高中物理必修一力教案

7.4重力勢能學(xué)案（人教版必修2）。

7.4重力勢能學(xué)案（人教版必修2）

1．物體高度變化時，重力要對物體做功，當(dāng)物體向下運動時，重力對物體做________
功，當(dāng)物體向上運動時，重力對物體做______功，重力對物體做的功只跟它的
__________________有關(guān)，而跟物體運動的路徑________，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________，符號為______．
3．重力做功與重力勢能變化的關(guān)系式為________________，當(dāng)物體由高處運動到低處時，
重力做______功，重力勢能________，即WG0，Ep1Ep2.重力勢能減少的數(shù)量等于重力
做的功．當(dāng)物體由低處運動到高處時，重力做______功，或者說____________________，
重力勢能________，即WG0，Ep1Ep2.重力勢能增加的數(shù)量等于___________．
4．重力勢能的相對性
(1)參考平面：物體的重力勢能總是相對于某一__________來說的，這個____________叫
做參考平面．在參考平面上，物體的重力勢能取作______．
(2)參考平面的選?。哼x擇哪一個水平面作參考平面，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，物體重力勢能的數(shù)值是________的，但物體在固定的兩個位置
的重力勢能的差值與選擇的參考平面________．
②對選定的參考平面，上方物體的重力勢能是______值，下方物體的重力勢能是______
值，負(fù)號表示物體在這個位置具有的重力勢能要比在參考平面上具有的重力勢能______．
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．沿坡度小的斜面運動時物體克服重力做功多
B．沿坡度大，粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多
C．沿坡度小，粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多
D．不管沿怎樣的斜面運動，物體克服重力做功相同，物體增加的重力勢能也相同
6．關(guān)于重力勢能的說法中正確的是()
A．質(zhì)量大的物體其重力勢能大
B．位置高的物體其重力勢能大
C．水平地面上的物體重力勢能都相等
D．水平地面上方物體的重力勢能有可能比水平地面下方物體的重力勢能小
7．關(guān)于重力做功和物體重力勢能的變化，下面說法中正確的是()
A．當(dāng)重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少
B．當(dāng)物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加
C．重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)
D．重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功
【概念規(guī)律練】
知識點一重力做功的特點
1．如圖1所示，
圖1
A點距地面高為h，B點在地面上，一物體沿兩條不同的路徑ACB和ADB由A點運動
到B點，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點時，速度為零，在這個過程中，重力做功為()
A.mgh3B.2mgh3C．mghD．0
知識點二重力勢能
3．關(guān)于重力勢能，下列說法正確的是()
A．物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定
B．物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能也越大
C．一個物體的重力勢能從－5J變到－3J，重力勢能變小了
D．重力勢能的減少量等于重力對物體做的功
4．樓上某房間地板高出樓外地面4m，窗臺比地板高1m．一個質(zhì)量為10kg的重物分
別放在窗臺上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(零勢能面)，重物在A、B、C三處的重力勢能分別為EpA＝
________，EpB＝________.EpC＝________.
(2)以該房間地板為參考平面，重物在A、B、C三處的重力勢能分別為EpA＝________，
EpB＝________，EpC＝________.
(3)重物在A、B兩處的重力勢能之差EpA－EpB＝______，A、C兩處的重力勢能之差EpA
－EpC＝________.
(4)物體在某處的重力勢能的量值，跟參考平面的選取____關(guān)．
【方法技巧練】
一、重力做功與重力勢能的關(guān)系
5．關(guān)于重力勢能與重力做功，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能一定相等
C．重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功
D．用手托住一個物體勻速上舉時，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，那么小球落地時的重力勢能及整個過程中小球重力勢能的變化分別
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、重力勢能變化量的求解方法
8．如圖5所示，
圖5
兩個底面積都是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
的重力勢能的變化量？
參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．正負(fù)起點和終點的位置無關(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[對同一物體而言，重力做功的特點與物體的運動路徑無關(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，也不論是直線運動還是曲線運動，物體克服重力做多少功(重力做多少負(fù)功)，它的重力勢能也必增加多少，故選D.]
點評對同一物體而言，重力對物體所做的功只跟物體初、末位置的高度有關(guān)，跟物體運動的路徑無關(guān)，物體沿閉合的路徑運動一周，重力做功為零，其實恒力(大小、方向均不變)做功都具有這一特點．
6．D[重力勢能Ep＝mgh，是相對值，與參考平面的選取有關(guān)，故A、B錯．參考平面不選水平地面時，Ep≠0，分析可知，D正確．]
7．ABC[重力做正功，物體下降，重力勢能減少；重力做負(fù)功，物體升高，重力勢能增加；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
點評重力勢能具有相對性．重力勢能的表達(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，重力勢能Ep為正值；當(dāng)物體在參考平面以下時，重力勢能Ep為負(fù)值．注意物體重力勢能正負(fù)的物理意義是表示比零勢能大還是?。?物體在參考平面上時重力勢能為零)
5．AB
6．D[小球落地點在參考平面以下，其重力勢能為負(fù)值，即－mgh；
初態(tài)重力勢能Ep1＝mgH，末態(tài)重力勢能Ep2＝－mgh，重力勢能的變化量ΔEp＝Ep2－Ep1＝－mgh－mgH＝－mg(H＋h)，負(fù)號表示減少．
重力勢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，所以重力勢能減少量為WG＝mg(H＋h)．]
方法總結(jié)(1)重力做正功時，重力勢能減少，減少的重力勢能等于物體重力所做的功．(2)重力做負(fù)功時，重力勢能增加，增加的重力勢能等于物體克服重力所做的功．(3)重力對物體所做的功等于物體重力勢能變化量的負(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塊磚的重力勢能變化情況．
把n塊磚看做一個整體，其總質(zhì)量是M＝nm，以地面為零勢能面，n塊磚都平放在地面上時，其重心都在h2高處，所以這n塊磚的初始重力勢能為E1＝nmgh2.
當(dāng)n塊磚疊放在一起時，其總高度為H＝nh，其總的重心位置在H2＝nh2處，所以末態(tài)重力勢能為E2＝nmgH2＝n2mgh2，人做的功至少要等于重力勢能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝n(n－1)mgh2.]
方法總結(jié)把n塊磚當(dāng)作一個整體，分析初、末態(tài)的勢能，是解決該題的關(guān)鍵．也可以分析出第一塊磚的初、末態(tài)的勢能，求出每一塊磚末態(tài)的勢能，進(jìn)而求出所有磚勢能的變化量．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象，如圖所示，打開閥門，當(dāng)兩桶水液面相平時，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，故重力勢能減少了ρgS(h1－h(huán)2)24.
方法總結(jié)解答流體重力勢能的變化及重力做功問題，用“填補法”比較簡捷，解法技巧是以部分液體為研究對象，把這部分液體填補到相應(yīng)的位置，這一部分液體的重力勢能變化相當(dāng)于整體重力勢能的變化，其實質(zhì)就是等效法．

