实验探究一下重力势能的影响因素共36页

2．重力势能[学习目标要求] 1.知道重力做功的特点。

2.理解重力势能及重力做功与重力势能变化的关系。

3.知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球组成的“系统”所共有的。

4.理解弹性势能，知道影响弹性势能大小的相关因素。

重力做的功1．做功表达式：W G＝mgΔh＝mgh1－mgh2，式中Δh指初位置与末位置的高度差；h1、h2分别指初位置、末位置的高度。

2．做功的特点：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。

3．做功的正负：物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功。

[想一想]设想你要从某座高楼的第17层下到第8层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。

两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？提示：相等。

重力势能及其相对性1．重力势能(1)定义：我们把mgh叫作物体的重力势能，常用E p表示。

(2)表达式：E p＝mgh。

(3)单位：在国际单位制中是焦耳，符号为J。

1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。

(4)重力做功与重力势能变化的关系①表达式：W G＝E p1－E p2＝－ΔE p。

②两种情况a．当物体从高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即W G＞0，E p1＞E p2。

b．当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即W G＜0，E p1＜E p2。

重力做负功也可以说成物体克服重力做功。

2．重力势能的相对性(1)参考平面：物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫作参考平面。

在参考平面上，物体的重力势能取为0。

(2)重力势能的相对性选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的。

对选定的参考平面，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小。

[判一判](1)物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定。

实验19探究势能大小与什么因素有关1．（2019•天津）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。

按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。

实验序号铁块质量m/g 铁块距桌面高度H/cm 桌腿进入沙子的深度h/cm①2020 1.9②2030 2.9③2040 3.8④3020 2.9⑤40204.1（1）实验中通过比较来判断物体重力势能的大小；（2）为了验证猜想一，需选择表中（填实验序号）三组数据进行分析；（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：。

【答案】（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。

桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。

（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。

【分析】（1）桌腿进入沙堆的深浅，体现了物体对其做功的多少。

桌腿进入沙堆越深反映了小球具有的重力势能越大。

这用到了转换法。

（2）利用控制变量法，要验证重力势能的大小与质量有关，需控制质量其他的因素相同，只有质量不同，从图中找出符合条件的实验即可。

“探究重力势能大小的影响因素”实验改进浙江温岭市第五中学（317500)陈远毅潘玲君[摘要]教材里探究重力势能大小的影响因素的实验，存在精准性不高、可见性差、不严瑾等不足，经过分析研究，笔者认为让小球撞击弹簧，通过弹簧的压缩量来比较重力势能的大小，实验效果更优。

[关键词]重力势能;影响因素；实验改进;弹簧[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A[文章编号]1674-6058(2018)11-0049-01一、课本实验的缺点浙教版 教材中，在做“探究重力势能大小的影响因素”实验时# 球撞 子，并通过沙子的凹陷来比较重力势能的大小。

这个实验存在三个缺点。

1. 精准性不高。

特别是当两个物体重力势 差不大时，很难区分 的凹陷 。

的凹陷程考 又要考 ，这也影响了其精准性。

2. 作为演示实验时，可见性差。

因为沙子放在容器内，学生坐在 ，的关系，学生根本 •直观察到 的凹陷 。

3!大小对重力势能大小的影响时，课本中选择了一个实心和一个空心的小球进行实验，这其实是严谨的。

试想一下，如果没有 阻力#速，两个小球下落到底部时速 化量是一样的。

是现实中存在 阻力，两个 密 的小球下到底部时速 化量是不一样的，也就是说它们的机械 是不一样的。

我们可以先 地分析一下，如果一个铁球和一个泡沫球 一高度自由下，在有 阻力的 下，它们的加速 定是不的，也就是它们到达底部的时候速度是不可 i等 的。

就是为 我们在 物 对 大小 影响时没有选择一个空心和一个实心的小球，而选择密 %的两个小球从斜面的 高度滚下的因，因为只有这样才能尽可能确保两个小球从斜面上 下来的时候加速 ，从而尽可能使两个小球撞击物体的时候速 。

所以 大小对重力势能大小的影响时，也应该用两个密度相同、质量不同的小 球进行实验。

但是 一来体积大小又会影响 的陷，所以说像课本中这样撞 子的 是不严谨的。

二、实验改进以上缺点，笔者设法让小球撞击弹簧，通过弹 簧的压缩量来比较重力势能的大小，但是弹簧会状 观察，所以笔 下 ，笔者在弹定了一支圆珠笔芯，把它们放在针筒里面，并在 针筒的 ，然后把针 定在铁架台上。

