重力势能

重力势能（通用9篇）

重力势能 篇1

一、教学目标

1.理解的概念：

(1)知道什么是重力势能，强调“势”的含义。

(2)通过做功与能量关系，得到重力势能公式ep＝mgh，知道在国际单位制中，势能的单位是焦耳(j)；势能是标量。

(3)了解重力势能的相对性及势能差的不变性。

2.掌握重力做功特点及重力做功与重力势能变化的关系，应用其解决相关问题。

3.知道弹性势能及其相关因素。

二、重点、难点分析

1.本节重点是重力势能的表达，重力做功与重力势能变化的关系。

2.对于势能这种潜在做功能力的理解：一旦做了功，势能就发挥出来而减少了。

3.要强调重力做功与重力势能变化的相反量的关系，这在初学时很容易发生错误，所以应作为难点强调。

三、教具

投影仪及幻灯片(主要用于把课上要举的例题和图打出，节约时间和黑板空间)。

四、主要教学过程

(一)引入新课

我们已知道运动的物体具有动能，那么静止的物体是否有能量？我们又是如何知道它是否具有能量的呢？

根据学生的回答引出新课内容。

(二)教学过程设计

1.重力势能

利用刚才学生举的例子说明，被举高的重物一旦下落就可以做功，表明处于一定高度的重物“储存”着一种能量，这就是重力势能，即：重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量。

从重力势能的含义可以看出，它与物体的重力和高度有关，到底是什么关系呢？

2.重力势能公式

功是能量变化的量度，重力势能的变化也可用做功表示出来。例如，用一外力把一质量为m的物体匀速举高h，由于是匀速上升，物体的动能不变，外力举高物体做的功w＝mgh全部用于增加物体的重力势能。而此过程中克服重力做功亦为mgh，也就是克服重力做了多少功，就获得了多少重力势能。用ep表示势能，则处于高度h处的物体的重力势能为：

ep＝mgh

即重力势能等于物体重力与高度的乘积。

从势能公式的指导可以看出，它与功一样，在国际单位制中的单位也是焦耳(j)，而且也是标量。它是由物体所处的位置状态决定的，所以与动能一样是状态量。

如图1，请学生分别写出以桌面和地面为零点的小球的重力势能：ep1＝mgh1，ep2＝mg(h1+h2)，可以看出，结果是与零点选取有关的，因此在表达重力势能时，要指明势能零点的位置。再请学生写出两种零点选取情况下，小球落在桌面上和落在地面上时与初态的重力势能差：δep1＝-mgh1•δep2＝-mg(h1+h2)，这是与零点选取无关的。可见，不论我们如何选择参照系，对于一物理过程，重力势能的改变是一定的。我们今后的学习中，更多地是研究某物理过程中重力势能的变化，这时我们就可以适当选择参照系使问题简化，而不会影响结果。

3.重力做功与重力势能的变化关系

(1)重力做功的特点

如图2，让学生写出几种情况下，物体从a→c，重力做的功：

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；图b是物体沿斜面由a滑到c，重力做功为：mgs•sinθ＝mgh；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。教师还可从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。让学生总结出规律。板书：

重力做功与路径无关，只与物体起点和终点位置的高度差有关。

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。

(2)重力做功与重力势能的变化

教师将手中粉笔头竖直上抛，然后让学生分析其上升和下落过程中重力做功与重力势能的变化，如图3，可以看出，上升过程中，重力做功为-mgh，重力势能增加mgh；下落过程中，重力做功为mgh，重力势能减少mgh，(或称增加-mgh)，启发学生总结出如下结论：

重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功(或称克服重力做了多少功)，重力势能就增加多少。即重力做功等于重力势能的减少量。若用w。表示重力做功，ep1表示初态的重力势能，ep2表示末态的重力势能，则上述关系可表达为：(板书)

wg＝ep1-ep2＝δep。

提醒学生注意公式中两个势能的先后位置和δep前负号的意义(-δep指减少量)。

4.弹性势能

(1)什么是弹性势能

通过举例看出，发生弹性形变的物体，在恢复形变时能对外界做功，所以它也具有一种潜在的能量，称之为弹性势能。

(2)弹性势能与什么因素有关？

以弹簧为例，引导学生得出弹性势能随弹簧劲度系数和形变量增大而增大的结论。对基础好的学生，还可引导其利用弹力与形变关系的函数图象(如图4)，求出弹力的功，从而得出弹性势能的定量表达式：ep

5.例题讲解与讨论

例1.图5表示一个斜抛物体的运动，当物体由抛出位置1运动到最高位置2时，重力做功是多少？重力势能改变了多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时，重力做功和重力势能的变化是多少？由位置1运动到位置3呢？

解答：由位置1→2，重力做功-mgh，重力势能增大mgh；由位置2→3，重力做功mgh，重力势能减少mgh(增加-mgh)；由位置1→3，重力做功和势能变化均为零。

此例的目的是再次强化重力做功、重力势能的概念和计算

例2.如图6，光滑斜轨道下端与光滑圆周轨道相接。要使小球进入圆周轨道后能经过轨道最高点并不落下来，至少应使它从斜轨道上多高处由静止开始下滑？

解答：因所有轨道都光滑，所以小球运动过程中，只有重力做功，要使小球能经过轨道最高点而不下落，对小球此时速度有一下限，也就是此处动能有一下限，利用动能定理对小球从出发点到圆周轨道最高点的过程列式，有：

可以看出，利用重力做功的特点对全程列式可使问题大大简化。(可让分段列式同学提出自己的解答，然后比较优劣。)

例3.如图7所示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°的斜面上的a点以初速度v0＝3m/s下滑。a点距弹簧上的挡板位置b的距离为ab＝4m，当物体到达b后，将弹簧压缩到c点，最大压缩量为bc＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置d点，d点距a点为ad＝3m。求：物体跟斜面间的动摩擦因数。(g取10m/s2，弹簧及挡板质量不计)

