面的高度為零，小球在地面時的高度為－h(huán)，所以小球落到地面時，它的重力勢能為Ep=-mgh.

答案：D

⑶重力做功及重力做功與重力勢能的關(guān)系

【例3】[轉(zhuǎn)載]高中物理(必修二)課時教案-7.4wbr重力勢能一物體從A點沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點與C點，則下列說法中正確的是

A.沿AB面重力做功多

B.沿兩個面重力做的功相同

C.沿AB面重力勢能減少多

D.沿兩個面減少的重力勢能相同

答案：BD.

⑷綜合應(yīng)用

【例4】起重機(jī)以g/4的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升高度h，則起重機(jī)鋼索的拉力對物體做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢能變化了多少.

解：由題意可知起重機(jī)的加速度a=g/4，物體上升高度h，

據(jù)牛頓第二定律得mg-F=ma所以F=mg-ma=mg-m×g/4=3mg/4

方向豎直向上.

所以拉力做功WF=Fhcos0°=3mgh/4

重力做功WG=mghcos180°=-mgh

即物體克服重力做功為mgh

又因為WG=Ep1-Ep2=-mgh

WG0，Ep1Ep2

即物體的重力勢能增加了mgh

（五）作業(yè)布置

書面完成“問題與練習(xí)”中1－4題。

板書設(shè)計

4．重力勢能

一、重力的功與重力做功有關(guān)的因素：重力的大小和下落的高度大小．與物體的路徑無關(guān)．

二、重力勢能物體的重力勢能等于它所受的重力和所處高度的乘積．

三、重力勢能的相對性

1．重力勢能與參考平面的選取有關(guān)．但重力勢能的變化量與參考平面的選取無關(guān)．

2．勢能是系統(tǒng)所共有的．

重力勢能