2019年中考物理实验专题复习——探究物体的动能（重力势能、弹性势能）大小跟哪些因素有关的实验答案解析1．（2018•包头）在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。

实验次数钢球质量m/g 钢球下摆高度h/cm 木块滑行距离s/cm1 20 30 352 40 30 653 60 30（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是将钢球从某一高度由静止释放。

（2）从上表数据可以看出，实验中控制了速度相同，从而探究动能与质量的关系。

（3）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做0.06J的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用甲同学的建议。

（4）由上述实验数据和现象可得出结论：速度一定时，质量越大，动能越大。

【分析】（1）让钢球从某一高度由静止释放，使钢球获得动能；一个物体能够做功就说这个物体具有能量，若物体做的功越多就说明物体具有的能量越大。

（2）影响动能大小的因素是质量和速度，在研究时要采用控制变量法，速度相同是研究动能与质量的关系；（3）根据W=mgh可求；由图知是控制速度相同时，研究动能与质量的关系，动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的；（4）运用控制变量法，通过数据得出结论。

【解答】解：（1）让钢球从某一高度由静止释放，使钢球获得动能；钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的，木块运动的距离越长，就表示钢球的动能越大；（2）让小球从斜面的同一高度处释放，使小球到达最底端的速度相同，从而探究动能与质量的关系；（3）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做的功：W=mgh=0.02kg×10N/kg×0.3m=0.06J；上面的两次实验是在速度一定时，改变物体的质量，探究动能的大小，动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的，因此改变木板的长度，应采用甲的建议；（4）有表中的数据知：速度一定时，质量越大动能越大。

重力势能生：重力势能和其他能量一样，它们的单位和功的单位相同，都是焦耳，符号是J。

师：重力势能与什么因素有关？你能否列举生活中的实例加以说明？生：根据重力势能的表达式，重力势能与物体所受到的重力和物体的相对高度有关。

例如塔吊上吊着的重物比较可怕，但是当这个重物被放下之后就不再可怕了，因为物体被放下之后重力势能减少了；再例如树梢上的树叶，虽然所处位置比较高，但是由于它受到的重力比较小，所以它虽然比塔吊上的物体可能还高，但是我们并不感觉害怕它。

师：刚才这位同学分析得非常好。

根据重力势能的定义式，它和重力做功的表达式非常相似，么它们之间的关系是什么呢？生：当物体由高处向低处运动时，重力做正功，物体重力势能减少，也就是WG >0，Ep1>Ep2；当物体从低处运送到高处时，重力做负功（或者说物体克服重力做功），重力势能增加，也就是WG <0，Epl<Ep2．师：它们的数值具体用一个公式应该如何表示？生1：它们之间的关系应该是WG ＝△Ep生2：当物体受到的重力做正功时，物体重力势能减少；当物体克服重力做功时，物体重力势能增加，所以说重力势能的变化量和重力做功之间的关系应该是互为相反数，用公式表示应该为：WG ＝-△Ep。

师（鼓励）：刚才这个同学补充得相当好。

（学生阅读思考。

回答有关问题）师：如果重力的功与路径有关，即对应于相同的起点和终点，重力对同一物体做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗？生：当然不能，因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实际情况。