相關(guān)知識

重力勢能

《重力勢能》教學(xué)設(shè)計

《重力勢能》的教學(xué)設(shè)計

我教學(xué)的題目是高一物理第七章第五節(jié)重力勢能。重力勢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“重力勢能”的學(xué)習(xí)也將為今后“電勢能”的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

本教材提供了較多情景及幾個問題來展開分析，

本課教學(xué)目標(biāo)很明確：

⑴從重力勢能的定量描述、單位、量性及它的相對性中理解重力勢能的概念；

⑵理解重力勢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了解彈性勢能。

能力目標(biāo)：

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

⑵在小實驗設(shè)計研究中，初步會用控制變量法設(shè)計實驗；

⑶在討論分析中激發(fā)質(zhì)疑探究意識，提高質(zhì)疑能力。

情感目標(biāo)：生活實驗中激發(fā)物理研究興趣。

本節(jié)課著重解決了兩個問題，即重力勢能及其對稱性；重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系，關(guān)于重力做正功，重力勢能減少，重力做負(fù)功，重力勢能增加。這個關(guān)系由于與動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)合一些實例，解開學(xué)生的困惑。而難點是學(xué)生對重力勢能相對性的理解。教學(xué)中用與溫度的相對性類比的方法來突破這個難點。

學(xué)生對重力勢能在初中已初步形成定性概念，知道重力勢能是物體舉高而具有的能，故本課引入要喚醒學(xué)生對這些概念的記憶，為定量認(rèn)識重力勢能打好鋪墊。學(xué)生在前一節(jié)課“動能”學(xué)習(xí)中已體驗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)。但估計學(xué)生對“Ep=mgh”會進(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“Ep=mgh”中的“h”正確認(rèn)識顯得尤為重要。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)策略要取得一點突破。

依據(jù)教學(xué)大綱的要求和教材內(nèi)容的特點、學(xué)生的特點，在本節(jié)教學(xué)中，讓學(xué)生自己設(shè)計和完成實驗，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：

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，使水具有重力勢能并引入課題，再提出問題“建成后的三峽水庫可蘊含多少水的重力勢能？”激發(fā)學(xué)生對重力勢能學(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)重力勢能概念。

2、實驗探究

在初中知識掌握的基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生用身邊的小物件設(shè)計實驗驗證重力勢能與哪些量有關(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)重力勢能是由物體質(zhì)量和相對位置決定的能量。并讓學(xué)生猜想Ep與m、h的定量關(guān)系。