分析：此题一看上去似乎很繁，涉及到重力、弹力摩擦力做功的问题。其实认真分析一下就会发现，在物体从b→c又返回到b时，弹簧先做负功，又做了相等数量的正功。总功为零，即弹力功为零；而重力做功根据其特点，只考虑由a到d的高度差即可；摩擦力做功由于与路径有关，须认真计算物体在全程中的位移。可见，对不同性质的力做功要具体分析，才会既简化问题又避免发生错误。

利用动能定理对a→b→c→d全过程列式：

(三)课堂小结

1.对势能的含义和表达式予以必要重复。

2.对重力做功的特点和重力做功与重力势能变化关系予以强调。

3.回忆上节动能定理。结合本节知识，让学生课下思考：动能定理可变成什么其他形式？又有什么意义？为以后讲机械能守恒定律打下基础。

五、说明

1.不管是动能定理还是本节所讲的重力做功与重力势能变化的关系，都是过程量与状态量变化之间的关系。因此对过程分析和状态定位非常重要。教师应通过例题强调公式中每个符号的物理意义，不要把顺序搞错，以免给以后深入研究功能关系带来麻烦。

2.势能是一个较难理解的概念，学生在一节课内不易全面理解和掌握。因此本节没有给出有势力的概念，未通过有势力做功的特点来定义势能，而是直接给出定义和计算公式，这样是为了避免给学生造成理解困难，而淡化了本节的教学重点。可在今后学习中接触了更多势能概念如分子势能、电势能等时，再进一步总结势能特点，深入对它的理解。

3.关于势能是属于系统的讲解，由于课时所限，在本节提出也难免囫囵吞枣，因此也拟放在讲解机械能守恒定律时再深入讨论。本节先简略说成某物体具多少势能，但不要过分强调这一提法，以免以后纠正困难。

重力势能 篇2

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

2.教师的教学准备：多媒体课件制作，制作学案

3.教学环境的设计和布置：教室

七、课时安排：

1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

检查落实学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师提出问题：打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里，为什么

学生回答：重锤具有重力势能.?

教师继续提问：那么什么是重力势能

学生回答：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.?

演示实验：?

在一个透明的玻璃容器内装上沙子.?

实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.?

实验二：用大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.?

学生回答观察到的现象：?

在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大.?

在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度大.?

教师：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.?

引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢

设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。

（三）合作探究、精讲点拨。

1.重力势能?

教师设置问题：

（1）把一个质量为m的物体竖直向上抛出，在它上升和下落的过程中，重力分别做什么功?重力势能如何变化

（2）前边我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少，那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系

学生：重力所做的功等于物体重力势能的变化.?

分析实例：?

用投影片出示问题：?

质量为m的物体从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，重力所做的功为多少

学生求解得到：重力所做的功为：WG＝mgΔh＝mg（h1－h2）?

教师指出：前边我们结合功和能的关系分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，而我们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.?

板书：Ep＝mgh

推导重力势能的单位：?

1kg?m/s2?m＝1N?m＝1J

重力势能是标量?

（3）教师指导学生推导重力做功与重力势能变化之间的关系进行讨论：?

当物体由高处运动到低处时，h1>h2，WG>0 ∴

当物体由低处运动到高处时，h10，即Ep1>Ep2，这说明，重力做功，重力势能Ep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﹣mgh，重力势能Ep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，重力做功是重力势能变化的量度。

即：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。重力势能的变化量与重力做的功数值相等。

练习：

1.一实心铁球和一实心木球质量相等，将它们放在同一水平面上，下列说法正确的是。

A.铁球的重力势能大于木球重力势能

B.铁球的重力势能等于木球重力势能

C.铁球的重力势能小于木球重力势能

D.上述三种情况都有可能

答案：D

2.下列说法正确的是。

A.物体克服重力做功，物体的重力势能增加

B.物体克服重力做功，物体的重力势能减少

C.重力对物体做正功，物体的重力势能增加

D.重力对物体做负功，物体的重力势能减少

答案：A

3.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则。

A.物体的重力势能一定为50JB.物体的重力势能一定增加50J

C.物体的重力势能一定减少50JD.物体的重力势能可能不变

答案：B

（三）重力势能的相对性

教师提出问题：将一个质量为5kg的铁球放在4楼一张1.5m高的桌子上，已知每层楼的高度均为2.5m，求铁球的重力势能。

要求学生分组计算，让各小组代表自由表述自己的计算结果，教师暂不作评价。预测学生的计算情况，在高度的数值代入上有不同的意见，出现计算上的矛盾，此时，教师引导学生感受由于参考面的选取不同，给计算造成了不便，无法计算。因为没有说明物体的高度是以什么位置为零高度。

请学生分别写出上图中以B和地面C为零点的物体的重力势能：Ep1=mgh1，Ep2=mg（h1+h2）（h1=AB，h2=BC）。

总结：1.重力势能具有相对性，是与零点选取有关的，因此在表达重力势能时，要指明势能零点的位置。我们把重力势能为零的水平面叫做零势能面。通常以水平地面为零势能面。

2.对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值；在参考平面下方的物体，高度是负值，重力势能也是负值。物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。

自主学习：学生分别写出以B和地面C为零势能面情况下，物体落在B和落在地面C上时与初态的重力势能差：ΔEp1=-mgh1，ΔEp2=-mg（h1+h2），这是与零点选取无关的。

师生总结：不论我们如何选择参考系，对于一物理过程，重力势能的改变是一定的，即物体重力势能的变化与参考系的选取没有关系。我们今后的学习中，更多地是研究某物理过程中重力势能的变化，这时我们就可以适当选择参考系使问题简化，而不会影响结果。

