4.重力势能板书设计及意图

4.重力势能　 高中物理       人教2003课标版

 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。

     过程与方法：1．用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程。

2、通过实验，使学生掌握科学的研究方法。

3、通过对对物理现象的观察、培养学生的思维，及分析、推理、归纳问题的能力

情感态度价值观：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。

新教材没有生硬的给出“功是能量变化的量度”而是从重力做功和重力势能的变化过程开始讨论功能关系的，进而探究弹簧的拉力做功和探究功与物体速度的关系的过程中，不断渗透这一思想，重力势能是理解功能关系的基础。重力势能及其相对性是本节主要的教学内容。教材从析重力做功入与路径无关入手，来建立重力势能的概念。按照“以学生为主体”的课程标准要求，要让学生计算重力做功来发现重力做功与路径无关来探究重力势能，引入重力势能的概念。并通过重力做功与重力势能、动能的变化关系来认能量的转化与做功的关系。为功能关系、动能定理及机械能守恒定律的学习作好准备。

重力势能的系统性和相对性。

1．(多媒体播放视频)物块把沙盒中的小木桌打到沙里。引导学生根据物理情境分析。

2．提出问题：（1）从刚才的画面中，同学们想到了什么？从做功和能量转化的角度分析问题。

（2）这个能量与什么因素有关，如何定量表示？

认真观看视频后，根据初中学过的重力势能知识讨论得出：物块把小木桌打进沙中；物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能，从初中学过知识得出物块具有重力势能。并从演示实验初步了解重力势能的大小与物块的高度及质量有关。

一、重力势能概念的建立

教师活动：提出问题：由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能？

学生活动：1．领会重力势能的概念：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

2．猜想：重力势能的大小可能与物体所处的高度有关。

二、探究重力势能的大小与什么因素有关

教师活动：1．针对引入新课演示的物理情境，启发学生思考：

（1）通过对《追寻守恒量》的学习我们 知道，功与能的变化密切相关；重力做功会引起重力势能的变化，重力势能应与重力做功紧密联系的。

（2）重力势能应符合势能的特征，与物体的位置有关。

（3）符合质量一定时高度大的情况重力势能大，高度一定时质量大的情况重力势能大 

2．总结：通过上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。

3．那么，如何定量地表示重力势能呢？

学生活动：

1．在创设的物理情境下，学生产生强烈的求知愿望。

2、积极回答影响重力势能的因素。

         3、学生总结重力势能与哪些因素有关的情况下，思考如何定量的表达重力势能。

三、重力做功与重力势能的变化的关系（师生交流讨论）

教师活动：1、演示课件：

（1）学生对课本图7.4-1、图7.4-2、图7.4-3三种情况下重力所做的功。进行计算，循序渐进提出以下问题提示学生思考并计算：

① 图7.4-1、图7.4-2重力做的功是多少？

② 重力做功与哪些因素有关？

初步总结：引导学生回答与初末位置有关。

③我们大胆猜想一下，第三个图中重力做的功和前两个是否相等呢？

④我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里，我们怎样突破这个难点呢，说说看，解决问题的途径是什么？

（2）我们可以得到什么样的结论？

总结：

运用极限思想引导学生结合图7.4-2解出重力势能的大小。进而总结出重力做功与高度差有关。

2、对猜想进行论证：

（1）从以上计算说明mgh这一物理量与重力做功密切相关。 WG=mgh1－mgh2，重力做功，重力势能变化(即mgh的变化）。

（2）另一方面mgh这一物理量随着高度变化而变化，恰与势能的基本特征一致。

（3）符合质量一定时高度大的情况重力势能大，高度一定时质量大的情况重力势能大这几点与前面的猜想相吻合，说明mgh就是我们要找的重力势能的表达式。

3、提问学生总结重力势能、重力做功的特点及重力做功与重力势能的关系，使学生初步认识功能关系。

4、提出问题：山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道哪棵更高”，哪一棵高呢？引导学生思考讨论？

学生活动：

1．认真看图，积极思考问题。

      2．亲自动手算一算这两种情况下重力对物体做了多少功回答第一个和第二个问题。

学生总结：在教师的引导下回答与初末位置有关。

3、引导学生对第三第四个问题进行讨论总结结论，突出交流合做的意识是。

4、引导学生对猜想论证

学生总结：

重力势能、重力做功的特点及重力做功与重力势能的关系。

（1）根据WG=mgh1－mgh2，如果用EP1=mgh1、 EP2=mgh2，则：WG=EP1－ EP2

（2）当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的数量等于重力所做的功。

（3）当物体由低处运动到高处时，重力做负功（物体克服重力做功），重力势能增加，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。ΔEP =EP2－ EP1= －WG

5、学生阅读思考题4，回答有关问题并进行演算，巩固所学的知识，探究新知识。

总结重力势能的相对性，系统性。

学生总结：

（1）物体从高为h1处运动到高为处时，运动的路径有无数条，运动过程中，重力所做的功相同。

（2）通过本节的例题及练习题讨论重力做功与重力势能的关系，初步解功能关系。

 例1、以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错。

A、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

B、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

C、物体运动，重力做的功是—1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

D、没有摩擦时物由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1J，有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，克服重力做的功大于1J。