3、建立概念

重力勢能的大小是否與重力做功有關(guān)系？給學(xué)生三個簡單的運動過程，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動至同一末平面，讓學(xué)生運算三種情況下重力的功，類比于從動能定理，得到動能的定量表達(dá)式，也從中得到重力勢能的定量關(guān)系：Ep=mgh。接著得到重力做功與重力勢能變化量的關(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，重力勢能越大嗎？展開對=g中“h”的大討論，總結(jié)重力勢能是對于某個參考面來說的。再討論中“h”含義。從中在學(xué)生互促學(xué)習(xí)中對重力勢能的相對性有真正地理解。

4、提出問題

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

5、彈性勢能

小結(jié)重力勢能概念形成過程，結(jié)合情景圖片，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈性勢能與重力勢能的共同點，都是由物體的相對位置決定的能量，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)課上盡可能有實驗可操作、有問題可討論、有平臺可交流。在該教法中，教師對學(xué)生討論過程的把握顯得尤為重要，對學(xué)生的問題、討論點的評價要及時，并能產(chǎn)生激勵效應(yīng)。

《重力勢能》的教學(xué)設(shè)計

《重力勢能》的教學(xué)設(shè)計

我教學(xué)的題目是高一物理第七章第五節(jié)重力勢能。重力勢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“重力勢能”的學(xué)習(xí)也將為今后“電勢能”的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

本教材提供了較多情景及幾個問題來展開分析，

本課教學(xué)目標(biāo)很明確：

⑴從重力勢能的定量描述、單位、量性及它的相對性中理解重力勢能的概念；

⑵理解重力勢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了解彈性勢能。

能力目標(biāo)：

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

⑵在小實驗設(shè)計研究中，初步會用控制變量法設(shè)計實驗；

⑶在討論分析中激發(fā)質(zhì)疑探究意識，提高質(zhì)疑能力。

情感目標(biāo)：生活實驗中激發(fā)物理研究興趣。

本節(jié)課著重解決了兩個問題，即重力勢能及其對稱性；重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系，關(guān)于重力做正功，重力勢能減少，重力做負(fù)功，重力勢能增加。這個關(guān)系由于與動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)合一些實例，解開學(xué)生的困惑。而難點是學(xué)生對重力勢能相對性的理解。教學(xué)中用與溫度的相對性類比的方法來突破這個難點。

學(xué)生對重力勢能在初中已初步形成定性概念，知道重力勢能是物體舉高而具有的能，故本課引入要喚醒學(xué)生對這些概念的記憶，為定量認(rèn)識重力勢能打好鋪墊。學(xué)生在前一節(jié)課“動能”學(xué)習(xí)中已體驗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)。但估計學(xué)生對“Ep=mgh”會進(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“Ep=mgh”中的“h”正確認(rèn)識顯得尤為重要。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)策略要取得一點突破。

依據(jù)教學(xué)大綱的要求和教材內(nèi)容的特點、學(xué)生的特點，在本節(jié)教學(xué)中，讓學(xué)生自己設(shè)計和完成實驗，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：

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，使水具有重力勢能并引入課題，再提出問題“建成后的三峽水庫可蘊含多少水的重力勢能？”激發(fā)學(xué)生對重力勢能學(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)重力勢能概念。

2、實驗探究

在初中知識掌握的基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生用身邊的小物件設(shè)計實驗驗證重力勢能與哪些量有關(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)重力勢能是由物體質(zhì)量和相對位置決定的能量。并讓學(xué)生猜想Ep與m、h的定量關(guān)系。

3、建立概念

重力勢能的大小是否與重力做功有關(guān)系？給學(xué)生三個簡單的運動過程，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動至同一末平面，讓學(xué)生運算三種情況下重力的功《重力勢能》教學(xué)設(shè)計，類比于從動能定理《重力勢能》教學(xué)設(shè)計，得到動能的定量表達(dá)式，也從中得到重力勢能的定量關(guān)系：Ep=mgh。接著得到重力做功與重力勢能變化量的關(guān)系：《重力勢能》教學(xué)設(shè)計，從自由下落過程中的重力做功與重力勢能具體變化間的關(guān)系，幫助學(xué)生理解“-”和“=”的含義。提供情景，物體越高，重力勢能越大嗎？展開對=g中“h”的大討論，總結(jié)重力勢能是對于某個參考面來說的。再討論中“h”含義。從中在學(xué)生互促學(xué)習(xí)中對重力勢能的相對性有真正地理解。

4、提出問題

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

5、彈性勢能

小結(jié)重力勢能概念形成過程，結(jié)合情景圖片，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈性勢能與重力勢能的共同點，都是由物體的相對位置決定的能量，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)課上盡可能有實驗可操作、有問題可討論、有平臺可交流。在該教法中，教師對學(xué)生討論過程的把握顯得尤為重要，對學(xué)生的問題、討論點的評價要及時，并能產(chǎn)生激勵效應(yīng)。

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?。結(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。