师：当摩擦力对物体做功时，我们能不能定义有一个摩擦力势能存在呢？为什么？生：不行，摩擦力做功与路径有关。

下面讨论与交流供老师参考。

[讨论与交流]物体从A点出发，分别沿光滑斜面下滑和水平抛出到达同一位置B点（如图5．4—2所示）。

不计阻力，重力所做的功相同吗？你认为重力做功与物体运动的路径有关吗？为什么？请与其他同学讨论交流。

专题四：动能、重力势能的影响因素，动能和势能的相互转化一、考点归纳1、影响动能大小的因素:物体的质量，物体移动的速度。

影响重力势能大小的因素：物体的质量，物体被举高的高度。

2、动能和势能之间可以相互转化，动能和势能统称为机械能。

二、典例分析【例1】一人汽车从斜坡滑下（不蹬车），速度越来越快，它的动能_______，重力势能_______。

【解析】人的质量不变，速度变大，动能变大。

人的质量不变，高度减小，重力势能减小。

【答案】变大、减小【点拨】熟练运用影响动能和重力势能大小的因素。

【例2】（连云港）下面的四幅图中属于动能转化为重力势能的是【解析】A是有弹性势能转化成动能。

B是有重力势能转化成动能，D是有动能转化成弹性势能。

【答案】c【点拨】看他们的响因素如何变化。

跟踪练习11、同学们都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞……，你知道其中能量的转化吗？对于右图中荡秋千的小孩，下列分析正确的是（）A、小孩在A点具有最大动能B、小孩从Ｃ荡到Ｂ的过程中，动能转化为势能C、小孩从Ｂ荡到Ｃ的过程中，动能转化为势能D、小孩从Ａ荡到Ｂ的过程中，在Ｂ点的机械能大于Ａ点的机械能答案：C点拨：小孩从Ｂ荡到Ｃ的过程中，小孩的高度越来越高，所以重力势能就越大，动能就在减小，动能转化为了重力势能。

2、李岚同学到自贡的百货大楼购物，自动扶梯把它从一楼送到二楼的过程中，他的( )A、动能增大B、势能不变C、机械能增大D、机械能不变答案：C点拨：动能和势能统称为机械能，自动扶梯把它从一楼送到二楼的过程中，质量速度不变所以动能就不变，而李岚的高度在增加所以势能在增加，所以机械能在增加。

3、“神州六号”载人飞船的返回舱下落到地面附近时,由于受到空气阻力而做减速运动。

在减速下降的过程中,返回舱的( )A.动能增大,势能减小B.动能减小,势能减小c.动能不变,势能减小D.动能减小,势能增大答案：B点拨：于受到空气阻力而做减速运动，所以动能在减小，又因为下落到地面所以高度在减小，所以势能也在减小。

“探究重力势能大小的影响因素”实验改进作者：陈远毅潘玲君来源：《中学教学参考·理科版》2018年第04期[摘要]教材里探究重力势能大小的影响因素的实验，存在精准性不高、可见性差、不严瑾等不足，经过分析研究，笔者认为让小球撞击弹簧，通过弹簧的压缩量来比较重力势能的大小，实验效果更优。

[关键词]重力势能；影响因素；实验改进；弹簧[中图分类号] G633.7[文献标识码] A[文章编号] 1674-6058（2018）11-0049-01一、课本实验的缺点浙教版科学教材中，在做“探究重力势能大小的影响因素”实验时，利用小球撞击沙子，并通过沙子的凹陷程度来比较重力势能的大小。

这个实验存在三个缺点。

1.精准性不高。

特别是当两个物体重力势能相差不大时，很难区分沙坑的凹陷程度。

而且沙坑的凹陷程度既要考虑深度又要考虑广度，这也影响了其精准性。

2.作为演示实验时，可见性差。

因为沙子放在容器内，学生坐在座位上，由于视角的关系，学生根本无法直接观察到沙坑的凹陷程度。

3.研究质量大小对重力势能大小的影响时，课本中选择了一个实心和一个空心的小球进行实验，这其实是不够严谨的。

试想一下，如果没有空气阻力，根据加速度公式，两个小球下落到底部时速度变化量是一样的。

但是现实中存在空气阻力，两个平均密度不同的小球下落到底部时速度变化量是不一样的，也就是说它们的机械能损耗量是不一样的。

我们可以先简单地用极限法分析一下，如果一个铁球和一个泡沫球从同一高度自由落下，在有空气阻力的情况下，它们的加速度肯定是不同的，也就是它们到达底部的时候速度是不可能相等的。

这也就是为什么我们在研究物体质量对动能大小影响时没有选择一个空心和一个实心的小球，而选择密度相同、质量不同的两个小球从斜面的相同高度滚下的原因，因为只有这样才能尽可能确保两个小球从斜面上滚下来的时候加速度相等，从而尽可能使两个小球撞击物体的时候速度相等。

