小學教學教案

《重力勢能》教學設(shè)計。

《重力勢能》的教學設(shè)計

我教學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”的學習也將為今后“電勢能”的學習打下基礎(chǔ)。

本教材提供了較多情景及幾個問題來展開分析，

本課教學目標很明確：

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：

⑴學會從功和能的關(guān)系推導出重力勢能的表達式；

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：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，學生往往不易理解，教學是要結(jié)合一些實例，解開學生的困惑。而難點是學生對重力勢能相對性的理解。教學中用與溫度的相對性類比的方法來突破這個難點。

學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生對這些概念的記憶，為定量認識重力勢能打好鋪墊。學生在前一節(jié)課“動能”學習中已體驗定量研究的一些方法，這也為本課的研究學習打下了基礎(chǔ)。但估計學生對“Ep=mgh”會進行公式化處理，出現(xiàn)只認公式不認理的現(xiàn)象，故引導學生對“Ep=mgh”中的“h”正確認識顯得尤為重要。高一學生的研究探索、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)教學大綱的要求和教材內(nèi)容的特點、學生的特點，在本節(jié)教學中，讓學生自己設(shè)計和完成實驗，探索得到結(jié)論，充分體現(xiàn)“學生主體、教師主導”的教學模式。

以下為本課教學過程的設(shè)計：

1、情景引入

展出三峽水庫大壩的模擬照片，讓學生欣賞圖片的過程中，引導學生思考、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)學生對重力勢能學習的迫切欲望。

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

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。從中在學生互促學習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量，但有正負，啟發(fā)學生思考其正負的含義。

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)問題讓學生解決，而是創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學生從中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并在強烈內(nèi)驅(qū)作用下進入學生小組合作探究、討論過程，使研究性學習方式滲透到學科課堂教學中，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，教師對學生討論過程的把握顯得尤為重要，對學生的問題、討論點的評價要及時，并能產(chǎn)生激勵效應(yīng)。

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《重力勢能》的教學設(shè)計

《重力勢能》的教學設(shè)計

我教學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”的學習也將為今后“電勢能”的學習打下基礎(chǔ)。

本教材提供了較多情景及幾個問題來展開分析，

本課教學目標很明確：

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：

⑴學會從功和能的關(guān)系推導出重力勢能的表達式；

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：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，學生往往不易理解，教學是要結(jié)合一些實例，解開學生的困惑。而難點是學生對重力勢能相對性的理解。教學中用與溫度的相對性類比的方法來突破這個難點。

學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生對這些概念的記憶，為定量認識重力勢能打好鋪墊。學生在前一節(jié)課“動能”學習中已體驗定量研究的一些方法，這也為本課的研究學習打下了基礎(chǔ)。但估計學生對“Ep=mgh”會進行公式化處理，出現(xiàn)只認公式不認理的現(xiàn)象，故引導學生對“Ep=mgh”中的“h”正確認識顯得尤為重要。高一學生的研究探索、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)教學大綱的要求和教材內(nèi)容的特點、學生的特點，在本節(jié)教學中，讓學生自己設(shè)計和完成實驗，探索得到結(jié)論，充分體現(xiàn)“學生主體、教師主導”的教學模式。

以下為本課教學過程的設(shè)計：

1、情景引入

展出三峽水庫大壩的模擬照片，讓學生欣賞圖片的過程中，引導學生思考、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)學生對重力勢能學習的迫切欲望。

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

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，讓學生運算三種情況下重力的功《重力勢能》教學設(shè)計，類比于從動能定理《重力勢能》教學設(shè)計，得到動能的定量表達式，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。從中在學生互促學習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量，但有正負，啟發(fā)學生思考其正負的含義。

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)問題讓學生解決，而是創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學生從中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并在強烈內(nèi)驅(qū)作用下進入學生小組合作探究、討論過程，使研究性學習方式滲透到學科課堂教學中，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，教師對學生討論過程的把握顯得尤為重要，對學生的問題、討論點的評價要及時，并能產(chǎn)生激勵效應(yīng)。

5.4重力勢能教學設(shè)計(新課標)

