人教版必修2物理：7.4 重力势能 教案设计

7.4 重力势能

【探究学习】

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.

1 7.4 重力势能 同步练习题解析（人教版必修2）

1．关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）。

A．重力势能只是由重物自身所决定

B．重力势能是标量，不可能有正、负值

C．重力势能具有相对性，所以其大小是相对的

D．物体克服重力所做的功等于物体增加的重力势能

2．物体在运动过程中克服重力做功为100J，则下列说法中正确的应是（ ）。

A．物体的重力势能一定增加100 J B．物体的重力势能一定减少100 J

C．物体的动能一定增加100 J

D．物体的动能一定减少100 J

3．关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是（ ）。

A．物体克服重力所做的功等于重力势能的增加量

B．在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，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，手的支持力所做的功等于物体克服重力所做的功与物体所增加的重力势能之和

4．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，汽车的重力势能始终不变，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

5．一实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是（ ）。

A．铁球的重力势能大于木球的重力势能

B．铁球的重力势能等于木球的重力势能

C．铁球的重力势能小于木球的重力势能

D．上述三种情况都有可能 2 6．把一个物体从地面竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力恒为f，则在从物体被抛出到落回地面的全过程中（ ）。

重力势能

【教学目标】

⑴理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算重力势能。知道势能具有相对性。

⑵理解重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。并能用这一结论解决一些简单的实际问题。

⑶理解功是物体能量变化的量度。

⑷知道弹性势能的初步概念。

【课 时】

1课时

【重点难点】

重点：重力势能及其表达式。

难点：重力势能的相对性和功和能量变化的关系。

【教学方法】

多媒体演示，理论推导、讲授法。

【教学过程】

情景引入：

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？（可阅读课本P41）

根据学生的回答引出新课内容。

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

物体具有能才能做功，我们经常用物体最多能够做多少功来量度物体具有多少能。（即：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。）

例如一：课本P42 小球落地。

例如二：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。

单位：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。（功是过程量）

3．零势能面

重力势能表达式中的高度h如何确定？

课本P42 图8－30

『自主活动』请学生分别写出以B和地面C为零点的苹果的重力势能：Ep1＝mgh1，Ep2＝mg(h1+h2)，（h1＝AB，h2＝BC）

《重力势能》教学设计

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、系统性。.

（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

教学难点 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

重力势能的相对性及正负号的意义

层次 教师活动 学生活动 教学意图 引

课

新

课

教

学

高空坠物视频，同时提醒学生注意视频中隐藏的问题。

猜想设疑：

为什么高空坠物会具有这么大的能量。

通过猜想可能与质量和高度有关。这个能量与质量和高度具体有什么样的定量关系呢？今天我来学习第七章第四节《重力势能》。因为功是能量转化的量度所以研究重力势能就一定先研究重力做的功。

探究：一、重力做功的特点

幻灯片显示教材上的图7.4－1，图7.4－2，图7.4－3，指导学生计算三幅图中重力所做的功。并把推导过程写出来，

设问：通过推导重力在这几种不同路径情况下做的功，观察并小组讨论可以得出什么结论？

听取学生汇报，总结点评

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。

观察、思考

学生阐述自己的猜想。

认真思考、小组讨论，推导三种情况下重力做的功。选出代表发表自己的见解。

通过情境创设引入新课，激发学生学习兴趣和热情。

通过学生动手计算，培养学生探求知识的欲望和分析问题解决问题的能力、归纳能力。

理

论

知

识

得

出 将结论写成式子表示为：

WG=mg△h=mgh1-mgh2。可见，物体的重力所做的功使一个与高度有关的物理量mgh发生变化。物理学上把这个与高度有关的能量mgh叫做重力势能。