所以研究质量大小对重力势能大小的影响时，也应该用两个密度相同、质量不同的小球进行实验。

重力势能【教法探析】导入新课故事导入1994年7月7日，苏梅克·列维9号彗星以60 km/s的速度，向木星飞驰而去.第一颗彗核撞上了木星，紧接着，其余的彗核也接二连三地向木星撞击，这一壮烈的天体碰撞，持续了5天才告结束.碰撞产生了相当于20亿颗原子弹爆炸的威力，产生的火球，直径达10 km，温度达到7 000 ℃，产生的光亮在数亿千米外也能拍到，腾起的蘑菇云极为壮观，形成的尘埃云团与地球同样大小，并存在了几个月之久.教师引导学生思考讨论：为什么彗星撞击木星时会产生如此大的能量呢?情景导入大屏幕投影展示下面几幅图片，让学生自己仔细观察，并自己提出问题来讨论.2002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？实验引入教师利用课前准备好的实验仪器：自制小桌、铁块（一大一小两个）、盛满沙的小盒,如图.先让学生猜测重力势能的影响因素.通过学生分组讨论，由学生代表表述自己的想法，重力势能的影响因素有哪些？然后分别设计实验，验证学生的猜想.推进新课一、重力的功问题：物体的重力势能跟哪些影响因素有关呢？通过重力势能的定义，引导学生找出重力势能的影响因素：物体的质量与高度.具体的关系，要求学生设计具体的物理情景来探讨.情境设置：把自制的物理小桌放在盛满沙的盒子中，比较质量不同的两个铁块落在小桌上时小桌陷入的深度；比较同一铁块从不同的高度落在桌子上陷入的深度.实验一：用质量不同的两个铁块从同一高度释放，观察小桌陷入沙子中的深度.实验二：用同一个铁块从不同高度释放，观察小桌陷入沙子中的深度.学生认真操作实验，并记录观察到的实验现象.现象：在实验一中，铁块的质量越大，小桌陷入沙子中的深度越大；在实验二中，铁块释放的高度越高，小桌陷入沙子中的深度越大.通过以上实验的进行，学生深切感受两个影响因素对重力势能的影响，并从中总结具体是怎样影响的：物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.因此，要研究重力势能，就不能脱离对重力做功的研究.重力做功的特点：创设情景，引导学生推导重力做功的特点:如图，提出物体从A 到C的几种情况，让学生写出在这几种情况下，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.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.学生从以上三个过程的推导中容易得到重力做功的特点：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.思维拓展重力做功与路径无关，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具有这种特点的力（例如电场力）.如右图所示，指导学生计算质量为m的物体，从A运动到B的过程中，重力做的功是多少？小球的质量为m，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，如图所示，重力所做的功为：W G=mgΔh=mgh1-mgh2从上面的表达式，可以看出重力做功的大小等于重力跟起点高度的乘积mgh1与重力跟终点高度的乘积mgh2两者之差.点评：引导学生逐步认识mgh1、mgh2两个量是用来描述初末状态能量特点的，为重力势能概念的提出作思路引导.二、重力势能复习势能的概念：相互作用的物体凭借其相对位置而具有的能量，称为势能.mgh这个物理量具有特殊的物理意义，一方面与重力做功有关（相互作用），又随高度的变化而变化（凭借其相对位置），具有了势能的特征.物理学中，把物理量mgh叫做物体的重力势能，用E p表示.点评：教师在分析重力做功的基础上，分析势能的两个主要特征，mgh同时具备两个主要特征，重力势能概念的提出就水到渠成.师生共同讨论，理解E p=mgh，主要采取讲授式：1.标矢性：标量2.单位：焦耳（J）问题:重力做功引起了物体位置的变化，物体位置变化引起重力势能变化，重力做功与重力势能变化有什么关系呢？引导学生推导：重力做功也可以写成W G=E p1-E p2当物体下落时，重力做正功mgh，W G>0，即E p1>E p2，这说明，重力做功，重力势能E p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E p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.三、重力势能的相对性问题：将一个质量为5 kg的铁球放在4楼一张1.5 m高的桌子上，已知每层楼的高度均为2.5 m，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：E p1=mgh1，E p2=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为零点情况下，物体落在B和落在地面C上时与初态的重力势能差：ΔE p1=-mgh1,ΔE p2=-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.