小學(xué)教學(xué)教案

5.4重力勢(shì)能教學(xué)設(shè)計(jì)(新課標(biāo))。

重力勢(shì)能--
本節(jié)教材分析
本節(jié)講述重力勢(shì)能及其相對(duì)性，重力勢(shì)能的變化以及與重力做功的關(guān)系.重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，克服重力做功(重力做負(fù)功)時(shí)，重力勢(shì)能增加，關(guān)于這個(gè)關(guān)系，由于與動(dòng)能定理的表述不一致，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)時(shí)最好能結(jié)合一些實(shí)例，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，解開學(xué)生的困惑，例如可舉在自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力做正功，重力勢(shì)能減少，同時(shí)由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能增加.重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這樣做，也可以為下一節(jié)講解機(jī)械能守恒定律做好準(zhǔn)備.
關(guān)于重力做功與路徑無關(guān)和彈性勢(shì)能的教學(xué)：只要求學(xué)生知道即可．
教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)目標(biāo)
1.理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算．
2.理解重力勢(shì)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(shì)能的相對(duì)性．
4.了解彈性勢(shì)能．
二、能力目標(biāo)
1.根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式．
2.學(xué)會(huì)從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理形象．
三、德育目標(biāo)
滲透從對(duì)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(diǎn)
重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系．
教學(xué)難點(diǎn)
重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性
教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)觀察法、分析歸納法、講練法
教學(xué)用具
鐵球(大小、質(zhì)量均不同的兩個(gè))、透明玻璃容器、沙子、投影片．
教學(xué)過程
用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行計(jì)算．
2.理解重力勢(shì)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(shì)能的相對(duì)性．
4.了解彈性勢(shì)能．
學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程：
一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入
教師：打樁機(jī)的重錘從高處落下時(shí)，可以把水泥樁打進(jìn)地里，為什么?
學(xué)生：因?yàn)橹劐N具有重力勢(shì)能．
教師：那么什么是重力勢(shì)能?
學(xué)生：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能．
演示實(shí)驗(yàn)：
在一個(gè)透明的玻璃容器內(nèi)裝上沙子．
實(shí)驗(yàn)一：用一個(gè)鐵球從不同高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度．
實(shí)驗(yàn)二：用大小不同的兩個(gè)鐵球從同一高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度．
學(xué)生回答觀察到的現(xiàn)象：
在實(shí)驗(yàn)一中，鐵球的釋放高度越大，鐵球落在沙子中的深度越大．
在實(shí)驗(yàn)二中，質(zhì)量大的鐵球落在沙子中的深度大．
教師：通過上述演示，我們可以定性得到：重力勢(shì)能跟物體的質(zhì)量和高度都有關(guān)系，且物體的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢(shì)能就越大．
引入：那么，怎樣定量地表示重力勢(shì)能呢?
板書課題：重力勢(shì)能
二、新課教學(xué)
(一)重力勢(shì)能
1.教師舉例
把一個(gè)質(zhì)量為ｍ的物體豎直向上拋出，在它上升和下落的過程中，重力分別做什么功?重力勢(shì)能如何變化?
學(xué)生：上升過程中，物體克服重力做功(重力做負(fù)功).物體的重力勢(shì)能增大．
下落過程中，重力做正功，物體的重力勢(shì)能減?。?br> 教師：前邊我們學(xué)過了功和能之間的關(guān)系，我們知道力對(duì)物體做了多少功，物體的能量就將變化多少，那么同學(xué)們認(rèn)為重力所做的功與物體重力勢(shì)能的變化之間有什么關(guān)系?
學(xué)生：重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化．
2.上邊我們定性分析了重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化，下邊我們?cè)賮矸治鲆粋€(gè)例子：
①用投影片出示問題：
質(zhì)量為ｍ的物體從高度為ｈ１的A點(diǎn)下落到高度為ｈ2的B點(diǎn)，重力所做的功為多少?
②學(xué)生求解得到：
重力所做的功為：WG＝ｍｇΔｈ＝ｍｇ（ｈ１－ｈ２）
③教師：前邊我們結(jié)合功和能的關(guān)系分析得到重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化，而我們經(jīng)過推導(dǎo)又得到重力所做的功等于ｍｇｈ這個(gè)量的變化，所以在物理學(xué)中就用ｍｇｈ這個(gè)式子來表示物體的重力勢(shì)能．
板書：EＰ＝mgh
EＰ物體的重力勢(shì)能焦（J）
ｍ→物體的質(zhì)量千克（kg）
ｇ→重力加速度→(米每二次方秒)s2/ｍ
ｈ→物體的高度→米（ｍ）
④推導(dǎo)重力勢(shì)能的單位：
∵１kgｍ/s2ｍ＝１Ｎｍ＝１J
∴重力勢(shì)能的單位是焦耳，并把上述板書補(bǔ)充完整．
⑤重力勢(shì)能是標(biāo)量
3.據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化之間的關(guān)系進(jìn)行討論：
①教師：我們用來表示物體在初位置的重力勢(shì)能，用來表示物體在末位置的重力勢(shì)能，則
②學(xué)生討論得到：
當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，ｈ１ｈ2，WＧ０∴
當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，ｈ１ｈ2，WＧ０∴
③教師總結(jié)：重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功．
物體克服重力做功(重力做負(fù)功)時(shí)，重力勢(shì)能增加，增加的重力勢(shì)能等于物體克服重
力所做的功．
4.討論：如圖所示，物體從高為h1處運(yùn)動(dòng)到高為ｈ2處，運(yùn)動(dòng)的路徑有無數(shù)條，討論在這些運(yùn)動(dòng)過程中，重力所做的功是否相同．
學(xué)生：重力所做的功相同，因?yàn)橹亓λ龅墓Φ扔谥亓?shì)能的減少量，而重力勢(shì)能的減少量ｍｇ（ｈ１－ｈ2）是一定的．
教師：由此得到：重力所做的功只跟物體初位置的高度ｈ１和末位置的高度ｈ2有關(guān)，跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)．
(二)重力勢(shì)能的相對(duì)性
教師：有一個(gè)物體放在三樓頂，每層樓高ｈ，則該物體的重力勢(shì)能為多大?
學(xué)生：3mgh；mgh；2mgh．
教師：同一個(gè)物體的重力勢(shì)能，為什么會(huì)有三個(gè)不同的值呢?
學(xué)生：是由于所選高度的起點(diǎn)不同而造成的．
教師：我們把所選高度的起點(diǎn)處的平面叫參考平面，第一位同學(xué)以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢(shì)能為3mgh，第二位同學(xué)是以三樓地面為參考平面，則物體的重力勢(shì)能為mgh，同理第三位同學(xué)是以二樓地面作為參考平面，得到的重力勢(shì)能為2mgh．
板書：①參考平面的選取是任意的．
②選取不同的參考平面，物體的重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的．
③通常選地面為參考平面．
(三)彈性勢(shì)能