重力勢能--
本節(jié)教材分析
本節(jié)講述重力勢能及其相對性，重力勢能的變化以及與重力做功的關(guān)系.重力做正功時，重力勢能減少，克服重力做功(重力做負功)時，重力勢能增加，關(guān)于這個關(guān)系，由于與動能定理的表述不一致，學生往往不易理解，教學時最好能結(jié)合一些實例，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，解開學生的困惑，例如可舉在自由落體運動中，重力做正功，重力勢能減少，同時由動能定理可知，動能增加.重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，這樣做，也可以為下一節(jié)講解機械能守恒定律做好準備.
關(guān)于重力做功與路徑無關(guān)和彈性勢能的教學：只要求學生知道即可．
教學目標
一、知識目標
1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算．
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、能力目標
1.根據(jù)功和能的關(guān)系，推導出重力勢能的表達式．
2.學會從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理形象．
三、德育目標
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)學生探索自然規(guī)律的興趣．
教學重點
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．
教學難點
重力勢能的系統(tǒng)性和相對性
教學方法
實驗觀察法、分析歸納法、講練法
教學用具
鐵球(大小、質(zhì)量均不同的兩個)、透明玻璃容器、沙子、投影片．
教學過程
用投影片出示本節(jié)課的學習目標
1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義式進行計算．
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．
學習目標完成過程：
一、復習導入
教師：打樁機的重錘從高處落下時，可以把水泥樁打進地里，為什么?
學生：因為重錘具有重力勢能．
教師：那么什么是重力勢能?
學生：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能．
演示實驗：
在一個透明的玻璃容器內(nèi)裝上沙子．
實驗一：用一個鐵球從不同高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度．
實驗二：用大小不同的兩個鐵球從同一高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度．
學生回答觀察到的現(xiàn)象：
在實驗一中，鐵球的釋放高度越大，鐵球落在沙子中的深度越大．
在實驗二中，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，重力勢能就越大．
引入：那么，怎樣定量地表示重力勢能呢?
板書課題：重力勢能
二、新課教學
(一)重力勢能
1.教師舉例
把一個質(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?重力勢能如何變化?
學生：上升過程中，物體克服重力做功(重力做負功).物體的重力勢能增大．
下落過程中，重力做正功，物體的重力勢能減小．
教師：前邊我們學過了功和能之間的關(guān)系，我們知道力對物體做了多少功，物體的能量就將變化多少，那么同學們認為重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關(guān)系?
學生：重力所做的功等于物體重力勢能的變化．
2.上邊我們定性分析了重力所做的功等于物體重力勢能的變化，下邊我們再來分析一個例子：
①用投影片出示問題：
質(zhì)量為ｍ的物體從高度為ｈ１的A點下落到高度為ｈ2的B點，重力所做的功為多少?
②學生求解得到：
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能的變化，而我們經(jīng)過推導又得到重力所做的功等于ｍｇｈ這個量的變化，所以在物理學中就用ｍｇｈ這個式子來表示物體的重力勢能．
板書：EＰ＝mgh
EＰ物體的重力勢能焦（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推導重力勢能的單位：
∵１kgｍ/s2ｍ＝１Ｎｍ＝１J
∴重力勢能的單位是焦耳，并把上述板書補充完整．
⑤重力勢能是標量
3.據(jù)重力做功與重力勢能變化之間的關(guān)系進行討論：
①教師：我們用來表示物體在初位置的重力勢能，用來表示物體在末位置的重力勢能，則
②學生討論得到：
當物體由高處運動到低處時，ｈ１ｈ2，WＧ０∴
當物體由低處運動到高處時，ｈ１ｈ2，WＧ０∴
③教師總結(jié)：重力做正功時，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力所做的功．
物體克服重力做功(重力做負功)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．
4.討論：如圖所示，物體從高為h1處運動到高為ｈ2處，運動的路徑有無數(shù)條，討論在這些運動過程中，重力所做的功是否相同．
學生：重力所做的功相同，因為重力所做的功等于重力勢能的減少量，而重力勢能的減少量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)，跟物體運動的路徑無關(guān)．
(二)重力勢能的相對性
教師：有一個物體放在三樓頂，每層樓高ｈ，則該物體的重力勢能為多大?
學生：3mgh；mgh；2mgh．
教師：同一個物體的重力勢能，為什么會有三個不同的值呢?
學生：是由于所選高度的起點不同而造成的．
教師：我們把所選高度的起點處的平面叫參考平面，第一位同學以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢能為3mgh，第二位同學是以三樓地面為參考平面，則物體的重力勢能為mgh，同理第三位同學是以二樓地面作為參考平面，得到的重力勢能為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，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的．
③通常選地面為參考平面．
(三)彈性勢能