练习：

1.将同一物体分两次举高，每次举高的高度相同，则。

A.不论选取什么参考平面，两种情况中，物体重力势能的增加量相同

B.不论选取什么参考平面，两种情况中，物体最后的重力势能相等

C.不同的参考平面，两种情况中，重力做功不等

D.不同的参考平面，两种情况中，重力最后的重力势能肯定不等

答案：A

2.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根长3m的绳子系住一个重100N的物体，若以地面为参考平面，则物体的重力势能有；若以井底面为参考平面，则物体的重力势能是。

答案：－100J700J

（四）势能是系统所共有的

教师：请同学们阅读教材p66“势能是系统所共有的”部分，思考讨论势能的系统性。

学生：阅读、讨论并理解。

教师总结：质量是物体的固有属性，而重力的施力物体是地球；没有物体，谈不上重力势能；没有地球施加重力，重力势能也就不复存在。重力势能是物体跟地球组成的系统所共有的，而不是物体单独具有的。

三、课堂小结

本课主要学习了以下内容：

1.势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。

2.势能是标量，单位是焦耳。

3.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。

4.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。

四、课堂训练

1.关于重力势能，下列说法正确的是。

A.重力势能的大小只由重物本身决定

B.重力势能恒大于零

C.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零

D.重力势能实际上是物体和地球所共有的

2.关于重力势能与重力做功，下列说法正确的是。

A.物体克服重力做的功等于重力势能的增加

B.在同一高度，将物体以初速v0向不同的方向抛出，从抛出到落地过程中，重力做的功相等，物体所减少的重力势能一定相等

C.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功

D.用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力的功与物体所增加的重力势能之和

3.关于重力势能的几种理解，下列说法正确的是。

A.重力对物体做正功时，物体的重力势能减小

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，但并不影响有关重力势能问题

4.将一个物体由A移至B，重力做功。

A.与运动过程中是否存在阻力有关

B.与物体沿直线或曲线运动有关

C.与物体是做加速、减速或匀速运动有关

D.与物体初、末位置高度差有关

5.一质量为1kg的物体，位于离地面高1.5m处，比天花板低2.5m。以地面为零势能位置时，物体的重力势能等于__J；以天花板为零势能位置时，物体的重力势能等于____J（g取10m/s2）

6.甲、乙两物体，质量大小关系为m甲=5m乙，从很高的同一高度处自由下落2s，重力做功之比为_____，对地面而言的重力势能之比为_____。

三、计算题

7.如图所示，一条铁链长为2m，质量为10kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？

答案：

1.D2.AB3.ACD4.D5.15﹣256.5:15:1

7.在这个过程中铁链重心上升了h=1m，所以，克服重力做功为：=100J，重力势能增加了100J。

五、布置作业

教材p66、67问题与练习第2、3题。

重力势能 篇3

教学目标

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做功与路径的关系，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。

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。

教具

铁球、多媒体、课件等。

教学过程

一、导入新课

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，造成至少100人失踪，如左图所示。

右图是美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30—50米的铁质流星撞击地面的结果。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。

参考问题：1.我们看到一个冰天雪地、广袤无垠的银色世界，它带给人们的是圣洁、平和、宁静的感受，一种心灵的洗涤。但是一旦大量积雪从高处滑下形成雪崩，一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来，你将感受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧，将对人们的生命与财产带来灾难……为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力？发生的雪崩为什么具有这么大的能量？

2.通过美国内华达州亚利桑那的陨石坑现象，你能说出这么大的能量与哪些因素有关？

二、新课教学

（一）重力的功

教师：重力做功与什么因素有关呢？我们现在就通过几个例子来探究一下。

（多媒体投影教材上的图7.4-1、图7.4-2、图7.4-3，让学生独立推导这几种情况下重力做的功）

教师：比较容易做的是哪一个问题？

学生：第一个和第二个问题。

教师：为什么这两个问题容易研究呢？

学生：因为这两个问题中物体运动的路径是直线，所以在研究重力做功的问题上比较容易研究。

教师：那么这两个问题的答案是什么呢？

学生：第一个问题中WG＝mgh=mghl－mgh2，第二个问题中WG=mglcosθ=mgh＝mgh1－mgh2，和第一个问题中所求出的答案相同。

教师：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？

学生：可能是相等的。

教师：我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里？

学生：力做功的路径是曲线。

教师：我们怎样突破这个难点呢？曲线问题不容易解决，我们可以把这一条曲线看作由很多小的直线组成，这样把每小段直线上重力做的功合起来就是整个过程中重力做的总功。在第三种情况下重力做的功和前两种情况中重力做的功相同。

教师：我们可以得到什么样的结论？

学生：重力做功与路径无关，与物体的初末位置有关，具体的表达式是WG=mgh1－mgh2，其中hl和h2表示物体所处位置的高度，可见物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。

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

练习：

1.如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则。

A.沿轨道1滑下重力做功多

B.沿轨道2滑下重力做功多

C.沿轨道3滑下重力做功多

D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多

答案：D

2.如图所示，一个质量为m的木块，以初速度v0冲上倾角为θ的固定斜面，沿斜面上升l的距离后又返回运动。若木块与斜面间的动摩擦因数为μ，求：

（1）木块上升过程克服重力做功的平均功率；木块的重力势能变化了多少？

（2）木块从开始运动到返回到出发点的过程中，滑动摩擦力做的功是多少？

（3）木块从开始运动到返回到出发点的过程中，重力做的功是多少？

答案：（1）mgv0sinθ/2mglsinθ（2）2μmglcosθ（3）0

（二）重力势能

教师演示实验：在一个透明的玻璃容器内装上沙子。

实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。

实验二：用大小不同的两铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。

学生观察思考并讨论，教师总结：

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。

1.重力势能的概念

2.重力势能的表达式：Ep=mgh

教师提出问题：重力做功引起了物体位置的变化，物体位置的变化引起重力势能的变化，重力做功与重力势能变化有什么关系呢？

引导学生推导，学生回答，教师点评、完善总结。

3.重力做功与重力势能变化的关系：

重力做功也可以写成WG=Ep1－Ep2当物体下落时，重力做正功mgh，WG>0，即Ep1>Ep2，这说明，重力做功，重力势能Ep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﹣mgh，重力势能Ep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，重力做功是重力势能变化的量度。