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.【学法导引】一、重力做功的特点1.探究过程：如图所示，质量为m 的物体经三条不同的路径，从高度是h 1的位置运动到高度是h 2的位置．2．归纳总结：重力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，功的大小等于物重跟起点高度与终点高度之差的乘积．例1质量为m 的小球从距地面高为h 处自由落下，碰地后弹起的高度为h 2，然后落下，碰地后再弹起，弹起的高度为h 4……，最后小球静止于地面上，求整个过程中重力做的功． 【解析】 由重力做功的特点可知，重力做功与小球实际路径无关．所以W ＝mgh .【答案】 mgh【方法总结】 重力做功与物体运动的路径无关，只与初末位置的高度差有关，这一点尤其在解一些往复运动或多个过程的问题时，可以省去大量的中间步骤，使得解题单刀直入、一步求解，富于灵活性．二、对重力势能的理解1．重力势能具有相对性重力势能的表达式E p＝mgh中的h是指物体重心到参考平面的高度，因此重力势能的大小与参考平面的选取有关，在参考平面以上为正值，以下为负值，位于参考平面时为零．2．重力势能参考平面的选取是任意的视处理问题的方便而定，一般选取地面或物体运动时所达到的最低点所在平面为零势能参考平面．3．重力势能的变化是绝对的尽管重力势能的大小与参考平面的选取有关，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关．4．重力势能是系统共有的倘若没有地球，就谈不上重力，那么物体也就不可能具有重力势能．所以，严格来说，重力势能是地球和物体所组成的“系统”共有的，而不是物体单独具有的．特别提醒：重力势能是标量，只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示与参考平面上物体势能的相对大小．例2．金茂大厦是上海的标志性建筑之一，其主体建筑地上88层，地下3层，高420.5 m，是目前国内第一、世界第三的高楼，如图所示．距地面341 m的第88层为国内迄今最高的观光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底，质量为60 kg的游客，在下列情况中，他的重力势能各是多少？(g取10 m/s2)(1)以地面为参考平面；(2)以第88层为参考平面；(3)以420.5 m的楼顶为参考平面，若他乘电梯从地面上升到88层，需克服重力做多少功？【思路点拨】先求出选不同位置为参考平面时物体所处的高度，再根据重力势能的定义式求物体的重力势能．特别提醒：重力势能变化的多少是由重力做功来唯一量度的，跟物体所处的运动状态及是否受其他力或其他力是否做功无关．例3．如图所示，在水平地面上平铺n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地叠放起来，至少需要克服重力做多少功？【答案】0.5n(n－1)mgh【方法总结】不能看成质点的物体相对于参考平面的高度是指其重心相对参考平面的高度．判断物体重力势能的变化或重力做的功，应根据重心位置的变化分析求解．【模拟练习】1、将一物体由A移至B，重力做功( D )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．与物体发生的位移有关2.如图，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h.若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是( D )A．mgh减少mg(H－h)B．mgh减少mg(H＋h)C．－mgh减少mg(H－h)D．－mgh减少mg(H＋h)3．关于重力做功和物体的重力势能，下列说法不正确的是( C )A．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是一个确定值D．重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取无关4．如图所示，一条铁链长为2 m，质量为10 kg，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：98 J 增加了98 J【真题再现】1. （2012·福建理综）如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）。

