《重力势能》教学设计

一、教材分析

本节内容是人教版高中物理必修二第七章第四节的内容，是后面学习机械能守恒定律的基础，也为后面学习电势能打下一定的基础。这一节学生将会接触到功与能量变化之间的关系，为后面理解功能关系作铺垫，在本章内容中有较为重要的作用。 二、学生情况分析

学生在初中就接触过重力势能，也知道其与那些因素有关，而对重力做功也有一定的理解。但对于重力势能与重力做功的关系，学生则一无所知。本节课学生将真正意义上的第一次接触功能关系，但是学生已经有足够的知识储备，在逻辑上不会存在障碍，加以引导，学生就能理解。 三、教学目标

1、知识与技能

（1）知道什么是重力势能及其特点

（2）理解重力做功的特点，掌握重力做功与重力势能变化的关系 （3）理解重力势能的相对性和系统性 （4）能够重力势能的表达式进行简单的计算 2、过程与方法

（1）通过实例探究重力做功的过程，再次领悟微元法在物理学中的应用 （2）在重力做功与重力势能变化的讨论中，理解功能关系，知道功是能量转化的量度

3、情感态度与价值观

通过大量生活中的例子，让学生明白物理来源于生活，在日常生活中养成善于观察和总结的习惯 四、 教学重、难点

重点：重力做功与重力势能变化的关系 难点：重力势能概念的建立 五、教学方法：讨论法、引导法 六、教学课时：一课时

七、教学过程

（一）导入

1、复习旧知（学生回答） （1）什么是势能？ （2）功如何计算？ 2、播放雪崩的视频

师：为什么雪崩会造成那么大的伤害？ 学生讨论

学生A：因为它从很高的地方滚下来。 学生B:因为它具有很大的能量（重力势能） 师再次播放物体从高处下落的视频或图片（5分钟） （二）学生讨论

师：在初中，我们就知道物体被举高而具有重力势能，那么请同学们猜想重力势能与什么因素有关？

学生：与质量m和高度h有关 演示：让物体从高处自由下落 师：请同学们回答下列问题：

（1）在下落过程中，物体重力有没有做功？做正功还是做负功？ （2）根据刚才我们的猜想，下落过程中，物体的重力势能是否变化？ 学生C：下落过程中，物体重力做正功，重力势能发生了变化、

师：这位同学回答的非常好，也就是说重力做功与重力势能变化存在一定的关系，那么我们就可以从重力做功去理解和探究重力势能。（3分钟） （三）重力做功

讨论交流：

（1）重力做的功分别是多少？

（2）分析这三种情况，总结重力做功特点？ 计算第一和第二种情况下重力做的功（学生板书）

师：对于第三种轨迹是曲线的情况，我们改如何计算重力做的功？我们能否化曲为直呢？

学生：可以用微元法

师：很好，我们可以将整个路径分成许多很短很短的间隔，则每一段都可看成直线，每一段高度差是h1、h2、h3…，那么重力做功该如何计算？

学生：WG=mgh1+mgh2+mgh3+… =mg（h1+h2+h3+…） =mgh1-mgh2

师：由以上的讨论和计算，我们可以发现重力做功有什么特点？ 学生：重力做功与路径无关，只与物体的初位置和末位置有关。

师：非常好，我们看到这个式子，左边是重力做的功，右边是“mgh”的变化，看起来“mgh”是一个具有特殊意义的物理量，那他有什么特殊意义呢？

学生讨论

学生D：随高度和质量的增加而增加，与我们刚才对重力势能的猜想是一致的。

师：好的，这位同学回答的很好，还有一个意义就是它与重力做功密切相关，右边是“mgh”的变化，则“mgh”应该是一种能量。（老师板书，10分钟） （四）重力势能

我们把物理量mgh叫做重力势能

Ep = mgh

1.重力势能 : 等于它所受到的重力与所处高度的乘积. 2.重力势能是标量，单位是焦耳（J） 3、WG=Ep1-Ep2（老师板书）

师：一个物理量的初状态减去末状态还可以怎么表示？同学们可以想想在直线运动中，末速度减去初速度是什么？

学生E：哦，是Ep1-Ep2=-Ep，即WG=Ep1-Ep2=-Ep

师：非常好，我们看下面两个问题

（1） 塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？ (g=10m/s2)

（2）塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s2)

师点叫两位学生板演

师：通过上面的计算，我们可以得出什么结论？

学生：①如果重力做正功，重力势能减少，WG>0，EP1>EP2 ； 重力对物体做的功等于重力势能的减少量

②如果重力做负功，重力势能增加， WG<0，EP1物体克服重力做的功等于重力势能的增加量（老师板书）

师：重力做功对应重力势能的改变，重力做了多少功就有多少重力势能发生改变发生。请大大家继续思考与讨论：如果重力做功与路径有关，我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗？为什么？（18分钟） （五）重力势能的相对性和系统性

师：小明从五楼的窗台上跳下来为什么会安然无恙？ 学生F：地面上有缓冲的垫子。 学生G：因为他是往五楼里面跳的。

师：学生G回答的很好，这个例子说明高度具有相对性，要相对某一个水平面而言。那么重力势能同样具有相对性。那我们在讨论一个物体的重力势能的时候应该注意什么呢？

学生：要选择一个水平面参考平面 师：是的，在参考平面Ep=0 课堂练习：

如图，质量m = 1kg的小球，从桌面上方高h1 = 1.2m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s²)

整个过程中小球在A处参考面 的重力势能 重力势能 重力做功 变化 小球在B处的整个过程中重力势能的桌 面 地 面

A h1

h师：同学们我们可以发现什么规律呢？ 学生：（1）Ep与参考平面的选择有关

（2）Ep的变化量与参考平面无关

师：是的，选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同。对一个确定的过程，重力做功和重力势能变化与参考面的选择无关。重力势能是标量，只有大小没有方向，但有正、负，其正、负可以表示大小。同时我们还要注意，重力势能应该是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。不只是重力势能，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，或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能，是由各物体的相对位置

2B 决定的。（老师板书，7分钟） 八、课堂小结

1、重力做功的特点：

与路径无关，只与起点和终点的位置有关

2、重力势能：物体由于被举高而具有的能量。 3、表达式：Ep = mgh

4、重力做功与重力势能变化的关系：WG=Ep1-Ep2 重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加

5、重力势能是相对的 ，正负表示大小。

一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。

6、势能是系统能。指系统所有。（2分钟） 九、课后练习

1、课本66页第1、2、4题 2、《课时作业》

3、自主预习《探究弹性势能表达式》 十、板书设计 1、重力做功 （1）特点 （2）公式

2、重力势能 Ep = mgh WG=Ep1-Ep2

3、重力势能的相对性和系统性