人教版 (新课标)4.重力势能教案

四、重力势能

授课人：林籽葵

一、教学目标

1、知识与技能

1． 理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算。

2．理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。

3．知道重力势能的相对性。

2、过程与方法

用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲手感受知识的建立过程。

3、情感、态度与价值观

渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。

二、教学重点

     重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。

三、教学难点

     重力势能的系统性和相对性。

四、课时安排

1课时

五、教学过程

新课导入：

大家知道水力发电站是利用水来发电的，水是利用什么能来发电的呢？学习这节课后，我们将会了解这个问题。

通过前面对功和能的关系的学习，我们知道怎样判断一个物体具有能量：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。

从前面的学习中，我们知道功是能量变化的量度，某种能量形式的变化肯定对应着某个力做功。从初中的学习中我们又知道物体由于被举高而具有的能量就是重力势能，那么重力势能的变化就一定对应着重力做功，所以在研究重力势能之前，我们必须先研究重力做功的特点。

一．重力做功的特点

如图1，让学生写出几种情况下，物体从A→C，重力做的功：

h为A、B两点的高度差，设A的高度为h1，B的高度为h2，则h＝h1－h2。

1．图A是物体由A做自由落体到B，再水平运动到C，容易得出此过程中，重力做功为mgh＝mgh1－mgh2；

2．图B是物体沿斜面由A滑到C，重力做功为：mgs·sinθ＝mgh＝mgh1－mgh2；

3．图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh＝mgh1－mgh2。

4．教师还可以从A到BC面，画任意路径让学生求重力做功，可以看出结论都为mgh＝mgh1－mgh2。让学生总结出规律。

板书：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。

提问：其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关？回答是肯定的。可见，重力做功的特点不能乱用，要视具体力而定。同时提醒学生，今后学习中还会遇到做功具这个特点的力，让学生在今后遇到新的力时注意这个问题。

功的大小等于物重跟起点的高度mgh1的乘积与物重跟终点高度mgh2的乘积两者之差。

猜想：物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积“mgh”，是一个具有特殊意义的物理量。

二．重力势能

1．重力势能的定义

请同学们阅读教材第11页至第12页“重力势能”一段，回答问题。

问题1：课文怎样定义重力势能？

（我们把物理量mgh叫做物体的重力势能）

问题2：为什么可以这样定义？

（这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力做功密切相关，另一方面它随高度的变化而变化）

问题3:重力势能的表达式是什么？用文字怎么表达？

（EＰ＝mgh，物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积。重力势能是标量，也是状态量，其单位为J）

2．重力做功与重力势能的关系

    重力做功也可以写成

    当物体下落时，重力做正功，，可设，这说明，重力做功，重力势能减少，减少的值等于重力所做的功．

同理，当物体上升时，重力做负功，重力势能E增加，增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做负功也可以说成物体克服重力做功．

3．重力势能的相对性

教师：有一个物体放在三楼顶，每层楼高ｈ，则该物体的重力势能为多大?

学生：3mgh；mgh；2mgh．

教师：同一个物体的重力势能，为什么会有三个不同的值呢?

学生：是由于所选高度的起点不同而造成的．

教师：我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面，第一位同学以一楼地面为参考水平面得到物体的重力势能为3mgh，第二位同学是以三楼地面为参考平面，则物体的重力势能为mgh，同理第三位同学是以二楼地面作为参考平面，得到的重力势能为2mgh．

板书：①参考平面的选取是任意的．

②选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的．

③通常选地面为参考平面．

4．重力势能的系统性

问题1：重力势能是谁具有的？

问题2：如果没有地球，有没有重力呢？

问题3：那么重力势能是谁具有的呢？

在回答问题1时，可能开始还会有同学理解成重力势能是物体所具有的，当提到问题2时，同学们都知道如果没有地球就没有重力，从而顺理成章地得出重力势能是物体与地球组成的系统共有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。

推广：不止是重力势能，任何形式的势能，都是相应的物体系统由于其中各物体之间，或物体内部之间存在相互作用而具有的能，是由各物体的相对位置决定的。

三．课堂小结：

1．重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。

2．重力势能：由于物体被举高而具有的能量；重力势能的计算式：EP=mgh.，即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积；重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中都是焦耳。

四．课堂练习：课本P13“问题与练习”第1题、第2题、第4题

五．布置作业：课本P14“问题与练习”第3题

五．板书设计           四.重力势能

一．重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关

二．重力势能

1．重力势能的定义：EＰ＝mgh

2．重力做功与重力势能的关系：重力做功，重力势能减少，减少的值等于重力所做的功；重力做负功，重力势能增加，增加的值等于重力所做的功

3．重力势能的相对性

4．重力势能的系统性