1.演示
裝置如圖所示：將一彈簧壓縮不同程度：觀察現(xiàn)象．
取一個(gè)硬彈簧，一個(gè)軟彈簧，分別把它們壓縮相同程度，觀察現(xiàn)象．
2.學(xué)生敘述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)一中：當(dāng)彈簧壓縮程度越大時(shí)，彈簧把木塊推的越遠(yuǎn)．
實(shí)驗(yàn)二中：兩根等長的軟、硬彈簧，壓縮相同程度時(shí)，硬彈簧把木塊彈出的遠(yuǎn)．
3.上述實(shí)驗(yàn)中，彈簧被壓縮時(shí)，要發(fā)生形變，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)δ緣K做功，我們說彈簧具有能，這種能叫彈性勢(shì)能．
板書：發(fā)生形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν庾龉?，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢(shì)能．
4.教師：同學(xué)們能舉幾個(gè)物體具有彈性勢(shì)能的例子嗎?
學(xué)生：卷緊的發(fā)條，被拉伸或壓縮的彈簧，拉彎的弓、擊球時(shí)的網(wǎng)球拍或羽毛球拍、撐桿跳高時(shí)的撐桿等．
5.教師分析上述各例中彈性勢(shì)能和形變程度之間的關(guān)系，學(xué)生總結(jié)得到：
形變程度越大，彈性勢(shì)能也越大．
6.教師：到現(xiàn)在為止，我們已學(xué)習(xí)了兩種勢(shì)能：重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能．
對(duì)于重力勢(shì)能，其大小由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定，對(duì)于彈性勢(shì)能，其大小由形變程度決定，而形變程度不同，發(fā)生形變的物體的各部分相對(duì)位置也會(huì)發(fā)生變化，得到：
①勢(shì)能也叫位能．
②勢(shì)能具有系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的，彈性勢(shì)能是物體的各部分所共有的．
三、鞏固練習(xí)
用投影片出示思考題：
1.關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列說法中正確的是
A.當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少
B.物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加
C.地球上任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都有一個(gè)確定值
D.重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)
2.物體在運(yùn)動(dòng)過程中，克服重力做功為50J，則
A.重力做功為50J
B.物體的重力勢(shì)能一定增加50J
C.物體的動(dòng)能一定減少50J
D.重力做了50J的負(fù)功
3.以40ｍ/s的初速度豎直向上拋出一個(gè)物體，經(jīng)過ｔ秒后，物體的重力勢(shì)能是動(dòng)能的3倍，ｇ＝10ｍ/s2，則ｔ的大小為
A.2秒B.3秒C.4秒D.5秒
參考答案：
1.ABD2.BD?3.A
四、小結(jié)
本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了：
1.勢(shì)能由物體間的相互作用而產(chǎn)生，由它們的相對(duì)位置而決定．
2.勢(shì)能是標(biāo)量，單位是焦耳．
3.重力對(duì)物體所做的功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，只跟物體運(yùn)動(dòng)的始、末位置有關(guān)，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢(shì)能之差．
4.重力勢(shì)能是地球和地面上的物體共同具有的，一個(gè)物體的重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)．
思考題
1.關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是
A.重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功
B.相對(duì)于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問題．
C.在同一高度將物體不論向任何方向拋出，只要拋出時(shí)的初速度大小相同，則落地時(shí)減少的重力勢(shì)能必相等

D.放在地面的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零
2.一物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn)，則下列說法中正確的是
A.沿AB面重力做功多
B.沿兩個(gè)面重力做的功相同
C.沿AB面重力勢(shì)能減少多
D.沿兩個(gè)面減少的重力勢(shì)能相同
3.在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧，有一物體在它的正上方自由落下，在物體壓縮彈簧速度減為零時(shí)
A.物體的重力勢(shì)能最大B.物體的動(dòng)能最大
C.彈簧的彈性勢(shì)能最大D.彈簧的彈性勢(shì)能最小
4.質(zhì)量為１kg的鐵球從某一高度自由落下，當(dāng)下落到全程中點(diǎn)位置時(shí)，具有36J的動(dòng)能.空氣阻力不計(jì)，取地面為零勢(shì)能面，ｇ取10ｍ/s2，則
A.鐵球在最高點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為36J
B.鐵球在全程中點(diǎn)位置時(shí)具有72J機(jī)械能
C.鐵球落到地面時(shí)速度為12ｍ/s
D.鐵球開始下落時(shí)的高度為7.2ｍ
參考答案：
1.BC?2.BD?3.C?4.BCD
六、板書設(shè)計(jì)
習(xí)題精選
（一）
1、以下說法中，正確的是：
A．重力勢(shì)能大的物體，離地面高度大；
B．重力勢(shì)能大的物體，所受重力一定大；
C．重力勢(shì)能大的物體，質(zhì)量不一定大；
D．重力勢(shì)能大的物體，速度不一定大。
2、質(zhì)量相同的實(shí)心木球和銅球，放在同一水平桌面上，則它們的重力勢(shì)能是：
A．木球大；B．銅球大；C．一樣大；D．不能比較。
3、以下敘述中正確的是：
A．重力對(duì)物體做功越多，物體的重力勢(shì)能越少；
B．物體克服重力做功越多，物體的重力勢(shì)能越少；
C．重力對(duì)物體不做功，物體的重力勢(shì)能一定為零；
D．物體沒克服重力做功，物體的重力勢(shì)能不一定為零。
4、不同質(zhì)量的兩個(gè)物體由同一地點(diǎn)以相同的動(dòng)能豎直向上拋出，不計(jì)空氣阻力，則這兩個(gè)物體（）
A．所能達(dá)到的最大高度和最大重力勢(shì)能都相同
B．所能達(dá)到的最大高度不同，但最大重力勢(shì)能相同
C．所能達(dá)到的最大高度和最大重力勢(shì)能均不同
D．所能達(dá)到的最大高度相同，但最大重力勢(shì)能不同
5、粗細(xì)均勻，長為5m，質(zhì)量為60kg的電線桿橫放在水平地面上，如果要把它豎直立起，至少要做J的功（）
參考答案：
1、CD2、C3、AD4、B5、1500
（二）
1.關(guān)于重力勢(shì)能的理解，下列說法正確的是
A.重力勢(shì)能是一個(gè)定值
B.當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能減少
C.放在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定等于0
D.重力勢(shì)能是物體和地球共有的，而不是物體單獨(dú)具有的
2.物體的重力勢(shì)能等于_____，定義式EＰ?＝_____.
3.一根均勻的直棒平放在地面，將它豎直立起時(shí)O點(diǎn)不滑動(dòng)，若棒的質(zhì)量為ｍ，棒長為L，則棒被豎直立起時(shí)外力做功至少為_____，重力做功為_____，物體克服重力做的功為_____，棒的重力勢(shì)能增加了_____，外力作用點(diǎn)越靠近右端時(shí)用的力_____，但做的功_____．
4.如圖所示，重物A的質(zhì)量為ｍ，置于水平地面上，其上表面聯(lián)結(jié)一根豎直的輕質(zhì)彈簧，彈簧的長度為L，勁度系數(shù)為ｋ，現(xiàn)將彈簧的上端P緩慢地豎直上提一段距離L，使重物A離地面時(shí)，重物具有的重力勢(shì)能為_____.
5.如圖所示，質(zhì)量為ｍ的物體從ｈ高處的A點(diǎn)由靜止自斜面滑下，再滑到平面上的C點(diǎn)停下，在B點(diǎn)沒有能量損失，則在A→B→C的全過程中物體克服阻力所做的功為_____，如果使物體由C點(diǎn)沿原路返回到A點(diǎn)，則外力至少做功為_____.
6.一個(gè)物體從距地面的高度為H處自由下落，當(dāng)它的動(dòng)能與其重力勢(shì)能相等時(shí)，需要下落的時(shí)間為
A.B.C.D.（wWw.yjs21.Com 幼兒教師教育網(wǎng)）