例2、起重机以 的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？

通过课堂练习，加深学生对重力做功与重力势能变化的理解。

1、关于重力做功和物体重力势能的变化，下例说法正确的是（          ）      

A、当重力对物体做正功正功时，物体的重力势能一定减小

B、当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加

C、重力做功的多少与参考平面的选取无关

D、重力势能的变化量与参考平面的选取有关

2、如图：在动摩擦因数 μ=0.5 ，倾角为37°，高为3米的斜面上，一个重为 mg=10N 的物体，在沿斜面向上，大小为 F=10N 的拉力作用下，由斜面底端运动到顶端，求：①各力所做的功；②重力势能增量。

4.重力势能　

4.重力势能　

1．(多媒体播放视频)物块把沙盒中的小木桌打到沙里。引导学生根据物理情境分析。

2．提出问题：（1）从刚才的画面中，同学们想到了什么？从做功和能量转化的角度分析问题。

（2）这个能量与什么因素有关，如何定量表示？

认真观看视频后，根据初中学过的重力势能知识讨论得出：物块把小木桌打进沙中；物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能，从初中学过知识得出物块具有重力势能。并从演示实验初步了解重力势能的大小与物块的高度及质量有关。

一、重力势能概念的建立

教师活动：提出问题：由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能？

学生活动：1．领会重力势能的概念：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

2．猜想：重力势能的大小可能与物体所处的高度有关。

二、探究重力势能的大小与什么因素有关

教师活动：1．针对引入新课演示的物理情境，启发学生思考：

（1）通过对《追寻守恒量》的学习我们 知道，功与能的变化密切相关；重力做功会引起重力势能的变化，重力势能应与重力做功紧密联系的。

（2）重力势能应符合势能的特征，与物体的位置有关。

（3）符合质量一定时高度大的情况重力势能大，高度一定时质量大的情况重力势能大 

2．总结：通过上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。

3．那么，如何定量地表示重力势能呢？

学生活动：

1．在创设的物理情境下，学生产生强烈的求知愿望。

2、积极回答影响重力势能的因素。

         3、学生总结重力势能与哪些因素有关的情况下，思考如何定量的表达重力势能。

三、重力做功与重力势能的变化的关系（师生交流讨论）

教师活动：1、演示课件：

（1）学生对课本图7.4-1、图7.4-2、图7.4-3三种情况下重力所做的功。进行计算，循序渐进提出以下问题提示学生思考并计算：

① 图7.4-1、图7.4-2重力做的功是多少？

② 重力做功与哪些因素有关？

初步总结：引导学生回答与初末位置有关。

③我们大胆猜想一下，第三个图中重力做的功和前两个是否相等呢？

④我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里，我们怎样突破这个难点呢，说说看，解决问题的途径是什么？

（2）我们可以得到什么样的结论？

总结：

运用极限思想引导学生结合图7.4-2解出重力势能的大小。进而总结出重力做功与高度差有关。

2、对猜想进行论证：

（1）从以上计算说明mgh这一物理量与重力做功密切相关。 WG=mgh1－mgh2，重力做功，重力势能变化(即mgh的变化）。

（2）另一方面mgh这一物理量随着高度变化而变化，恰与势能的基本特征一致。

（3）符合质量一定时高度大的情况重力势能大，高度一定时质量大的情况重力势能大这几点与前面的猜想相吻合，说明mgh就是我们要找的重力势能的表达式。

3、提问学生总结重力势能、重力做功的特点及重力做功与重力势能的关系，使学生初步认识功能关系。

4、提出问题：山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道哪棵更高”，哪一棵高呢？引导学生思考讨论？

学生活动：

1．认真看图，积极思考问题。

      2．亲自动手算一算这两种情况下重力对物体做了多少功回答第一个和第二个问题。

学生总结：在教师的引导下回答与初末位置有关。

3、引导学生对第三第四个问题进行讨论总结结论，突出交流合做的意识是。

4、引导学生对猜想论证

学生总结：

重力势能、重力做功的特点及重力做功与重力势能的关系。

（1）根据WG=mgh1－mgh2，如果用EP1=mgh1、 EP2=mgh2，则：WG=EP1－ EP2

（2）当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的数量等于重力所做的功。

（3）当物体由低处运动到高处时，重力做负功（物体克服重力做功），重力势能增加，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。ΔEP =EP2－ EP1= －WG

5、学生阅读思考题4，回答有关问题并进行演算，巩固所学的知识，探究新知识。

总结重力势能的相对性，系统性。

学生总结：

（1）物体从高为h1处运动到高为处时，运动的路径有无数条，运动过程中，重力所做的功相同。

（2）通过本节的例题及练习题讨论重力做功与重力势能的关系，初步解功能关系。

 例1、以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错。

A、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

B、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

C、物体运动，重力做的功是—1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

D、没有摩擦时物由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1J，有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，克服重力做的功大于1J。

例2、起重机以 的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？

通过课堂练习，加深学生对重力做功与重力势能变化的理解。

1、关于重力做功和物体重力势能的变化，下例说法正确的是（          ）      

A、当重力对物体做正功正功时，物体的重力势能一定减小

B、当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加

C、重力做功的多少与参考平面的选取无关

D、重力势能的变化量与参考平面的选取有关

2、如图：在动摩擦因数 μ=0.5 ，倾角为37°，高为3米的斜面上，一个重为 mg=10N 的物体，在沿斜面向上，大小为 F=10N 的拉力作用下，由斜面底端运动到顶端，求：①各力所做的功；②重力势能增量。