4.重力势能教学设计(第二课时)

4.重力势能　 高中物理       人教2003课标版

（一）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。

（二）过程与方法

用所学功的概念推导重力作功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程。

（三）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。

重力势能在初中已接触过，同学们已经有一定的认识。重力势能零势面的选取，是高中学生学习的新知识点。

重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。

有句俗话“搬起石头砸自己的脚”，如何从物理角度看待这一问题？

搬起的石头能砸脚，说明其具有做功的本领，即其具有能量。此种能量产生的原因：被搬起。

因此，这种由于被举高而具有的能量——就是今天我们要学习的重力势能。

     在初中我们已经学过重力势能的定义以及影响因素。提问并让同学们自己去体会：

同一物理课本从不同高度掉下，手的感觉有何不同？
质量不同课本从同一高度掉下 ，感觉又如何？

总结归纳：重力势能的两个影响因素：质量（m）和高度(h)

     重力势能究竟该如何计算呢？就是本节课重点学习的内容。

 物体被举高，要克服重力做功，因此重力势能不能脱离重力做功。

重力做的功

重力做功与什么因素有关呢？我们现在就通过下列三种例子来探究一下。

 思考：（1）观察以上图片，找出异同点

（2）提问： 功的计算式

   下面分别介绍三种不同情况下重力做的功。

图7.4-1：重力做功 =mgh=mgh1-mgh2

图7.4-2：重力做功 =mglcosθ=mgh=mgh1-mgh2

图7.4-3：本图中小球做曲线运动，怎样来求解呢？想一想我们是怎样推导出匀变速直线运动的公式的。重力做功 = mgh1+mgh2+mgh3+......+mghn

               = mgh=mgh1-mgh2

  分析得出结论：  重力做功只跟它的起点与终点的位置有关，而与运动路径无关。     

 表达式W_G=mgh1-mgh2

   观察上式发现，重力(mg)和高度(h)的乘积“mgh”，具有某种特殊的意义。它一方面与重力所做的功密切相关，另一方面它随着高度的变化而变化恰与势能的基本特征一致。因此，我们把物理量mgh 叫做重力势能。

2．重力势能

重力势能的定义式   Ep=mgh

物体的重力势能等于它所受的重力与所处的高度的乘积。

   重力势能是矢量？还是标量？与所有的能量一样，是标量

 　重力势能的单位：焦耳 符号是 J  

重力做功与重力势能之间的关系W_G=Ep1-Ep2

分析：重力做正功，重力势能减小；反之亦然。

3．重力势能的相对性

讨论歌词：“山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道哪棵更高”。这是说高度具有相对性 。重力势能与高度有关，因此重力势能也有相对性。

在研究重力势能时，应该选择 参考平面 （又叫零势面）。在参考平面上，物体的重力势能为零；在参考平面上方物体的高度为正，重力势能为正，表示重力势能比零势能面的势能大；在参考平面下方物体的高度为负，重力势能为负，表示重力势能比零势能面的势能小。

   参考平面 （又叫零势面）可人为任意选择，重力势能会随其选择不同而改变。但不会影响问题的研究，因为真正有意义的是重力势能的差值，其不会随参考面的选择而改变。

  通常情况，选地面为零势面。

 4．重力势能的系统性

   常说物体具有多少重力势能，那么重力势能是不是物体单独具有的？到底是谁的？

我们知道，重力势能和重力做功关系密切，而重力是物体和地球之间的相互作用。重力的施力物体是地球，受力物体则是物体。所以，严格说来，重力势能是地球和物体所组成的物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。

1．重力做功的特点：

      与路径无关，只与起点和终点的高度差有关

 　2．重力势能：Ep=mgh

   3．重力做功与重力势能变化的关系：WG=Ep1-Ep2

   4．重力势能的相对性和系统性。

☆ 对重力势能的理解

［例1］关于重力势能的几种理解，正确的是

A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功

B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零

C.在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等

D.相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能的问题

答案：CD.

☆关于重力势能的相对性

［例2］如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为

A.mgh                                                             B.mgH

C.mg(h+H)                                                      D.-mgh

答案：D

☆重力做功及重力做功与重力势能的关系

［例3］一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点，则下列说法中正确的是

A.沿AB面重力做功多

B.沿两个面重力做的功相同

C.沿AB面重力势能减少多

D.沿两个面减少的重力势能相同

答案：BD.