7.在豎直平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R的圓弧形軌道，一個(gè)質(zhì)量為ｍ的小物體從軌道最高點(diǎn)A由靜止滑下，到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)恰好又靜止，問：
①物體在下滑過程中受到哪些力的作用?
②對(duì)小物塊做功的力各是什么力?做了多少功，大小各為多少?
③小物塊由A到B，其重力勢(shì)能變化了多少，如何變化?轉(zhuǎn)化為什么形式的能?有多少，用什么去量度?
8.如圖是幾個(gè)斜面，它們高度相同，而傾角不同，讓質(zhì)量相同的物體沿斜面由靜止從頂端運(yùn)動(dòng)到底端，試根據(jù)功的公式計(jì)算沿不同斜面重力所做的功，并證明這個(gè)功與斜面的傾角無關(guān).
9.如圖所示，輕質(zhì)長繩水平地跨過距2L的兩個(gè)定滑輪A、B上，質(zhì)量為ｍ的物塊懸掛在繩上O點(diǎn)，O與A、B兩滑輪的距離相等，在輕繩兩端C、D分別施加豎直向下的恒力F＝mg，先托住物塊，使繩處于水平拉直狀態(tài)，從靜止釋放物塊，在物塊下落過程中，保持C、D兩端的拉力F不變，則
①當(dāng)物塊下落距離ｈ為多大時(shí)，物塊的加速度為零．
②當(dāng)物塊下落上述距離的過程中，克服C端恒力F做的功W為多少?
③求物體下落的最大速度ｖｍ和最大距離H．
參考答案：
1.BD2.物體的重量和它的高度的乘積；mgh
3.越小，不變．
4.5.mgL；2mgL6.B
7.①重力、彈力和滑動(dòng)摩擦力
②重力和滑動(dòng)摩擦力；重力做正功，大小為mgＲ；滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功，大小為mgR
③mgR，減少，內(nèi)能，mgR，滑動(dòng)摩擦力做的功
8.證明略
9.①②③
（三）
1.關(guān)于勢(shì)能的幾種說法中，正確的是：
A．勢(shì)能是物體系中各相互作用的物體的相對(duì)位置所決定的能量，勢(shì)能是系統(tǒng)共有的；
B．重力勢(shì)能的大小是相對(duì)的，但變化量大小是絕對(duì)的；
C．重力做的功等于重力勢(shì)能的增量；
D．在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量越大，彈性勢(shì)能也越大。
2.關(guān)于勢(shì)能的變化，下列說法中正確的是：
A．摩擦力做功，勢(shì)能一定減??；
B．彈力做正功，彈性勢(shì)能一定增加；
C．重力做正功，重力勢(shì)能一定減?。?br> D．勢(shì)能變化與外力無關(guān)。
3.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根長1m的繩子系住一個(gè)重100N的物體，則該物體的重力勢(shì)能是：
A．100J；B．900J；C．-100J；D．不作規(guī)定，無法確定。
4.橫臥在水平地面上質(zhì)量為100kg，長為2m的均勻圓鐵棒，一端著地，另一端從地面上豎立起來，其重力勢(shì)能增量和重力功是：
A．1960J，-1960J；B．-1960J，1960J；C．980J，-980J；D．-980J，980J。
5.某人將重物由靜止舉高h(yuǎn)，獲得的速度為v，則下列說法中正確的是：
A．物體所受合外力對(duì)它做的功等于物體的動(dòng)能增量；
B．人對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量；
C．重力和人對(duì)物體的功等于物體機(jī)械能的增量；
D．物體克服重力做的功等于物體勢(shì)能的增量。
6.在光滑的水平面上，物體A以較大速度Va向前運(yùn)動(dòng)，與以較小速度Vb向同一方向運(yùn)動(dòng)的，連有輕質(zhì)彈簧的物體B發(fā)生相互作用，如圖所示。在相互作用的過程中，當(dāng)系統(tǒng)的彈性勢(shì)能最大時(shí)：
A．VaVb；B．Va=Vb；C．VaVb；D．無法判斷。
7.大型拱橋的拱高為h，弧長為L，如圖所示，質(zhì)量為m的汽車在以不變的速率v由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，以下說法正確的是：
A．由A到B的過程中，汽車的重力勢(shì)能不變，重力始終不做功；
B．由A到B的過程中，汽車的重力勢(shì)能的增量為零，重力的總功等于零；
C．汽車的重力勢(shì)能先增大后減小，總的變化量為0，重力先做正功，后做負(fù)功，總功為零；
D．汽車的重力勢(shì)能先增大后減小，上坡時(shí)重力做負(fù)功，下坡時(shí)做正功，總功為零。
8.一根彈簧的彈力—位移圖線如圖所示，那么彈簧由伸
長量8cm到伸長量4cm的過程中，彈力功和彈性勢(shì)能的變化量為
A．3.6焦耳，-3.6焦耳；
B．-3.6焦耳，3.6焦耳；
C．1.8焦耳，-1.8焦耳；
D．-1.8焦耳，1.8焦耳。