1.演示
裝置如圖所示：將一彈簧壓縮不同程度：觀察現(xiàn)象．
取一個硬彈簧，一個軟彈簧，分別把它們壓縮相同程度，觀察現(xiàn)象．
2.學生敘述實驗現(xiàn)象
實驗一中：當彈簧壓縮程度越大時，彈簧把木塊推的越遠．
實驗二中：兩根等長的軟、硬彈簧，壓縮相同程度時，硬彈簧把木塊彈出的遠．
3.上述實驗中，彈簧被壓縮時，要發(fā)生形變，在恢復原狀時能夠?qū)δ緣K做功，我們說彈簧具有能，這種能叫彈性勢能．
板書：發(fā)生形變的物體，在恢復原狀時能夠?qū)ν庾龉?，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢能．
4.教師：同學們能舉幾個物體具有彈性勢能的例子嗎?
學生：卷緊的發(fā)條，被拉伸或壓縮的彈簧，拉彎的弓、擊球時的網(wǎng)球拍或羽毛球拍、撐桿跳高時的撐桿等．
5.教師分析上述各例中彈性勢能和形變程度之間的關(guān)系，學生總結(jié)得到：
形變程度越大，彈性勢能也越大．
6.教師：到現(xiàn)在為止，我們已學習了兩種勢能：重力勢能和彈性勢能．
對于重力勢能，其大小由地球和地面上物體的相對位置決定，對于彈性勢能，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位置也會發(fā)生變化，得到：
①勢能也叫位能．
②勢能具有系統(tǒng)性：重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的，彈性勢能是物體的各部分所共有的．
三、鞏固練習
用投影片出示思考題：
1.關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法中正確的是
A.當重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少
B.物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加
C.地球上任何一個物體的重力勢能都有一個確定值
D.重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)
2.物體在運動過程中，克服重力做功為50J，則
A.重力做功為50J
B.物體的重力勢能一定增加50J
C.物體的動能一定減少50J
D.重力做了50J的負功
3.以40ｍ/s的初速度豎直向上拋出一個物體，經(jīng)過ｔ秒后，物體的重力勢能是動能的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)課我們學習了：
1.勢能由物體間的相互作用而產(chǎn)生，由它們的相對位置而決定．
2.勢能是標量，單位是焦耳．
3.重力對物體所做的功與物體的運動路徑無關(guān)，只跟物體運動的始、末位置有關(guān)，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢能之差．
4.重力勢能是地球和地面上的物體共同具有的，一個物體的重力勢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.相對于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題．
C.在同一高度將物體不論向任何方向拋出，只要拋出時的初速度大小相同，則落地時減少的重力勢能必相等

D.放在地面的物體，它的重力勢能一定等于零
2.一物體從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
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
A.物體的重力勢能最大B.物體的動能最大
C.彈簧的彈性勢能最大D.彈簧的彈性勢能最小
4.質(zhì)量為１kg的鐵球從某一高度自由落下，當下落到全程中點位置時，具有36J的動能.空氣阻力不計，取地面為零勢能面，ｇ取10ｍ/s2，則
A.鐵球在最高點時的重力勢能為36J
B.鐵球在全程中點位置時具有72J機械能
C.鐵球落到地面時速度為12ｍ/s
D.鐵球開始下落時的高度為7.2ｍ
參考答案：
1.BC?2.BD?3.C?4.BCD
六、板書設(shè)計
習題精選
（一）
1、以下說法中，正確的是：
A．重力勢能大的物體，離地面高度大；
B．重力勢能大的物體，所受重力一定大；
C．重力勢能大的物體，質(zhì)量不一定大；
D．重力勢能大的物體，速度不一定大。
2、質(zhì)量相同的實心木球和銅球，放在同一水平桌面上，則它們的重力勢能是：
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．重力對物體做功越多，物體的重力勢能越少；
B．物體克服重力做功越多，物體的重力勢能越少；
C．重力對物體不做功，物體的重力勢能一定為零；
D．物體沒克服重力做功，物體的重力勢能不一定為零。
4、不同質(zhì)量的兩個物體由同一地點以相同的動能豎直向上拋出，不計空氣阻力，則這兩個物體（）
A．所能達到的最大高度和最大重力勢能都相同
B．所能達到的最大高度不同，但最大重力勢能相同
C．所能達到的最大高度和最大重力勢能均不同
D．所能達到的最大高度相同，但最大重力勢能不同
5、粗細均勻，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)于重力勢能的理解，下列說法正確的是
A.重力勢能是一個定值
B.當重力對物體做正功時，物體的重力勢能減少
C.放在地面上的物體，它的重力勢能一定等于0
D.重力勢能是物體和地球共有的，而不是物體單獨具有的
2.物體的重力勢能等于_____，定義式EＰ?＝_____.
3.一根均勻的直棒平放在地面，將它豎直立起時O點不滑動，若棒的質(zhì)量為ｍ，棒長為L，則棒被豎直立起時外力做功至少為_____，重力做功為_____，物體克服重力做的功為_____，棒的重力勢能增加了_____，外力作用點越靠近右端時用的力_____，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，重物具有的重力勢能為_____.
5.如圖所示，質(zhì)量為ｍ的物體從ｈ高處的A點由靜止自斜面滑下，再滑到平面上的C點停下，在B點沒有能量損失，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點沿原路返回到A點，則外力至少做功為_____.
6.一個物體從距地面的高度為H處自由下落，當它的動能與其重力勢能相等時，需要下落的時間為
A.B.C.D.