重力势能
生：可能是相等的。

师：我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里？
生：力做功的路径是曲线。

师：我们怎样突破这个难点呢？
生1（很为难）：这是力在曲线上做功的情况，不容易研究。

生2：我记得在第二节学习力对物体做功的问题时曾经接触过有关变力做功的问题。

师（鼓励）：说说看，解决的途径是什么？
生2：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。

师（表扬）：这个同学分析得非常好，根据这个同学的分析方法，第三个问题的答案应该是什么呢？
生：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。

师：我们可以得到什么样的结论？
生：重力做功与路径无关。

师：既然重力做功与路径无关，那么它与什么因素有关呢？
生：与物体的初末位置有关。

师：具体的表达式是什么？
生：W
G =mgh
1
一mgh
2
，其中h
l
和h
2
表示物体所处位置的高度。

师：很好，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。

[课堂训练]
1．沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体拉到顶端，以下说法正确的是（）
A．沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多
B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多
C．沿坡度大、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
2．将一物体由A移至B，重力做功（）
A．与运动过程中是否存在阻力有关。

高中物理重力势能教案大全物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。

接下来是小编为大家整理的高中物理重力势能教案大全，希望大家喜欢!高中物理重力势能教案大全一课题§7.4 重力势能课型新授课(2课时) 教学目标知识与技能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.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、难点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. 教学方法探究、讲授、讨论、练习教学手段教具准备铁球(大小、质量均不同)两个、透明玻璃容器、沙子，投影片. 教学活动[新课导入](多媒体投影演示.引发学生有意注意，引导学生进入状态)打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里;苹果自高处下落;飞机投弹等等.师：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.生：重锤把水泥桩打进地里;苹果自高处下落;飞机投下的炸弹等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功.据功和能的关系，既然重力做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能.因为一个物体能够对外做功，所以这个物体具有能量.师：这个能量与什么因素有关?生：与物体所处的高度有关.师：由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能?生：在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.师：那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢?本节课我们就来学习这个问题.[新课教学]一、重力的功师：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5.4—1、图5.4—2、图5.4—3，让学生独立推导这几种情况下重力做的功)师：比较容易做的是哪一个问题?生：第一个和第二个问题.师：为什么这两个问题容易研究呢?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问题上比较容易研究.师：那么这两个问题的答案是什么呢?生l：第一个问题中WG=mg△h=mghl一mgh2.生2：第二个问题中WG=mgcosa=mg△h=mgh1一mgh2;，和第一个问题中所求出的答案相同.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?生：可能是相等的.师：我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里?生：力做功的路径是曲线.师：我们怎样突破这个难点呢?生1(很为难)：这是力在曲线上做功的情况，不容易研究.生2：我记得在第二节学习力对物体做功的问题时曾经接触过有关变力做功的问题.师(鼓励)：说说看，解决的途径是什么?生2：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.师(表扬)：这个同学分析得非常好，根据这个同学的分析方法，第三个问题的答案应该是什么呢?生：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.师：我们可以得到什么样的结论?生：重力做功与路径无关.师：既然重力做功与路径无关，那么它与什么因素有关呢?生：与物体的初末位置有关.师：具体的表达式是什么?生：WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物体所处位置的高度.师：很好，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.[课堂训练]1.沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体拉到顶端，以下说法正确的是………………( )A.沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多C. 沿坡度大、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2.将一物体由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.与物体发生的位移有关参考答案1.D解析：重力做功的特点是与运动的具体路径无关，只与初末状态物体的高度差有关，不论光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同.2.D解析：重力做功只与重力方向上发生的位移有关，与物体运动所经过的路径，与物体的运动状态都没有关系二、重力势能[实验与探究]探究影响小球势能大小的因素有哪些.准备两个大小相同的小球：一个钢球、一个木球，再盛一盆细沙.如图。

《重力势能》教学设计《重力势能》教学设计1一、教学目标理解重力势能的概念及重力做功与重力势能的关系；知道重力势能的相对性和势能是系统所共有的。

【过程与方法】通过理论探究的过程，提升归纳总结的能力，体会用“理论推导”研究问题的方法。

【情感态度与价值观】经历对生活中有关物理现象的观察，感受物理与生活的紧密联系，激发对自然规律的探索兴趣。

二、教学重难点【重点】重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。

【难点】重力势能的相对性。

三、教学过程环节一：导入新课教师先创设一个情景：如果将石块置于脚边和高空，哪种情况会给人危险的.感觉？思考造成这种感觉的原因，从而引出课题《重力势能》。

环节二：新课讲授（三）重力势能的相对性提问：人从五楼窗台上跳下来，为何平安无事？生：向里跳到五楼的地板上师：这个问题可以说明高度是有相对性的，这也就决定了重力势能的相对性。

提问：如果计算放在桌子上的物体具有多大的重力势能，只有一种结果吗？生：不是的，会有不同的结果。

因为选择不同的水平面做参考平面，在这个参考平面上的物体的重力势能就为0。

师：研究不同的问题参考平面的选取也是不同的，不过我们常选地面为参考平面。

在研究同一个问题时，参考平面选取的不同，不会影响问题的研究。

因为研究物体的重力势能，有价值的是势能的差值，范文，而选择不同的参考平面对这个差值没有影响。

教师继续深化：若参考平面选定，上方物体的高度为正值，重力势能也是正值；下方物体的高度为负值，重力势能也是负值。

负值表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要小。

（可以类比温度计讲解）（四）势能是系统所共有的教师讲解：重力是地球与物体相互吸引而引起的，如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力做功，也就不存在重力势能，所以重力势能是这个系统的。

平常所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。

环节三：巩固提升结合本节课知识，小组讨论高空抛物为何危害大？环节四：小结作业学生总结本节所学内容。