9.如圖所示，一個(gè)人通過小定滑輪使質(zhì)量為M的物體勻速上升。當(dāng)人在水平地面上由A點(diǎn)移動(dòng)B點(diǎn)，繩子由豎直方向變成與水平方向成角。已知AB間距離為s，若不計(jì)摩擦及滑輪質(zhì)量，在這過程中物體重力勢(shì)能的增量是：
A．MgsB．Mgscosa
C．D．
10.質(zhì)量為m的小球，用輕質(zhì)細(xì)線栓住，在豎直平面內(nèi)繞線的一端作圓周運(yùn)動(dòng)，那么小球通過最高點(diǎn)和最最低點(diǎn)時(shí)，細(xì)線上拉力的差值是：
A．8mg；B．6mgC．4mgD．2mg。
參考答案
1、ABD2、C3、D4、C5、ABD6、B7、BD8、C9、C10、B

相關(guān)閱讀

7.4重力勢(shì)能學(xué)案（人教版必修2）

7.4重力勢(shì)能學(xué)案（人教版必修2）

1．物體高度變化時(shí)，重力要對(duì)物體做功，當(dāng)物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)物體做________
功，當(dāng)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)物體做______功，重力對(duì)物體做的功只跟它的
__________________有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑________，功的大小等于重力與始末位
置的____________的乘積．
2．物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與____________的乘積，表達(dá)式為Ep＝________.在
國際單位制中單位為________，符號(hào)為______．
3．重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系式為________________，當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，
重力做______功，重力勢(shì)能________，即WG0，Ep1Ep2.重力勢(shì)能減少的數(shù)量等于重力
做的功．當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做______功，或者說____________________，
重力勢(shì)能________，即WG0，Ep1Ep2.重力勢(shì)能增加的數(shù)量等于___________．
4．重力勢(shì)能的相對(duì)性
(1)參考平面：物體的重力勢(shì)能總是相對(duì)于某一__________來說的，這個(gè)____________叫
做參考平面．在參考平面上，物體的重力勢(shì)能取作______．
(2)參考平面的選?。哼x擇哪一個(gè)水平面作參考平面，要根據(jù)具體情況而定，一般以解決
問題方便為原則．
①選擇不同的參考平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是________的，但物體在固定的兩個(gè)位置
的重力勢(shì)能的差值與選擇的參考平面________．
②對(duì)選定的參考平面，上方物體的重力勢(shì)能是______值，下方物體的重力勢(shì)能是______
值，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢(shì)能要比在參考平面上具有的重力勢(shì)能______．
5．沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面將同一物體分別從底端拉到頂端，
下列說法正確的是()
A．沿坡度小的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
B．沿坡度大，粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
C．沿坡度小，粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
D．不管沿怎樣的斜面運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做功相同，物體增加的重力勢(shì)能也相同
6．關(guān)于重力勢(shì)能的說法中正確的是()
A．質(zhì)量大的物體其重力勢(shì)能大
B．位置高的物體其重力勢(shì)能大
C．水平地面上的物體重力勢(shì)能都相等
D．水平地面上方物體的重力勢(shì)能有可能比水平地面下方物體的重力勢(shì)能小
7．關(guān)于重力做功和物體重力勢(shì)能的變化，下面說法中正確的是()
A．當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少
B．當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加
C．重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)
D．重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功
【概念規(guī)律練】
知識(shí)點(diǎn)一重力做功的特點(diǎn)
1．如圖1所示，
圖1
A點(diǎn)距地面高為h，B點(diǎn)在地面上，一物體沿兩條不同的路徑ACB和ADB由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
到B點(diǎn)，則()
A．沿路徑ACB重力做的功多一些
B．沿路徑ADB重力做的功多一些
C．沿路徑ACB和路徑ADB重力做的功一樣多
D．無法判斷沿哪條路徑重力做的功多一些
2.
圖2
如圖2所示，質(zhì)量為m的小球從高度為h的斜面上的A點(diǎn)滾下，經(jīng)水平面BC后再滾上
另一斜面，當(dāng)它到達(dá)h3處的D點(diǎn)時(shí)，速度為零，在這個(gè)過程中，重力做功為()
A.mgh3B.2mgh3C．mghD．0
知識(shí)點(diǎn)二重力勢(shì)能
3．關(guān)于重力勢(shì)能，下列說法正確的是()
A．物體的位置一旦確定，它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定
B．物體與零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大
C．一個(gè)物體的重力勢(shì)能從－5J變到－3J，重力勢(shì)能變小了
D．重力勢(shì)能的減少量等于重力對(duì)物體做的功
4．樓上某房間地板高出樓外地面4m，窗臺(tái)比地板高1m．一個(gè)質(zhì)量為10kg的重物分
別放在窗臺(tái)上A處、地板上B處和樓外地面上C處．(g取9.8m/s2)
(1)以樓外地面為參考平面(零勢(shì)能面)，重物在A、B、C三處的重力勢(shì)能分別為EpA＝
________，EpB＝________.EpC＝________.
(2)以該房間地板為參考平面，重物在A、B、C三處的重力勢(shì)能分別為EpA＝________，
EpB＝________，EpC＝________.
(3)重物在A、B兩處的重力勢(shì)能之差EpA－EpB＝______，A、C兩處的重力勢(shì)能之差EpA
－EpC＝________.
(4)物體在某處的重力勢(shì)能的量值，跟參考平面的選取____關(guān)．
【方法技巧練】
一、重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系
5．關(guān)于重力勢(shì)能與重力做功，下列說法中正確的是()
A．物體克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的增加量
B．在同一高度，將物體以初速度v0向不同方向拋出，從拋出到落地的過程中，重力所
做的功相等，物體所減少的重力勢(shì)能一定相等
C．重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功
D．用手托住一個(gè)物體勻速上舉時(shí)，手的支持力所做的功等于物體克服重力所做的功與
物體所增加的重力勢(shì)能之和
圖3
6．質(zhì)量為m的小球從離桌面高度為H處由靜止下落，桌面離地高度為h，如圖3所示．若
以桌面為參考平面，那么小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過程中小球重力勢(shì)能的變化分別
為()
A．mgh，減少mg(H－h(huán))
B．mgh，增加mg(H＋h)
C．－mgh，增加mg(H－h(huán))
D．－mgh，減少mg(H＋h)
7.
圖4
如圖4所示，在水平地面上平鋪著n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h.如果人工將磚
一塊一塊地疊放起來，那么人至少做功()
A．n(n－1)mgh
B.12n(n－1)mgh
C．n(n＋1)mgh
D.12n(n＋1)mgh
二、重力勢(shì)能變化量的求解方法
8．如圖5所示，
圖5
兩個(gè)底面積都是S的圓筒，用一根帶有閥門的細(xì)管相連通，放在水平地面上．兩桶內(nèi)盛
有密度為ρ的水，閥門關(guān)閉時(shí)兩桶液面的高度分別為h1和h2，現(xiàn)將連接兩桶的管道閥門
打開，讓左側(cè)桶中的水緩慢流入右側(cè)桶內(nèi)，最后兩桶液面的高度相同，求在此過程中水
的重力勢(shì)能的變化量？
參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．正負(fù)起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置無關(guān)高度差
2．所處高度mgh焦耳J
3．WG＝Ep1－Ep2正減少負(fù)物體克服重力做功增加物體克服重力做的功
4．(1)水平面水平面零(2)①不同無關(guān)②正負(fù)
小
5．D[對(duì)同一物體而言，重力做功的特點(diǎn)與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，只與初、末狀態(tài)物體的高度差有關(guān)，不論是光滑路徑還是粗糙路徑，也不論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做多少功(重力做多少負(fù)功)，它的重力勢(shì)能也必增加多少，故選D.]
點(diǎn)評(píng)對(duì)同一物體而言，重力對(duì)物體所做的功只跟物體初、末位置的高度有關(guān)，跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)，物體沿閉合的路徑運(yùn)動(dòng)一周，重力做功為零，其實(shí)恒力(大小、方向均不變)做功都具有這一特點(diǎn)．
6．D[重力勢(shì)能Ep＝mgh，是相對(duì)值，與參考平面的選取有關(guān)，故A、B錯(cuò)．參考平面不選水平地面時(shí)，Ep≠0，分析可知，D正確．]
7．ABC[重力做正功，物體下降，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，物體升高，重力勢(shì)能增加；重力做功的多少與重力及初、末位置的高度差有關(guān)，與參考平面的選取無關(guān)．]
課堂探究練
1．C2.B3.D
4．(1)490J392J0(2)98J0－392J(3)98J
490J(4)有
點(diǎn)評(píng)重力勢(shì)能具有相對(duì)性．重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝mgh是與參考平面的選擇有關(guān)的，式中的h是物體重心到參考平面的高度．當(dāng)物體在參考平面以上時(shí)，重力勢(shì)能Ep為正值；當(dāng)物體在參考平面以下時(shí)，重力勢(shì)能Ep為負(fù)值．注意物體重力勢(shì)能正負(fù)的物理意義是表示比零勢(shì)能大還是小．(物體在參考平面上時(shí)重力勢(shì)能為零)
5．AB
6．D[小球落地點(diǎn)在參考平面以下，其重力勢(shì)能為負(fù)值，即－mgh；
初態(tài)重力勢(shì)能Ep1＝mgH，末態(tài)重力勢(shì)能Ep2＝－mgh，重力勢(shì)能的變化量ΔEp＝Ep2－Ep1＝－mgh－mgH＝－mg(H＋h)，負(fù)號(hào)表示減少．
重力勢(shì)能的變化也可以根據(jù)重力做功來判斷，小球下落過程中重力做正功，所以重力勢(shì)能減少量為WG＝mg(H＋h)．]
方法總結(jié)(1)重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于物體重力所做的功．(2)重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能增加，增加的重力勢(shì)能等于物體克服重力所做的功．(3)重力對(duì)物體所做的功等于物體重力勢(shì)能變化量的負(fù)值．
7．B[本題重在分析各塊磚的重心位置變化情況，從而找出n塊磚的重力勢(shì)能變化情況．
把n塊磚看做一個(gè)整體，其總質(zhì)量是M＝nm，以地面為零勢(shì)能面，n塊磚都平放在地面上時(shí)，其重心都在h2高處，所以這n塊磚的初始重力勢(shì)能為E1＝nmgh2.
當(dāng)n塊磚疊放在一起時(shí)，其總高度為H＝nh，其總的重心位置在H2＝nh2處，所以末態(tài)重力勢(shì)能為E2＝nmgH2＝n2mgh2，人做的功至少要等于重力勢(shì)能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝n(n－1)mgh2.]
方法總結(jié)把n塊磚當(dāng)作一個(gè)整體，分析初、末態(tài)的勢(shì)能，是解決該題的關(guān)鍵．也可以分析出第一塊磚的初、末態(tài)的勢(shì)能，求出每一塊磚末態(tài)的勢(shì)能，進(jìn)而求出所有磚勢(shì)能的變化量．顯然整體的研究更為方便．
8.ρgS(h1－h(huán)2)24
解析以部分水為研究對(duì)象，如圖所示，打開閥門，當(dāng)兩桶水液面相平時(shí)，相當(dāng)于將圖中左側(cè)桶中陰影部分的水移至圖中右側(cè)桶中的上方，這部分水的質(zhì)量為：
Δm＝ρS(h1－h(huán)2)2，重心下降Δh＝(h1－h(huán)2)2，故重力勢(shì)能減少了ρgS(h1－h(huán)2)24.
方法總結(jié)解答流體重力勢(shì)能的變化及重力做功問題，用“填補(bǔ)法”比較簡捷，解法技巧是以部分液體為研究對(duì)象，把這部分液體填補(bǔ)到相應(yīng)的位置，這一部分液體的重力勢(shì)能變化相當(dāng)于整體重力勢(shì)能的變化，其實(shí)質(zhì)就是等效法．