即：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。重力势能的变化量与重力做的功数值相等。

练习：

1.一实心铁球和一实心木球质量相等，将它们放在同一水平面上，下列说法正确的是。

A.铁球的重力势能大于木球重力势能

B.铁球的重力势能等于木球重力势能

C.铁球的重力势能小于木球重力势能

D.上述三种情况都有可能

答案：D

2.下列说法正确的是。

A.物体克服重力做功，物体的重力势能增加

B.物体克服重力做功，物体的重力势能减少

C.重力对物体做正功，物体的重力势能增加

D.重力对物体做负功，物体的重力势能减少

答案：A

3.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则。

A.物体的重力势能一定为50JB.物体的重力势能一定增加50J

C.物体的重力势能一定减少50JD.物体的重力势能可能不变

答案：B

（三）重力势能的相对性

教师提出问题：将一个质量为5kg的铁球放在4楼一张1.5m高的桌子上，已知每层楼的高度均为2.5m，求铁球的重力势能。

要求学生分组计算，让各小组代表自由表述自己的计算结果，教师暂不作评价。预测学生的计算情况，在高度的数值代入上有不同的意见，出现计算上的矛盾，此时，教师引导学生感受由于参考面的选取不同，给计算造成了不便，无法计算。因为没有说明物体的高度是以什么位置为零高度。

请学生分别写出上图中以B和地面C为零点的物体的重力势能：Ep1=mgh1，Ep2=mg（h1+h2）（h1=AB，h2=BC）。

总结：1.重力势能具有相对性，是与零点选取有关的，因此在表达重力势能时，要指明势能零点的位置。我们把重力势能为零的水平面叫做零势能面。通常以水平地面为零势能面。

2.对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值；在参考平面下方的物体，高度是负值，重力势能也是负值。物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。

自主学习：学生分别写出以B和地面C为零势能面情况下，物体落在B和落在地面C上时与初态的重力势能差：ΔEp1=-mgh1，ΔEp2=-mg（h1+h2），这是与零点选取无关的。

师生总结：不论我们如何选择参考系，对于一物理过程，重力势能的改变是一定的，即物体重力势能的变化与参考系的选取没有关系。我们今后的学习中，更多地是研究某物理过程中重力势能的变化，这时我们就可以适当选择参考系使问题简化，而不会影响结果。

练习：

1.将同一物体分两次举高，每次举高的高度相同，则。

A.不论选取什么参考平面，两种情况中，物体重力势能的增加量相同

B.不论选取什么参考平面，两种情况中，物体最后的重力势能相等

C.不同的参考平面，两种情况中，重力做功不等

D.不同的参考平面，两种情况中，重力最后的重力势能肯定不等

答案：A

2.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根长3m的绳子系住一个重100N的物体，若以地面为参考平面，则物体的重力势能有；若以井底面为参考平面，则物体的重力势能是。

答案：－100J700J

（四）势能是系统所共有的

教师：请同学们阅读教材p66“势能是系统所共有的”部分，思考讨论势能的系统性。

学生：阅读、讨论并理解。

教师总结：质量是物体的固有属性，而重力的施力物体是地球；没有物体，谈不上重力势能；没有地球施加重力，重力势能也就不复存在。重力势能是物体跟地球组成的系统所共有的，而不是物体单独具有的。

三、课堂小结

本课主要学习了以下内容：

1.势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。

2.势能是标量，单位是焦耳。

3.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。

4.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。

四、课堂训练

1.关于重力势能，下列说法正确的是。

A.重力势能的大小只由重物本身决定

B.重力势能恒大于零

C.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零

D.重力势能实际上是物体和地球所共有的

2.关于重力势能与重力做功，下列说法正确的是。

A.物体克服重力做的功等于重力势能的增加

B.在同一高度，将物体以初速v0向不同的方向抛出，从抛出到落地过程中，重力做的功相等，物体所减少的重力势能一定相等

C.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功

D.用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力的功与物体所增加的重力势能之和

3.关于重力势能的几种理解，下列说法正确的是。

A.重力对物体做正功时，物体的重力势能减小

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，但并不影响有关重力势能问题

4.将一个物体由A移至B，重力做功。

A.与运动过程中是否存在阻力有关

B.与物体沿直线或曲线运动有关

C.与物体是做加速、减速或匀速运动有关

D.与物体初、末位置高度差有关

5.一质量为1kg的物体，位于离地面高1.5m处，比天花板低2.5m。以地面为零势能位置时，物体的重力势能等于__J；以天花板为零势能位置时，物体的重力势能等于____J（g取10m/s2）

6.甲、乙两物体，质量大小关系为m甲=5m乙，从很高的同一高度处自由下落2s，重力做功之比为_____，对地面而言的重力势能之比为_____。

三、计算题

7.如图所示，一条铁链长为2m，质量为10kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？

答案：

1.D2.AB3.ACD4.D5.15﹣256.5:15:1

7.在这个过程中铁链重心上升了h=1m，所以，克服重力做功为：=100J，重力势能增加了100J。

五、布置作业

教材p66、67问题与练习第2、3题。

重力势能 篇4

一、教学目标

1、知识与技能

(1)理解重力势能的概念，学生能用计算式计算物体的重力势能。

(2)理解重力做功与重力势能的变化之间的关系，知道重力做功与路径无关。

(3)知道重力势能具有相对性。

2、过程与方法

(1)根据共和能的关系，推出重力势能表达式

(2)通过实验，学生能够掌握科学研究方法一一控制变量法

(3)通过对结果分析，培养学生的发散思维。

3、情感态度与价值观

通过对实验的操作、观察、讨论，激发学生探索科学的兴趣。

二、教学重难点

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：重力做功与路径无关及重力势能的相对性。

三、教学过程

环节一：新课导入

多媒体展示：

1、打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里;

2、20xx年，俄罗斯某村庄发生雪崩，造成至少100人失踪。

教师引导：重力势能具有巨大的能量，有些可以为我们利用，也有些会给我们带来巨大的灾难。我们只有认识自然，才能更加主动的改造自然。从而引入新课——重力势能。

环节二：概念建立

(一)重力做功的特点

回忆功与能量的关系，功是能量转化的量度。重力势能发生变化，很明显示重力在做功。由此引导学生探究重力做功的特点。

提出问题：重力做功与什么因素相关?