7.在豎直平面內(nèi)有一個半徑為R的圓弧形軌道，一個質(zhì)量為ｍ的小物體從軌道最高點A由靜止滑下，到達最低點B時恰好又靜止，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動到底端，試根據(jù)功的公式計算沿不同斜面重力所做的功，并證明這個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的兩個定滑輪A、B上，質(zhì)量為ｍ的物塊懸掛在繩上O點，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當物塊下落距離ｈ為多大時，物塊的加速度為零．
②當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、彈力和滑動摩擦力
②重力和滑動摩擦力；重力做正功，大小為mgＲ；滑動摩擦力做負功，大小為mgR
③mgR，減少，內(nèi)能，mgR，滑動摩擦力做的功
8.證明略
9.①②③
（三）
1.關(guān)于勢能的幾種說法中，正確的是：
A．勢能是物體系中各相互作用的物體的相對位置所決定的能量，勢能是系統(tǒng)共有的；
B．重力勢能的大小是相對的，但變化量大小是絕對的；
C．重力做的功等于重力勢能的增量；
D．在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量越大，彈性勢能也越大。
2.關(guān)于勢能的變化，下列說法中正確的是：
A．摩擦力做功，勢能一定減?。?br> B．彈力做正功，彈性勢能一定增加；
C．重力做正功，重力勢能一定減??；
D．勢能變化與外力無關(guān)。
3.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根長1m的繩子系住一個重100N的物體，則該物體的重力勢能是：
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，獲得的速度為v，則下列說法中正確的是：
A．物體所受合外力對它做的功等于物體的動能增量；
B．人對物體做的功等于物體機械能的增量；
C．重力和人對物體的功等于物體機械能的增量；
D．物體克服重力做的功等于物體勢能的增量。
6.在光滑的水平面上，物體A以較大速度Va向前運動，與以較小速度Vb向同一方向運動的，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，當系統(tǒng)的彈性勢能最大時：
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點運動到B點的過程中，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，汽車的重力勢能的增量為零，重力的總功等于零；
C．汽車的重力勢能先增大后減小，總的變化量為0，重力先做正功，后做負功，總功為零；
D．汽車的重力勢能先增大后減小，上坡時重力做負功，下坡時做正功，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，一個人通過小定滑輪使質(zhì)量為M的物體勻速上升。當人在水平地面上由A點移動B點，繩子由豎直方向變成與水平方向成角。已知AB間距離為s，若不計摩擦及滑輪質(zhì)量，在這過程中物體重力勢能的增量是：
A．MgsB．Mgscosa
C．D．
10.質(zhì)量為m的小球，用輕質(zhì)細線栓住，在豎直平面內(nèi)繞線的一端作圓周運動，那么小球通過最高點和最最低點時，細線上拉力的差值是：
A．8mg；B．6mgC．4mgD．2mg。
參考答案
1、ABD2、C3、D4、C5、ABD6、B7、BD8、C9、C10、B