《重力勢(shì)能》教學(xué)設(shè)計(jì)

《重力勢(shì)能》的教學(xué)設(shè)計(jì)

我教學(xué)的題目是高一物理第七章第五節(jié)重力勢(shì)能。重力勢(shì)能概念的建立是形成機(jī)械能概念的基礎(chǔ)，也是今后形成更完整能量概念的保證。本節(jié)內(nèi)容“重力勢(shì)能”的學(xué)習(xí)也將為今后“電勢(shì)能”的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

本教材提供了較多情景及幾個(gè)問題來展開分析，

本課教學(xué)目標(biāo)很明確：

⑴從重力勢(shì)能的定量描述、單位、量性及它的相對(duì)性中理解重力勢(shì)能的概念；

⑵理解重力勢(shì)能得變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān)；

⑶了解彈性勢(shì)能。

能力目標(biāo)：

⑴學(xué)會(huì)從功和能的關(guān)系推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式；

⑵在小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究中，初步會(huì)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；

⑶在討論分析中激發(fā)質(zhì)疑探究意識(shí)，提高質(zhì)疑能力。

情感目標(biāo)：生活實(shí)驗(yàn)中激發(fā)物理研究興趣。

本節(jié)課著重解決了兩個(gè)問題，即重力勢(shì)能及其對(duì)稱性；重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系，關(guān)于重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。這個(gè)關(guān)系由于與動(dòng)能定理的表述不一致，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)是要結(jié)合一些實(shí)例，解開學(xué)生的困惑。而難點(diǎn)是學(xué)生對(duì)重力勢(shì)能相對(duì)性的理解。教學(xué)中用與溫度的相對(duì)性類比的方法來突破這個(gè)難點(diǎn)。