给出如下三种情况：

(1)物体竖直向下运动，高度从h1降为h2;

(2)物体沿倾斜直线向下运动，高度从h1降为h2;

(3)物体沿任意路径向下运动，高度从h1降为h2。

让学生分别求出三种情况下重力做的功(对于第三种曲线运动的情况给出提示可以将曲线进行无限等分，每一份近似看成直线)。

环节五：小结作业

总结本节知识点，要求学生课下查阅资料，总结势能的其他种类。

四、板书设计

重力势能 篇5

一、教学目的：

1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.

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.

4.了解弹性势能.

二、重点难点：

1.重力势能以及重力势能的变化与重力做功的关系.

2.理解重力势能的相对性.

三、教学方法：

演示实验、分析推理、讲授讨论.

四、教具：

轻重不同的重锤一个、木桩、沙箱、橡皮筋.

五、教学过程：

（一）引入新课：

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。

重力势能 篇6

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

2.教师的教学准备：多媒体课件制作，制作学案

3.教学环境的设计和布置：教室

七、课时安排：

1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

检查落实学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师提出问题：打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里，为什么

学生回答：重锤具有重力势能.?

教师继续提问：那么什么是重力势能

学生回答：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.?

演示实验：?

在一个透明的玻璃容器内装上沙子.?

实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.?

实验二：用大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.?

学生回答观察到的现象：?

在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大.?

在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度大.?

教师：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.?

引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢

设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。

（三）合作探究、精讲点拨。

1.重力势能?

教师设置问题：

（1）把一个质量为m的物体竖直向上抛出，在它上升和下落的过程中，重力分别做什么功?重力势能如何变化

（2）前边我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少，那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系

学生：重力所做的功等于物体重力势能的变化.?

分析实例：?

用投影片出示问题：?

质量为m的物体从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，重力所做的功为多少

学生求解得到：重力所做的功为：WG＝mgΔh＝mg（h1－h2）?

教师指出：前边我们结合功和能的关系分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，而我们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.?

板书：Ep＝mgh

推导重力势能的单位：?

1kg?m/s2?m＝1N?m＝1J

重力势能是标量?

（3）教师指导学生推导重力做功与重力势能变化之间的关系进行讨论：?

当物体由高处运动到低处时，h1>h2，WG>0 ∴

当物体由低处运动到高处时，h1

③教师总结：重力做正功及负功时，重力势能都是怎么变化的，其变化量与重力的功有什么关系？?

（4）讨论：如图所示，物体从高为h1处运动到高为h2处，运动的路径有无数条，讨论在这些运动过程中，重力所做的功是否相同.?

学生：重力所做的功相同，因为重力所做的功等于重力势能的减少量，而重力势能的减少量mg（h1－h2）是一定的.?

教师：由此得到：重力所做的功只跟物体初位置的高度h1和末位置的高度h2有关，跟物体运动的路径无关.?

2.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

学生会说出一些不同的答案

教师进一步提出问题：同一个物体的重力势能，为什么会有不同的值呢

学生通过看教材可以回答这个问题。

通过设置问题，激发学生好奇心，使他们对知识点有更深刻的印象。

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。

设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。

（五）发导学案、布置预习。

我们这节课学习了重力势能及其表达式还有它的相对性，机械能包括动能、我们今天所学的重力势能，还有弹性势能，那么弹性势能的表达式是什么呢？在下一节课我们一起来探究弹性势能的表达式。这节课后大家可以先预习这一部分，并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。

设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。

九、板书设计

一、重力势能

(一)表达式

（二）单位

二、重力势能的相对性

十、教学反思

本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。

本节课通过一些简单易行的实验和科学的推导加深了学生对重力势能这一概念的理解，并通过设疑，让学生自己发现问题，进而解决了重力势能的相对性这一难点。

本节课时间45分钟，其中情景导入、展示目标、检查预习5分钟，精讲点拨15分钟左右，反思总结当堂检测5分钟左右，其余环节18分钟，能够完成教学内容。

重力势能 篇7

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;

重力势能 篇8

重力势能--

本节教材分析

本节讲述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系.重力做正功时，重力势能减少，克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，关于这个关系，由于与动能定理的表述不一致，学生往往不易理解，教学时最好能结合一些实例，从能量转化的角度分析，解开学生的困惑，例如可举在自由落体运动中，重力做正功，重力势能减少，同时由动能定理可知，动能增加.重力势能转化为动能，这样做，也可以为下一节讲解机械能守恒定律做好准备.

关于重力做功与路径无关和弹性势能的教学：只要求学生知道即可.

教学目标

一、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.

4.了解弹性势能.

二、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.

三、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

教学方法

实验观察法、分析归纳法、讲练法

教学用具

铁球(大小、质量均不同的两个)、透明玻璃容器、沙子、投影片.

教学过程

用投影片出示本节课的学习目标

1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.

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.

4.了解弹性势能.

学习目标完成过程：

一、复习导入

教师：打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里，为什么?

学生：因为重锤具有重力势能.

教师：那么什么是重力势能?