高一物理重力勢能教學設(shè)計58

7.5重力勢能
一、素質(zhì)教育目標
（一）知識教學點
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）能力訓練點
1．據(jù)重力做功的特點，推導重力勢能的表達方式。
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，崇尚科學的品質(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，嚴謹?shù)目茖W美。
二、學法引導
通過典型事例分析和實驗演示來分析討論，指導學生總結(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值。
4．
1．演繹推導物體重力勢能的定義表達方式。
2．類比分析，舉例釋疑。
四、課時安排
1課時
五、教具學具準備
彈簧、鐵球、木球、玻璃缸、細沙、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，利用實驗來引導學生討論問題，利用講解來加深對概念的進一步認識。
2．學生觀察、分析、討論、總結(jié)，并通過實例分析來形成能力。
七、教學步驟
（一）明確目標
（略）
（二）整體感知
在復習初中掌握的重力勢能有關(guān)知識的基礎(chǔ)上，進一步根據(jù)功的定義，推導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、正負含義等，并能準確地計算重力勢能值．
（三）重點、難點的學習與目標完成過程
【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，落入玻璃缸中的細沙中，觀察到什么現(xiàn)象？這說明了什么？（鐵球深入細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)在來推導重力勢能的定量表達式：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，當物體上升時，重力做負功，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，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)的彈性勢能是力學中的兩種，在熱力學中有分子勢能，在電磁學中有電勢能等．
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)下重力勢能最小．故施力F后，細繩重心上升，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?。钟深}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
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

高一物理重力勢能教案57

一位優(yōu)秀的教師不打無準備之仗，會提前做好準備，高中教師要準備好教案，這是每個高中教師都不可缺少的。教案可以讓學生們充分體會到學習的快樂，幫助高中教師提高自己的教學質(zhì)量。優(yōu)秀有創(chuàng)意的高中教案要怎樣寫呢？下面是小編精心收集整理，為您帶來的《高一物理重力勢能教案57》，希望能對您有所幫助，請收藏。