學(xué)生對(duì)重力勢(shì)能在初中已初步形成定性概念，知道重力勢(shì)能是物體舉高而具有的能，故本課引入要喚醒學(xué)生對(duì)這些概念的記憶，為定量認(rèn)識(shí)重力勢(shì)能打好鋪墊。學(xué)生在前一節(jié)課“動(dòng)能”學(xué)習(xí)中已體驗(yàn)定量研究的一些方法，這也為本課的研究學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。但估計(jì)學(xué)生對(duì)“Ep=mgh”會(huì)進(jìn)行公式化處理，出現(xiàn)只認(rèn)公式不認(rèn)理的現(xiàn)象，故引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“Ep=mgh”中的“h”正確認(rèn)識(shí)顯得尤為重要。高一學(xué)生的研究探索、質(zhì)疑提問能力很薄弱，通過本課在培養(yǎng)策略要取得一點(diǎn)突破。

依據(jù)教學(xué)大綱的要求和教材內(nèi)容的特點(diǎn)、學(xué)生的特點(diǎn)，在本節(jié)教學(xué)中，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)，探索得到結(jié)論，充分體現(xiàn)“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的教學(xué)模式。

以下為本課教學(xué)過程的設(shè)計(jì)：

1、情景引入

展出三峽水庫大壩的模擬照片，讓學(xué)生欣賞圖片的過程中，引導(dǎo)學(xué)生思考、發(fā)問，并啟發(fā)到水壩的作用是提高水位，使水具有重力勢(shì)能并引入課題，再提出問題“建成后的三峽水庫可蘊(yùn)含多少水的重力勢(shì)能？”激發(fā)學(xué)生對(duì)重力勢(shì)能學(xué)習(xí)的迫切欲望。

通過圖片情景，培養(yǎng)學(xué)生提問能力，并從三峽大壩的氣勢(shì)中激發(fā)學(xué)生的民族自豪感；與學(xué)生交流中回憶初中所學(xué)重力勢(shì)能概念。

2、實(shí)驗(yàn)探究

在初中知識(shí)掌握的基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生用身邊的小物件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證重力勢(shì)能與哪些量有關(guān)（書落手上、筆穿紙巾），研究探索后，再讓學(xué)生自己總結(jié)得出結(jié)論，體現(xiàn)重力勢(shì)能是由物體質(zhì)量和相對(duì)位置決定的能量。并讓學(xué)生猜想Ep與m、h的定量關(guān)系。

3、建立概念

重力勢(shì)能的大小是否與重力做功有關(guān)系？給學(xué)生三個(gè)簡單的運(yùn)動(dòng)過程，例從某高度做自由落體，從光滑斜面由靜止滑下，沿曲面從與前兩者相同的初平面運(yùn)動(dòng)至同一末平面，讓學(xué)生運(yùn)算三種情況下重力的功，類比于從動(dòng)能定理，得到動(dòng)能的定量表達(dá)式，也從中得到重力勢(shì)能的定量關(guān)系：Ep=mgh。接著得到重力做功與重力勢(shì)能變化量的關(guān)系：，從自由下落過程中的重力做功與重力勢(shì)能具體變化間的關(guān)系，幫助學(xué)生理解“-”和“=”的含義。提供情景，物體越高，重力勢(shì)能越大嗎？展開對(duì)=g中“h”的大討論，總結(jié)重力勢(shì)能是對(duì)于某個(gè)參考面來說的。再討論中“h”含義。從中在學(xué)生互促學(xué)習(xí)中對(duì)重力勢(shì)能的相對(duì)性有真正地理解。

4、提出問題

，Ep=mgh中，“△h”與“h”的區(qū)別？引出重力勢(shì)能具有相對(duì)性。明確指出“△h”是絕對(duì)量，“h”是相對(duì)量，所以重力勢(shì)能是具有相對(duì)性的，要確定物體在某一狀態(tài)所具有的重力勢(shì)能，就必須首先選擇一零勢(shì)能面作參考。而后類比溫度來講明重力勢(shì)能是標(biāo)量，但有正負(fù)，啟發(fā)學(xué)生思考其正負(fù)的含義。

5、彈性勢(shì)能

小結(jié)重力勢(shì)能概念形成過程，結(jié)合情景圖片，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的共同點(diǎn)，都是由物體的相對(duì)位置決定的能量，并且都是客觀存在的能。

6、概括總結(jié),作業(yè)布置

必做題：P/45：1、3、5

本課較多采用的是情景討論法，教師不是簡單的呈現(xiàn)問題讓學(xué)生解決，而是創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并在強(qiáng)烈內(nèi)驅(qū)作用下進(jìn)入學(xué)生小組合作探究、討論過程，使研究性學(xué)習(xí)方式滲透到學(xué)科課堂教學(xué)中，一節(jié)課上盡可能有實(shí)驗(yàn)可操作、有問題可討論、有平臺(tái)可交流。在該教法中，教師對(duì)學(xué)生討論過程的把握顯得尤為重要，對(duì)學(xué)生的問題、討論點(diǎn)的評(píng)價(jià)要及時(shí)，并能產(chǎn)生激勵(lì)效應(yīng)。

《重力勢(shì)能》的教學(xué)設(shè)計(jì)

《重力勢(shì)能》的教學(xué)設(shè)計(jì)

我教學(xué)的題目是高一物理第七章第五節(jié)重力勢(shì)能。重力勢(shì)能概念的建立是形成機(jī)械能概念的基礎(chǔ)，也是今后形成更完整能量概念的保證。本節(jié)內(nèi)容“重力勢(shì)能”的學(xué)習(xí)也將為今后“電勢(shì)能”的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

本教材提供了較多情景及幾個(gè)問題來展開分析，

本課教學(xué)目標(biāo)很明確：

⑴從重力勢(shì)能的定量描述、單位、量性及它的相對(duì)性中理解重力勢(shì)能的概念；

⑵理解重力勢(shì)能得變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān)；

⑶了解彈性勢(shì)能。

能力目標(biāo)：

⑴學(xué)會(huì)從功和能的關(guān)系推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式；

⑵在小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究中，初步會(huì)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；