学生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.

演示实验：

在一个透明的玻璃容器内装上沙子.

实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.

实验二：用大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.

学生回答观察到的现象：

在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大.

在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度大.

教师：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.

引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢?

板书课题：重力势能

二、新课教学

(一)重力势能

1.教师举例

把一个质量为m的物体竖直向上抛出，在它上升和下落的过程中，重力分别做什么功?重力势能如何变化?

学生：上升过程中，物体克服重力做功(重力做负功).物体的重力势能增大.

下落过程中，重力做正功，物体的重力势能减小.

教师：前边我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少，那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?

学生：重力所做的功等于物体重力势能的变化.

2.上边我们定性分析了重力所做的功等于物体重力势能的变化，下边我们再来分析一个例子：

①用投影片出示问题：

质量为m的物体从高度为h1的a点下落到高度为h2的b点，重力所做的功为多少?

②学生求解得到：

重力所做的功为：wg＝mgδh＝mg（h1－h2）

③教师：前边我们结合功和能的关系分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，而我们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.

板书：ep＝mgh

ep 物体的重力势能 焦（j）

m→物体的质量 千克（kg）

g→重力加速度→(米每二次方秒)s2/m

h→物体的高度→米（m）

④推导重力势能的单位：

∵1kgm/s2m＝1nm＝1j

∴重力势能的单位是焦耳，并把上述板书补充完整.

⑤重力势能是标量

3.据重力做功与重力势能变化之间的关系进行讨论：

①教师：我们用 来表示物体在初位置的重力势能，用 来表示物体在末位置的重力势能，则

②学生讨论得到：

当物体由高处运动到低处时，h1>h2，wg>0 ∴

当物体由低处运动到高处时，h1<h2，wg<0 ∴

③教师总结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功.

物体克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重

力所做的功.

4.讨论：如图所示，物体从高为h1处运动到高为h2处，运动的路径有无数条，讨论在这些运动过程中，重力所做的功是否相同.

学生：重力所做的功相同，因为重力所做的功等于重力势能的减少量，而重力势能的减少量mg（h1－h2）是一定的.

教师：由此得到：重力所做的功只跟物体初位置的高度h1和末位置的高度h2有关，跟物体运动的路径无关.

(二)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.

(三)弹性势能

1.演示

装置如图所示：将一弹簧压缩不同程度：观察现象.

取一个硬弹簧，一个软弹簧，分别把它们压缩相同程度，观察现象.

2.学生叙述实验现象

实验一中：当弹簧压缩程度越大时，弹簧把木块推的越远.

实验二中：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出的远.

3.上述实验中，弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状时能够对木块做功，我们说弹簧具有能，这种能叫弹性势能.

板书：发生形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能.

4.教师：同学们能举几个物体具有弹性势能的例子吗?

学生：卷紧的发条，被拉伸或压缩的弹簧，拉弯的弓、击球时的网球拍或羽毛球拍、撑杆跳高时的撑杆等.

5.教师分析上述各例中弹性势能和形变程度之间的关系，学生总结得到：

形变程度越大，弹性势能也越大.

6.教师：到现在为止，我们已学习了两种势能：重力势能和弹性势能.

对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定，对于弹性势能，其大小由形变程度决定，而形变程度不同，发生形变的物体的各部分相对位置也会发生变化，得到：

①势能也叫位能.

②势能具有系统性：重力势能是物体和地球组成的系统共有的，弹性势能是物体的各部分所共有的.

三、巩固练习

用投影片出示思考题：

1.关于重力做功和物体的重力势能，下列说法中正确的是

a.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少

b.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加

c.地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值

d.重力做功的多少与参考平面的选取无关

2.物体在运动过程中，克服重力做功为50 j，则

a.重力做功为50 j

b.物体的重力势能一定增加50 j

c.物体的动能一定减少50 j

d.重力做了50 j的负功

3.以40 m/s的初速度竖直向上抛出一个物体，经过t秒后，物体的重力势能是动能的3倍，g＝10 m/s2，则t的大小为

a.2秒 　　b.3秒　　　c.4秒 　　d.5秒

参考答案：

1.abd 2.bd3.a

四、小结

本节课我们学习了：

1.势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定.

2.势能是标量，单位是焦耳.

3.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差.

4.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关.

思考题

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

c.在同一高度将物体不论向任何方向抛出，只要抛出时的初速度大小相同，则落地时减少的重力势能必相等

d.放在地面的物体，它的重力势能一定等于零

2.一物体从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

3.在水平面上竖直放置一轻质弹簧，有一物体在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧速度减为零时

a.物体的重力势能最大 b.物体的动能最大

c.弹簧的弹性势能最大 d.弹簧的弹性势能最小

4.质量为1kg的铁球从某一高度自由落下，当下落到全程中点位置时，具有36 j的动能.空气阻力不计，取地面为零势能面，g取10 m/s2，则

a.铁球在最高点时的重力势能为36 j

b.铁球在全程中点位置时具有72 j机械能

c.铁球落到地面时速度为12 m/s

d.铁球开始下落时的高度为7.2m

参考答案：

1.bc2.bd3.c4.bcd

六、板书设计

习题精选

（一）

1、以下说法中，正确的是：

a.重力势能大的物体，离地面高度大；

b.重力势能大的物体，所受重力一定大；

c.重力势能大的物体，质量不一定大；

d.重力势能大的物体，速度不一定大。

2、质量相同的实心木球和铜球，放在同一水平桌面上，则它们的重力势能是：

a.木球大； b.铜球大； c.一样大； d.不能比较。

3、以下叙述中正确的是：

a.重力对物体做功越多，物体的重力势能越少；

b.物体克服重力做功越多，物体的重力势能越少；

c.重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零；

d.物体没克服重力做功，物体的重力势能不一定为零。

4、不同质量的两个物体由同一地点以相同的动能竖直向上抛出，不计空气阻力，则这两个物体（ ）

a.所能达到的最大高度和最大重力势能都相同

b.所能达到的最大高度不同，但最大重力势能相同

c.所能达到的最大高度和最大重力势能均不同

d.所能达到的最大高度相同，但最大重力势能不同

5、粗细均匀，长为5m，质量为60kg的电线杆横放在水平地面上，如果要把它竖直立起，至少要做 j的功（ ）

参考答案：

1、cd 2、c 3、ad 4、b 5、1500

（二）

1.关于重力势能的理解，下列说法正确的是

a.重力势能是一个定值

b.当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少

c.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于0

d.重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的

2.物体的重力势能等于_____，定义式ep＝_____.