课后 P66   1, 2 

  7.4重力势能

一、重力做的功

重力做的功，只与起点和终点位置有关，与路径无关。

二、重力势能

1、重力势能表达式       

2、重力势能和重力做功关系    

3、重力势能的相对性

   选择参考平面（零势面）,上方为正，下方为负。选择不同，重力势能不同，但差值相同。

4、重力势能的系统性

重力势能是地球和物体所组成的物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。

4.重力势能　

4.重力势能　

有句俗话“搬起石头砸自己的脚”，如何从物理角度看待这一问题？

搬起的石头能砸脚，说明其具有做功的本领，即其具有能量。此种能量产生的原因：被搬起。

因此，这种由于被举高而具有的能量——就是今天我们要学习的重力势能。

     在初中我们已经学过重力势能的定义以及影响因素。提问并让同学们自己去体会：

同一物理课本从不同高度掉下，手的感觉有何不同？
质量不同课本从同一高度掉下 ，感觉又如何？

总结归纳：重力势能的两个影响因素：质量（m）和高度(h)

     重力势能究竟该如何计算呢？就是本节课重点学习的内容。

 物体被举高，要克服重力做功，因此重力势能不能脱离重力做功。

重力做的功

重力做功与什么因素有关呢？我们现在就通过下列三种例子来探究一下。

 思考：（1）观察以上图片，找出异同点

（2）提问： 功的计算式

   下面分别介绍三种不同情况下重力做的功。

图7.4-1：重力做功 =mgh=mgh1-mgh2

图7.4-2：重力做功 =mglcosθ=mgh=mgh1-mgh2

图7.4-3：本图中小球做曲线运动，怎样来求解呢？想一想我们是怎样推导出匀变速直线运动的公式的。重力做功 = mgh1+mgh2+mgh3+......+mghn

               = mgh=mgh1-mgh2

  分析得出结论：  重力做功只跟它的起点与终点的位置有关，而与运动路径无关。     

 表达式W_G=mgh1-mgh2

   观察上式发现，重力(mg)和高度(h)的乘积“mgh”，具有某种特殊的意义。它一方面与重力所做的功密切相关，另一方面它随着高度的变化而变化恰与势能的基本特征一致。因此，我们把物理量mgh 叫做重力势能。

2．重力势能

重力势能的定义式   Ep=mgh

物体的重力势能等于它所受的重力与所处的高度的乘积。

   重力势能是矢量？还是标量？与所有的能量一样，是标量

 　重力势能的单位：焦耳 符号是 J  

重力做功与重力势能之间的关系W_G=Ep1-Ep2

分析：重力做正功，重力势能减小；反之亦然。

3．重力势能的相对性

讨论歌词：“山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道哪棵更高”。这是说高度具有相对性 。重力势能与高度有关，因此重力势能也有相对性。

在研究重力势能时，应该选择 参考平面 （又叫零势面）。在参考平面上，物体的重力势能为零；在参考平面上方物体的高度为正，重力势能为正，表示重力势能比零势能面的势能大；在参考平面下方物体的高度为负，重力势能为负，表示重力势能比零势能面的势能小。

   参考平面 （又叫零势面）可人为任意选择，重力势能会随其选择不同而改变。但不会影响问题的研究，因为真正有意义的是重力势能的差值，其不会随参考面的选择而改变。

  通常情况，选地面为零势面。

 4．重力势能的系统性

   常说物体具有多少重力势能，那么重力势能是不是物体单独具有的？到底是谁的？

我们知道，重力势能和重力做功关系密切，而重力是物体和地球之间的相互作用。重力的施力物体是地球，受力物体则是物体。所以，严格说来，重力势能是地球和物体所组成的物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。

1．重力做功的特点：

      与路径无关，只与起点和终点的高度差有关

 　2．重力势能：Ep=mgh

   3．重力做功与重力势能变化的关系：WG=Ep1-Ep2

   4．重力势能的相对性和系统性。

☆ 对重力势能的理解

［例1］关于重力势能的几种理解，正确的是

A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功

B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零

C.在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等

D.相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能的问题

答案：CD.

☆关于重力势能的相对性

［例2］如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为

A.mgh                                                             B.mgH

C.mg(h+H)                                                      D.-mgh

答案：D

☆重力做功及重力做功与重力势能的关系

［例3］一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点，则下列说法中正确的是

A.沿AB面重力做功多

B.沿两个面重力做的功相同

C.沿AB面重力势能减少多

D.沿两个面减少的重力势能相同

答案：BD.

课后 P66   1, 2 

  7.4重力势能

一、重力做的功

重力做的功，只与起点和终点位置有关，与路径无关。

二、重力势能

1、重力势能表达式       

2、重力势能和重力做功关系    

3、重力势能的相对性

   选择参考平面（零势面）,上方为正，下方为负。选择不同，重力势能不同，但差值相同。

4、重力势能的系统性

重力势能是地球和物体所组成的物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。