⑶在討論分析中激發(fā)質(zhì)疑探究意識(shí)，提高質(zhì)疑能力。

情感目標(biāo)：生活實(shí)驗(yàn)中激發(fā)物理研究興趣。

本節(jié)課著重解決了兩個(gè)問題，即重力勢(shì)能及其對(duì)稱性；重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系，關(guān)于重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。這個(gè)關(guān)系由于與動(dòng)能定理的表述不一致，學(xué)生往往不易理解，教學(xué)是要結(jié)合一些實(shí)例，解開學(xué)生的困惑。而難點(diǎn)是學(xué)生對(duì)重力勢(shì)能相對(duì)性的理解。教學(xué)中用與溫度的相對(duì)性類比的方法來突破這個(gè)難點(diǎn)。

學(xué)生對(duì)重力勢(shì)能在初中已初步形成定性概念，知道重力勢(shì)能是物體舉高而具有的能，故本課引入要喚醒學(xué)生對(duì)這些概念的記憶，為定量認(rèn)識(shí)重力勢(shì)能打好鋪墊。學(xué)生在前一節(jié)課“動(dòng)能”學(xué)習(xí)中已體驗(yàn)定量研究的一些方法，這也為本課的研究學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。但估計(jì)學(xué)生對(duì)“Ep=mgh”會(huì)進(jìn)行公式化處理，出現(xiàn)只認(rèn)公式不認(rèn)理的現(xiàn)象，故引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“Ep=mgh”中的“h”正確認(rèn)識(shí)顯得尤為重要。高一學(xué)生的研究探索、質(zhì)疑提問能力很薄弱，通過本課在培養(yǎng)策略要取得一點(diǎn)突破。

依據(jù)教學(xué)大綱的要求和教材內(nèi)容的特點(diǎn)、學(xué)生的特點(diǎn)，在本節(jié)教學(xué)中，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)，探索得到結(jié)論，充分體現(xiàn)“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的教學(xué)模式。

以下為本課教學(xué)過程的設(shè)計(jì)：

1、情景引入

展出三峽水庫大壩的模擬照片，讓學(xué)生欣賞圖片的過程中，引導(dǎo)學(xué)生思考、發(fā)問，并啟發(fā)到水壩的作用是提高水位，使水具有重力勢(shì)能并引入課題，再提出問題“建成后的三峽水庫可蘊(yùn)含多少水的重力勢(shì)能？”激發(fā)學(xué)生對(duì)重力勢(shì)能學(xué)習(xí)的迫切欲望。

通過圖片情景，培養(yǎng)學(xué)生提問能力，并從三峽大壩的氣勢(shì)中激發(fā)學(xué)生的民族自豪感；與學(xué)生交流中回憶初中所學(xué)重力勢(shì)能概念。

2、實(shí)驗(yàn)探究

在初中知識(shí)掌握的基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生用身邊的小物件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證重力勢(shì)能與哪些量有關(guān)（書落手上、筆穿紙巾），研究探索后，再讓學(xué)生自己總結(jié)得出結(jié)論，體現(xiàn)重力勢(shì)能是由物體質(zhì)量和相對(duì)位置決定的能量。并讓學(xué)生猜想Ep與m、h的定量關(guān)系。

3、建立概念

重力勢(shì)能的大小是否與重力做功有關(guān)系？給學(xué)生三個(gè)簡單的運(yùn)動(dòng)過程，例從某高度做自由落體，從光滑斜面由靜止滑下，沿曲面從與前兩者相同的初平面運(yùn)動(dòng)至同一末平面，讓學(xué)生運(yùn)算三種情況下重力的功《重力勢(shì)能》教學(xué)設(shè)計(jì)，類比于從動(dòng)能定理《重力勢(shì)能》教學(xué)設(shè)計(jì)，得到動(dòng)能的定量表達(dá)式，也從中得到重力勢(shì)能的定量關(guān)系：Ep=mgh。接著得到重力做功與重力勢(shì)能變化量的關(guān)系：《重力勢(shì)能》教學(xué)設(shè)計(jì)，從自由下落過程中的重力做功與重力勢(shì)能具體變化間的關(guān)系，幫助學(xué)生理解“-”和“=”的含義。提供情景，物體越高，重力勢(shì)能越大嗎？展開對(duì)=g中“h”的大討論，總結(jié)重力勢(shì)能是對(duì)于某個(gè)參考面來說的。再討論中“h”含義。從中在學(xué)生互促學(xué)習(xí)中對(duì)重力勢(shì)能的相對(duì)性有真正地理解。

4、提出問題

《重力勢(shì)能》教學(xué)設(shè)計(jì)，Ep=mgh中，“△h”與“h”的區(qū)別？引出重力勢(shì)能具有相對(duì)性。明確指出“△h”是絕對(duì)量，“h”是相對(duì)量，所以重力勢(shì)能是具有相對(duì)性的，要確定物體在某一狀態(tài)所具有的重力勢(shì)能，就必須首先選擇一零勢(shì)能面作參考。而后類比溫度來講明重力勢(shì)能是標(biāo)量，但有正負(fù)，啟發(fā)學(xué)生思考其正負(fù)的含義。

5、彈性勢(shì)能

小結(jié)重力勢(shì)能概念形成過程，結(jié)合情景圖片，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的共同點(diǎn)，都是由物體的相對(duì)位置決定的能量，并且都是客觀存在的能。

6、概括總結(jié),作業(yè)布置

必做題：P/45：1、3、5

本課較多采用的是情景討論法，教師不是簡單的呈現(xiàn)問題讓學(xué)生解決，而是創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并在強(qiáng)烈內(nèi)驅(qū)作用下進(jìn)入學(xué)生小組合作探究、討論過程，使研究性學(xué)習(xí)方式滲透到學(xué)科課堂教學(xué)中，一節(jié)課上盡可能有實(shí)驗(yàn)可操作、有問題可討論、有平臺(tái)可交流。在該教法中，教師對(duì)學(xué)生討論過程的把握顯得尤為重要，對(duì)學(xué)生的問題、討論點(diǎn)的評(píng)價(jià)要及時(shí)，并能產(chǎn)生激勵(lì)效應(yīng)。