3.一根均匀的直棒平放在地面，将它竖直立起时o点不滑动，若棒的质量为m，棒长为l，则棒被竖直立起时外力做功至少为_____，重力做功为_____，物体克服重力做的功为_____，棒的重力势能增加了_____，外力作用点越靠近右端时用的力_____，但做的功_____.

4.如图所示，重物a的质量为m，置于水平地面上，其上表面联结一根竖直的轻质弹簧，弹簧的长度为l，劲度系数为k，现将弹簧的上端p缓慢地竖直上提一段距离l，使重物a离地面时，重物具有的重力势能为_____.

5.如图所示，质量为m的物体从h高处的a点由静止自斜面滑下，再滑到平面上的c点停下，在b点没有能量损失，则在a→b→c的全过程中物体克服阻力所做的功为_____，如果使物体由c点沿原路返回到a点，则外力至少做功为_____.

6.一个物体从距地面的高度为h处自由下落，当它的动能与其重力势能相等时，需要下落的时间为

a. 　　　　b. 　　　　c. 　　　　d.

7.在竖直平面内有一个半径为r的 圆弧形轨道，一个质量为m的小物体从轨道最高点a由静止滑下，到达最低点b时恰好又静止，问：

①物体在下滑过程中受到哪些力的作用?

②对小物块做功的力各是什么力?做了多少功 ，大小各为多少?

③小物块由a到b，其重力势能变化了多少，如何变化?转化为什么形式的能?有多少，用什么去量度?

8.如图是几个斜面，它们高度相同，而倾角不同，让质量相同的物体沿斜面由静止从顶端运动到底端，试根据功的公式计算沿不同斜面重力所做的功，并证明这个功与斜面的倾角无关.

9.如图所示，轻质长绳水平地跨过距2l的两个定滑轮a、b上，质量为m的物块悬挂在绳上o点，o与a、b两滑轮的距离相等，在轻绳两端c、d分别施加竖直向下的恒力f＝mg，先托住物块，使绳处于水平拉直状态，从静止释放物块，在物块下落过程中，保持c、d两端的拉力f不变，则

①当物块下落距离h为多大时，物块的加速度为零.

②当物块下落上述距离的过程中，克服c端恒力f做的功w为多少?

③求物体下落的最大速度vm和最大距离h.

参考答案：

1.bd　　2.物体的重量和它的高度的乘积；mgh

3. 越小，不变.

4. 5.mgl；2mgl 6.b

7.　①重力、弹力和滑动摩擦力

②重力和滑动摩擦力；重力做正功，大小为mgr；滑动摩擦力做负功，大小为mgr

③mgr，减少，内能，mgr，滑动摩擦力做的功

8.证明略

9.① ② ③

（三）

1.关于势能的几种说法中，正确的是：

a.势能是物体系中各相互作用的物体的相对位置所决定的能量，势能是系统共有的；

b.重力势能的大小是相对的，但变化量大小是绝对的；

c.重力做的功等于重力势能的增量；

d.在弹性限度内，弹簧的形变量越大，弹性势能也越大。

2.关于势能的变化，下列说法中正确的是：

a.摩擦力做功，势能一定减小；

b.弹力做正功，弹性势能一定增加；

c.重力做正功，重力势能一定减小；

d.势能变化与外力无关。

3.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根长1m的绳子系住一个重100n的物体，则该物体的重力势能是：

a.100j；　　b.900j；　　 c.-100j；　　d.不作规定，无法确定。

4.横卧在水平地面上质量为100kg，长为2m的均匀圆铁棒，一端着地，另一端从地面上竖立起来，其重力势能增量和重力功是：

a.1960j，-1960j；　　b.-1960j，1960j；　　c.980j，-980j；　　d.-980j，980j。

5.某人将重物由静止举高h，获得的速度为v，则下列说法中正确的是：

a.物体所受合外力对它做的功等于物体的动能增量；

b.人对物体做的功等于物体机械能的增量；

c.重力和人对物体的功等于物体机械能的增量；

d.物体克服重力做的功等于物体势能的增量。

6.在光滑的水平面上，物体a以较大速度va向前运动，与以较小速度vb向同一方向运动的，连有轻质弹簧的物体b发生相互作用，如图所示。在相互作用的过程中，当系统的弹性势能最大时：

a.va>vb； b.va=vb； c.va<vb； d.无法判断。

7.大型拱桥的拱高为h，弧长为l，如图所示，质量为m的汽车在 以不变的速率v由a点运动到b点的过程中，以下说法正确的是：

a.由a到b的过程中，汽车的重力势能不变，重力始终不做功；

b.由a到b的过程中，汽车的重力势能的增量为零，重力的总功等于零；

c.汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为0，重力先做正功，后做负功，总功为零；

d.汽车的重力势能先增大后减小，上坡时重力做负功，下坡时做正功，总功为零。

8.一根弹簧的弹力—位移图线如图所示，那么弹簧由伸

长量8cm到伸长量4cm的过程中，弹力功和弹性势能的变化量为

a.3.6焦耳，-3.6焦耳；

b.-3.6焦耳，3.6焦耳；

c.1.8焦耳，-1.8焦耳；

d.-1.8焦耳，1.8焦耳。

9.如图所示，一个人通过小定滑轮使质量为m的物体匀速上升。当人在水平地面上由a点移动b点，绳子由竖直方向变成与水平方向成 角。已知ab间距离为s，若不计摩擦及滑轮质量，在这过程中物体重力势能的增量是：

a.mgs　　　　　　　　　b.mgscosa

c. 　d.

