《重力势能》教案

《重力势能》教案

作为一名无私奉献的老师，时常会需要准备好教案，教案是实施教学的主要依据，有着至关重要的作用。那么教案应该怎么写才合适呢？下面是小编为大家收集的《重力势能》教案，仅供参考，希望能够帮助到大家。

教学目标

知识目标

1、理解重力势能的概念，会用重力势的定义进行计算。

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。

能力目标

1、根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式;

2、学会从功和能的关系上解释和分析物理形象。

德育目标

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。

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。

教学难点

重力势能的系统性和相对性

课程类型

新授课

教学方法

实验观察法、分析归纳法、讲练法

教学用具

ppt课件，电子教鞭

课时安排：1课时

教学步骤

导入新课

曾经读过一篇文章，叫做《汕头的雪》，汕头也会下雪吗?

汕头也会下雪，与众不同的雪——木棉棉絮。南方的人，对北方的雪总有一些期待，我也不例外。

有哪些同学见过北方的雪吗?

洁白无垠的雪，总让人浮想联翩，也让人向往，但是，令人想不到的是，它也具有惊人的破坏力：

例1：20xx年9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成100人失踪(附图片)

例2：四川丹巴亚丁雪崩(附图片)

如此美丽的雪花，怎么会有这么大的破坏力?雪崩为什么会有这么大的能量?

浩瀚夜空，点点繁星，当我们在欣赏璀璨星空的时候，绝不会想象到它们也会给地球带来巨大的伤害：

美国内华达州亚利桑那陨石坑，5万年前，一颗直径约为30～50m的铁质流星撞击地面，它的爆炸力超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个大坑，据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。(附图片)

陨石为何具有这么大的能量?这些能量与什么因素有关?

雪崩和陨石都有一个特点，具有一定的高度。

学习了中学物理后，我们知道物体由于被举高而具有的能量就叫做重力势能，物体的重力势能的大小与什么因素有关呢?

小实验(视频)：

实验一：相同质量的小球，从不同高度下落。

实验二：不同质量的物体，从同一高度下落。

学生观察后得出结论：

实验一：质量一定时，高度越高，重力势能越大。

实验二：高度一定时，质量越大，重力势能越大。

要研究重力势能，就不能脱离对重力做功的研究

新课教学

一、重力做功

讨论小球竖直下落，重力所做的功

物体由A运动到B，重力做功mgh

讨论小球沿斜线下落，重力所做的功

物体由A运动到B，重力做功mgh

3、讨论小球沿曲线下落，重力所做的功

物体由A运动到B，重力做功mgh

综合以上三种情况，可以得到结论：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。

即WG =mgh1- mgh2

二、重力势能：

结合功和能的关系，我们可以分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，并且经过推导又得到重力所做的功等于mgh这个量的变化，所以在物理学中就用mgh这个式子来表示物体的重力势能。

重力势能：物体凭借其高度而具有的能量 EP=mgh

1、重力做功与重力势能的变化 WG = mgh1-mgh2= Ep1 - Ep2

重力做功WG

(正、负)

重力势能Ep

(增加、减少)

重力做功和重力势能变化的关系

物体上升

负

增加

物体克服重力做的功等于重力势能的增加

物体下落

正

减少

重力做的功等于重力势能的减少

【练习】

一质量为5kg的小球从5m高处下落，碰撞地面后弹起，每次弹起的高度比下落高度低1m，求：小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功?重力势能如何变化? (g=9.8m/s )

解略 新课教学

1、讨论课本P60中的“说一说”。

2、确定重力势能的大小

学生分组讨论：一栋三层高的楼房，每层的高度3m，将一个质量为5kg的小球放在三楼阳台的栏杆上，栏杆的高度是1m，求小球的重力势能。( g=9.8m/s2 )

不同学生得到的重力势能数值可能不同。

这是由于所选高度的起点不同而造成的。

我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面

确定重力势能的方法：

①先选定参考平面(0势能面)

②在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值;

一、教材分析

《重力势能》是人教版高中物理必修二第7章《机械能守恒定律》第4节课的内容，这节课通过分析重力做功的特点，推导得出了重力势能的表达式，并进一步讨论重力势能具有相对性及重力势能是物体与地球系统所共有；是后面学习机械能守恒定律的基础。