7.5重力勢能

一.教學目的：
1.能正確計算物體或物體系的重力勢能.
2.會用重力勢能的變化求重力的功。
3．復習動能定理，培養(yǎng)學生靈活運用動能定理解決實際問題的能力。
二.教學難點：
1.能正確計算物體或物體系的重力勢能.
2.會用重力勢能的變化求重力的功。
三.教學方法：
講授、練習、討論
四.教具
長方體木塊、鐵鏈、木棒等
五.教學過程：
（一）復習提問，引入新課
上一節(jié)課我們已經(jīng)學習了重力勢能的有關(guān)知識，請同學們回憶一下上節(jié)所學的內(nèi)容，并回答下列問題：
1.重力勢能是怎樣定義的？如何計算重力勢能？
2.重力做功有何特點？
3.重力勢能的變化和重力做功有何關(guān)系？
本節(jié)學習用重力勢能的變化求重力的功在解題中的應(yīng)用。
（二）進行新課
例題1：盤在地面上的一根不均勻的金屬鏈重G=30N，長L=1m,從一端緩慢提起至另一端恰好離開地面時需做功10J，金屬鏈重力勢能增加J，此時金屬鏈重心位置距地面m.如果改從另一端緩慢提起至金屬鏈恰好離地面需做功。
學生先做，然后評講。
解析：從一端緩慢提起至另一端恰好離開地面時需做功10J，金屬鏈重力勢能增加ΔEP=Gh1=10J,此時金屬鏈重心位置距地面h1=0.33m.如果改從另一端緩慢提起至金屬鏈恰好離地面需做功W2=G(L-h1)=20J.
例題2：如圖1所示，一個人通過定滑輪勻速地拉起質(zhì)量為m的物體，當人沿水平地面從A點走到B點時，位移為S，繩子方向與豎直方向成α角，原先繩子方向豎直，不計阻力，則人拉物體所做的功為多少？
解析：由于人拉繩的力的方向不確定，不能用功的定義式來計算人所做的功，須通過動能定律來計算人所做的功。而重力的功根據(jù)重力做功的特點可得：WG=mgh=mg).
由動能定律可得：W-WG=0-0
所以人所做的功為：。
例題3：以20m/s的初速度，從地面豎直向上拋出一物體，它上升的最大高度是18m。如果物體在運動過程中所受阻力的大小不變，則物體在離地面多高處，物體的動能與重力勢能相等。(g=10m/s2)（以地面為零勢點）
解析：以物體為研究對象，畫出運動草圖2，設(shè)物體上升到h高處動能與重力勢能相等
此過程中，重力阻力做功，據(jù)動能定理有：
物體上升的最大高度為H
由式①，②，③解得h=9.5m
設(shè)物體下落過程中經(jīng)過距地面h′處動能等于重力勢能，運動草圖如圖3所示。
據(jù)動能定理有：
解得h′=8.5m
注意：在此較復雜的問題中，應(yīng)注意不要出現(xiàn)漏解。比較好的方法就是逐段分析法。本題很容易漏解，要求學生仔細審題，問物體離地面多高處，物體動能與重力勢相等，一般人首先是將問題變形為上升過程中什么位置動能與重力勢能相等。而實際下落過程也有一處動能與重力勢能相等。
例題3:有一質(zhì)量為m，邊長為a的正方體與地面之間的摩擦因素μ=0.3。為使它水平移動距離a,可以采用將它翻倒或向前勻速平推兩種方法。則：（）
A．將它翻倒比平推前進做的功少。
B．將它翻倒比平推前進做的功多。
C．兩種情況做功一樣多。
D．翻倒時不做功。
解析：物體被平推著勻速前進，推力與摩擦力相平衡。翻倒則要克服物體重力做功。
勻速平推時：F=f=μmg,因而物體被平推著前進，外力對物體所做的功為：W1=Fa=μmga=0.3mga.
將物體推導前進a,如圖4所示。在翻倒過程中，立方體將繞其中一條棱（如A）轉(zhuǎn)動。僅在使其對角線AC轉(zhuǎn)到豎直過程中（以后，稍有一傾側(cè)，立方體會在重力作用下翻倒）這個過程中外力所做的功，就是使立方體的重心O升高所增加的重力勢能，所以外力做功為：W2=ΔEP=mg(.
因而推著物體勻速前進比翻倒前進相同距離所做的功多。
課堂堂討論：
1．質(zhì)量為1kg的物體從靜止開始，經(jīng)過去時3S落地，落地時速度為10m/s，若重力加速度為g=10m/s2，則在此過程中：
A．物體的重力勢能減少了50J；
B．物體的動能增加了100J；
C．重力對物體做功150J;
D．物體克服阻力做功.
2.一彈性小球質(zhì)量為m,距地面高度為h處以初速度V0豎直上拋，運動過程中所受空氣阻力為f,與地面碰撞時，能量損失不計，則它最后停在地面上重力做功為多少？它在運動停止前通過的總路程為多少？
（三）、課堂小結(jié)：
1．由于重力做功與路徑無關(guān)，只與始末兩點位置的高度差有關(guān)，因此，在計算重力做功就不需要考慮過程，只看始末位置。這使重力功的計算變得簡便。
2．重力勢能的變化只與重力做功有關(guān)，與其它外做功情況無關(guān)。因此在計算重力勢能的變化時只看重力做功的多少即可。
（四）、課外作業(yè)：
1．用恒力F向上拉一物體，使其由地面處開始加速上升到某一高度。若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中
A.力F所做的功減去克服阻力所做的功等于重力勢能的增量
B.物體克服重力所做的功等于重力勢能的增量
C.力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于重力勢能的增量
D.力F和阻力的合力所做的功等于物體機械能的增量。
2．一人將一質(zhì)量為m的物體舉高h并獲得速度Ｖ，則：
Ａ.合力對物體做功為mgh+mv2；Ｂ.人對物體做功為mgh+mv2；
Ｃ.人對物體做功為mgh；Ｄ.人對物體做功為mv2。
3．如圖5，物體Ａ的質(zhì)量為m，置于水平地面上，其上表面豎直連著一根輕彈簧，彈簧的自由長度為Ｌ，倔強系數(shù)為Ｋ，現(xiàn)將彈簧上端Ｐ緩慢地豎直上提一段距離Ｈ，使重物離開地面，這時重物的重力勢能為（設(shè)地面的重力勢能為零）：
Ａ.mg(H)Ｂ.mg(H+mg/k)
Ｃ.mg(H)Ｄ.mg(H)。
4．質(zhì)量為m的物體，從靜止開始以a=g/2的加速度豎直向下運動h米，下列說法中的是：
Ａ．物體的動能增加了mgh/2Ｂ．物體的機械能減少了mgh/2
Ｃ．物體的勢能減少了mgh/2Ｄ．物體的勢能減少了mgh。