高一物理重力勢(shì)能教學(xué)設(shè)計(jì)58

7.5重力勢(shì)能
一、素質(zhì)教育目標(biāo)
（一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn)
1．知道重力勢(shì)能的定義。
2．理解重力勢(shì)能的計(jì)算公式，知道重力勢(shì)能是標(biāo)量，單位是焦耳。
3．理解重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系。
4．知道重力勢(shì)能的值是相對(duì)的，理解重力勢(shì)能正負(fù)的含義。
5．了解彈性勢(shì)能，知道彈簧的彈性勢(shì)能的決定因素。
（二）能力訓(xùn)練點(diǎn)
1．據(jù)重力做功的特點(diǎn)，推導(dǎo)重力勢(shì)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(diǎn)
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(diǎn)
讓學(xué)生體會(huì)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(shí)驗(yàn)演示來分析討論，指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、歸納。
三、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法
1．重點(diǎn)
重力勢(shì)能大小的確定
2．難點(diǎn)
重力勢(shì)能的相對(duì)性的理解，參考平面的選擇方法。
3．疑點(diǎn)
如何理解重力對(duì)物體做功等于物體重力勢(shì)能增量的負(fù)值。
4．
1．演繹推導(dǎo)物體重力勢(shì)能的定義表達(dá)方式。
2．類比分析，舉例釋疑。
四、課時(shí)安排
1課時(shí)
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(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)
1．教師利用實(shí)例來引入問題，利用實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)學(xué)生討論問題，利用講解來加深對(duì)概念的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
2．學(xué)生觀察、分析、討論、總結(jié)，并通過實(shí)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(shì)能有關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)功的定義，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的計(jì)算公式，并通過實(shí)例分析，理解重力勢(shì)能的相對(duì)性、正負(fù)含義等，并能準(zhǔn)確地計(jì)算重力勢(shì)能值．
（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)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(hào)”空間站于2001年3月23日北京時(shí)間14時(shí)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(gè)完美的告別，“和平號(hào)”的15年風(fēng)雨歷程將成為人類永恒的記憶．“和平號(hào)”的功績將永載史冊(cè)．
現(xiàn)提問：“和平號(hào)”空間站墜落時(shí)，為什么會(huì)燃燒？
碎片燃燒時(shí)，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(shì)能
1．重力勢(shì)能
回憶初中的知識(shí)，可知
（l）定義：物體由于被舉高而具有的能量．
演示實(shí)驗(yàn)，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(shí)，重力勢(shì)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(gè)物體在比較高的地方重力勢(shì)能較大，克服細(xì)砂阻力做功要多）
綜上所述，物體的重力勢(shì)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(shì)能的定量表達(dá)式：投球的質(zhì)量為m，從高度為的A點(diǎn)下落到高度為的B點(diǎn)，如圖所示，重力所做的功為
（2）重力勢(shì)能的表述式
物體的重力勢(shì)能等于物體的重量和它的高度的乘積，重力勢(shì)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(shì)能的關(guān)系
重力做功也可以寫成
當(dāng)物體下落時(shí)，重力做正功，，可設(shè)，這說明，重力做功，重力勢(shì)能減少，減少的值等于重力所做的功．
同理，當(dāng)物體上升時(shí)，重力做負(fù)功，重力勢(shì)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(yùn)動(dòng)，也適合于曲線運(yùn)動(dòng)，重力做功只跟物體的運(yùn)動(dòng)過程中初、末位置的高度差有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)．
提問：一個(gè)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(shì)能值？
（無法計(jì)算，因?yàn)闆]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(shì)能J，若從二樓樓面算起，物體的重力勢(shì)為J．對(duì)于不同的零高度點(diǎn)物體所對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能值也各不相同）
2．重力勢(shì)能具有相對(duì)性
正如上例所述，要確定物體重力勢(shì)能的大小，首先必須確定一個(gè)參考平面為零勢(shì)能面，若定了零重力勢(shì)能參考平面，物體在此平面的下方，物體的重力勢(shì)能就為負(fù)，如上例把三樓底板為零重力勢(shì)能平面物體的重力勢(shì)能J
由此看來，物體重力勢(shì)能的正負(fù)還表示重力勢(shì)能的大小，在參考水平面以上的物體的重力勢(shì)能一定大于參考平面以下物體的重力勢(shì)能．
要特別指出的是：重力勢(shì)能的變化縣與零重力勢(shì)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(diǎn)作為測(cè)量起點(diǎn)無關(guān)．至于選擇哪個(gè)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(shì)能相類似，還有彈性勢(shì)能．
3．彈性勢(shì)能
演示實(shí)驗(yàn)：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(dòng)木塊在水平面上運(yùn)動(dòng)．
可知，發(fā)生彈性形變的物體能對(duì)外界做功，因而具有能量，這種能量就叫彈性勢(shì)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(shì)能存在的實(shí)例
彈性勢(shì)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(shí)驗(yàn)演示彈簧形變量越大對(duì)外界做功可越多來說明．
勢(shì)能又叫位能，它是由相互作用的物體的相對(duì)位置決定．機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的勢(shì)能是重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的統(tǒng)稱．
（四）總結(jié)、擴(kuò)展
1．勢(shì)能有多種，與高度有關(guān)的重力勢(shì)能和與形變有關(guān)的彈性勢(shì)能是力學(xué)中的兩種，在熱力學(xué)中有分子勢(shì)能，在電磁學(xué)中有電勢(shì)能等．
2．勢(shì)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(shì)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(shì)能．
3．勢(shì)能都是相對(duì)量，只有先走零勢(shì)能參考平面，勢(shì)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(jì)
1．重力勢(shì)能
（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量．
（2）重力勢(shì)能的表達(dá)公式．
（3）重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系．
物體下落
物體上升
2．重力勢(shì)能具有相對(duì)性．
定了參考平面，物體重力勢(shì)能才有確定值．
重力勢(shì)能的變化與參考平面選擇無關(guān)．
3．彈性勢(shì)能
十、背景知識(shí)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(shí)，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(shì)能有關(guān)，勢(shì)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(shì)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(diǎn)C施加一豎直向下的力將繩拉至D點(diǎn)，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(shì)能最小．故施力F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(gè)可自由移動(dòng)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(gè)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(gè)過程中（）
A．大氣壓力對(duì)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(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變
D．大氣壓力對(duì)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(shí)應(yīng)具有最小勢(shì)能，故在打開閥門至平衡過程中，水的重力勢(shì)能減?。钟深}意知整個(gè)裝置與外界絕熱，因此由能量守恒得，重力勢(shì)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(shì)能的說法中，正確的是（）
A．地球上的任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都有一個(gè)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(shí)，物體的重力勢(shì)能變化是相同的．
C．在不同高度的物體具有的重力勢(shì)能可能相同．
D．低于零重力勢(shì)能面的物體的重力勢(shì)能一定小于在零重力勢(shì)能平面以上物體的重力勢(shì)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(shí)物體重力勢(shì)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(jì)空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢(shì)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(diǎn)出發(fā)，沿3條不同的軌道運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則在移動(dòng)的過程中重力做功的情況是（）
A．沿路徑運(yùn)動(dòng)，重力做功最多
B．沿路徑運(yùn)動(dòng)，重力做功最多
C．沿路徑運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，下落1s時(shí)，物體的動(dòng)能為，物體的重力勢(shì)能減少了．
答案：1．BCD2．3．18J4．B5．D6．50J50J