二、目标

1．知识目标：

(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．能力目标：

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．

3．情感、态度和价值观目标：

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．

三、教学重点难点

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．

难点：重力势能的系统性和相对性．

四、学情分析

五、教学方法

1．实验探究：物体的势能和哪些因素有关。

2．学案导学：见后面的学案。

六、课前准备

1．学生的学习准备：预习重力势能一节

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。

演示重锤从高处落下，把木桩打进沙箱中，说明重锤对木桩做了功，举高的重锤具有能量。我们把重锤由于被学举高而具有的能量叫做重力势能。本节课将学习重力势能的有关知识。

（二）进行新课：

重力势能的大小与什么因素有关呢？

演示实验1：演示由质量不同的重锤从相同高度落下，木桩被打进沙箱的深度不同，引导学生分析得出：质量越大的重锤具有的重力势能越大。

演示实验2：演示用同一重锤从不同高度落下，木桩被打进沙箱的深度不同，引导学生得出：重锤高度越大，具有的重力势能越大。

怎样定量地表示重力势能呢？

把一个物体举高，要克服重力做功，同时物体的重力势能增加。一个物体从高处下落，重力做功，同时重力势力能减小。可见重力势能跟重力做功有密切关系。

如图1所示，设一个质量为的物体，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，重力所做的功为：

WG=gΔh=gh1-gh2

我们可以看出WG等于gh这个量的变化。在物理学中就用这个物理量表示物体的重力势能。重力势能用EP来表示。

1．重力势能

1定义：由于物体被举高而具有的能量。

2重力势能的计算式：EP=gh.

即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。

3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()

2．对EP=gh的理解：

1式中h应为物体重心的高度。

2重力势能具有相对性，是相对于选取的参考面而言的。因此在计算重力势能时，应该明确选取零势面。

3重力势能可正可负，在零势面上方重力势能为正值，在零势面下方重力势能为负值。

4选取不同的零势面，物体的势能值是不同的，但势能的变化量不会因零势面的不同而不同。

例题1：边长为L，质量为的立方体物体静止放在地面，在其旁边有一高为H的水平桌面,如图2所示.

1若选地面为零势点，立方体物体的重力势能为多少？

2若选桌椅面为零势点，立方体物体的重力势能为多少？

学生先做，老师再讲。

解析：

1EP=gL/2.

2 EP= -g(H-L/2).

3．重力势能的变化和重力做功的关系

引导学生进一步分析：图1中，重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能转化为物体的动能了。重力势能的变化是否在任意情况下都等于重力所做的功？重力做功有什么特点？

讨论1：物体从A点下落到B点过程中，如果受阻力作用，重力做的功与重力势能变化之间的关系是怎样的？

物体下落受到阻力，只影响物体动能的变化，不影响重力的功，重力势能的变化只与A、B两点的高度差有关。

WG=gh1-gh2=EP1-EP2.

物体减少的重力势能等于重力所做的功，但由于要克服阻力做功，减少的重力势能没有全部转化为动能。

讨论2：若物体从A点下落到B点后，再平移到与B点等高的C点，重力做的功是多少？重力做功与重力势能之间的关系又如何？如图3所示。

物体由B到C过程中重力不做功，重力势能也不变化，因此物体由A运动到C点过程中，重力的功仍是WG=gh1-gh2=EP1-EP2. 物体减少的重力势能等于重力所做的功。

讨论3:若物体是从A点沿斜面滑到与B点等高的C点，上述关系是否成立？

设AC之间长为S，且与水平方向成θ角。

重力做功WG=Fssinθ=gh1-gh2

由此发现重力做功与路径无关，只跟初末位置高度有关，物体减少的重力势能仍等于重力所做的功。

讨论4:物体从B点分别匀速、加速、减速上升到A点，上述关系又是如何呢？

无论物体从B点上升到A点是匀速、加速、减速，重力都做负功，且都等于物体重力与初末位置高度差的乘积。而重力势能都增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。但这三种情况中，由于所受拉力不同，物体动能的变化量等于合外力的功，动能变化量不相同。

师生共同总结出重力势能变化只与重力做的功有关，两者关系如下：

当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少。减少的重力势能等于重力所做的功。

当物体由低处运动到高处时，重力做负功，即物体克服重力做功，重力势能增加。增加的重力势能等于克服重力所做的功。

引导学生总结出重力做功的特点：

4.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。

演示实验3:演示张紧的橡皮筋把纸团射出去，说明发生弹性形变的橡皮筋能够做功，因而具有能量------这种能量称为弹性势能。

5.弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，我们把物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。

引导学生举些具有弹性势能物体的实例。如张紧的弓、卷紧的发条、位伸或压缩的弹簧、击球时的网球拍等都具有弹性势能。初步了解弹簧所具有弹性势能的大小与什么因素有关。

分析：弹簧被拉伸或压缩的长度越大，恢复原状时对外做的功就越多，弹簧的弹性势能就越大。弹簧的弹性势能不跟弹簧的劲度有关，被拉伸或压缩的长度相同时，劲度越大的弹簧弹性势能越大。

重力势能和弹性势能是由相互作用物体的相对位置决定的，所以势能又叫位能。今后还将学习其它形式的势能。

例题2:沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，以下说法中正确的是：

A．沿着坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多；

B．沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多；

C．沿长度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多；

D．上述几种情况重力做功同样多。

学生先做，老师再评讲。正确答案为D。

（三）、课堂小结：

1.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=gh.，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。

2. 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。

3. 弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，我们把物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。

（四）、课外作业：

1.复习归纳本节课内容。

2.思考课本练习四第（1）、（3）题。

3.把练习四第(2)、(4)、(5)题做在作业本上。