10.质量为m的小球，用轻质细线栓住，在竖直平面内绕线的一端作圆周运动，那么小球通过最高点和最最低点时，细线上拉力的差值是：

a.8mg；　　b.6mg　　c.4mg　　d.2mg。

参考答案

1、abd 2、c 3、d 4、c 5、abd 6、b 7、bd 8、c 9、c 10、b

重力势能 篇9

设计思路

《重力势能》一节新教材与旧教材相比有很大变化。教材首先从重力做功开始，讨论物体竖直向下运动、沿倾斜直线向下运动、以至物体沿任意路径向下运动几种情况的重力做功，利用极限思想，严格证明了重力对物体做功与路径无关。分析“mgh”是一个具有特殊意义的物理量，来定义重力势能。然后再分析重力势能的变化和重力做功的关系，再讲重力势能的相对性和系统性。这样将重力势能的讲法准确了，也加深了，思路比较清晰。

本节课内容既是重点又是难点，学生在一节课内不容易全面理解和掌握，教学中不宜追求多而全，可以在后续课程中逐渐理解与加深。

教学过程中可以多举身边的实际例子，由简单的现象如自由落体等进行分析，便于得出结论，学生也容易接受。

教法上教师应充分调动学生的思维，使学生始终处于学习的主体，激发探究意识和学习的积极性。

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和系统性。

2、过程与方法

（1）根据已有的知识，利用极限的思想证明重力做功与路径无关；

（2）根据功和能的关系，推导重力势能的表达式。使学生体会知识建立的方法。

3、情感态度与价值观：从对生活中有关的物理现象观察、对已有知识的掌握得到物理结论，激发和培养

学生探索自然规律的兴趣。

教学重点：

重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变化和重力做功的关系。

教学难点：

重力势能的变化和重力做功的关系，重力势能的相对性和系统性。

教学内容：

第四节重力势能

（一）引入新课

问题1：水力发电站是利用水来发电的，水是利用什么来发电的呢？高处的石头欲落下，你为什么害怕，急于要躲开呢？（物体由于被举高而具有重力势能。）

问题2：怎么样认识重力势能呢？

演示：粉笔在竖直方向上的运动。（引导学生分析粉笔上升和下降过程重力做功与重力势能的变化）

功与能是两个密切联系的物理量。物体的高度发生变化，重力势能发生变化，重力要做功。我们认识重力势能，不能脱离重力做功的研究。

（二）进行新课

本节课就从重力做功的研究入手，来认识重力势能。

1、重力做功

根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A到B过程中重力所做的功。

过程甲、乙结果为：Wmg=mgh=mgh1-mgh2

过程丙：物体沿任意路径向下运动情况，学生会感到困难。在分析过程中要体现出极限思想，主要强调的是科学方法。思路为：逐步提出问题，引发学生思考并逐步进行分析计算。

（1）物体沿曲线运动，就已有的知识，重力做功能求出吗？（不能）怎么办？

（2）想一想我们能够解决的是什么样的情况？（物体沿直线运动过程重力做功，可以根据过程甲乙的计算结果进行计算。）

（3）回忆前面学习过的方法，可不可以变曲为直呢，怎么变？（将整个路径分成许多很短的间隔）

（4）怎么样来进一步计算重力的做功？（W=W1+ W2+ W3+…）这一过程中，教师听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。

根据上面的分析，归纳总结出解决问题的方法是：把整个路径分成许多很短的间隔；由于每一段很小很小，都可以近似看作一段倾斜直线；分别求出物体通过每一小段倾斜直线时重力所做的功；物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和。先猜想以下结果可能是什么样的？有没有依据，

A A A h A3 A1 A2 h1 B丙

△h1 △h2 △h3 h h1 h2 B甲

B乙

h2还是一种感觉？然后再进行计算，自己检验你的猜想。结果：Wmg=mgh=mgh1-mgh2

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。

2、重力势能

重力势能应该与那些量有关？如果轻重不同的石头从同一高度下来砸到脚上，感觉怎样？同一块石头从不同高度下来，砸到脚上，感觉又如何？分析出重力势能应该与重力、高度有关。

分析表达式：Wmg=mgh=mgh1-mgh2重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与终点的mgh2两者之差，观察重力mg与所处位置的高度h的乘积“mgh”看出，

（1）与重力做功密切相关；

（2）随高度变化而变化，恰与势能的基本特征一致。

这是一个具有特殊意义的物理量。

（1）定义：地球上的物体具有的和它的高度有关的能量，叫做重力势能。

（2）表达式：Ep=mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

（3）重力势能为标量。

（4）单位：1J=1kg·m/s·m=1Nm

2

1 h

h1 2 h2举例计算如图小球在1和2位置的重力势能。（m=10kg，h1=3m，h2=1m）

3、重力势能的变化和重力做功的关系

问题1：定性分析上图中小球从1→2和从2→1过程中，重力做功情况，重力势能变化情况？

问题2：定量分析重力势能的变化和重力做功的关系？

结合上面的具体数值，计算重力势能的变化值，和重力做功的数值，首先建立一个数量上的概念。

分析：Wmg= mgh1-mgh2式中：Wmg为重力做功；Ep1=mgh1为初位置的重力势能；Ep2=mgh2为末位置的重力势能。

重力势能的变化表示为：△Ep= Ep2- Ep1则：Wmg= —（Ep2—Ep1）= —△Ep

问题3:小球沿光滑斜面下滑到底端，计算重力做功。