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.
祝学子学业有成，取得好成绩
- 1 - / 10 4 重力势能
记一记
重力势能知识体系
1个概念-—重力势能
1个关系——重力做功与重力势能变化的关系
辨一辨
1.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定．（×)
2．物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大．（×)
3．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了．(√)
4．在地面上的物体具有的重力势能一定等于零．(×)
5．只要重力做功,重力势能一定变化．(√)
6．物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变．(×)
7．物体的重力势能实际上是物体和地球组成的系统所共有的．（√）
想一想
1.在什么样的力场中才能引入“势能”的概念？
提示:只有在做功与路径无关的力场中，才能引入“势能”的概念．
2．质量越大的物体,重力势能是否越大？
提示:不是．因重力势能是相对于所选参考平面——零势能面而言的,物体在参考平面上方的重力势能为正值，在参考平面下方的重力势能为负值．可知，若物体在参考平面的下方时,质量越大的物体的重力势能越小．
3．重力势能的变化与所选参考平面的位置有关吗？
提示：没有．因重力势能的变化在数值上等于重力做的功，而重力做的功只取决于初、末位置的高度差，与参考平面的位置无关．
思考感悟：
练一练 祝学子学业有成，取得好成绩
- 2 - / 10 1．[2019·山东省普通高中合格考试]如图所示，质量为m的工件悬吊在水平操作台面上方,工件重心离地面的高度为h1,操作台面离地面的高度为h2,已知重力加速度为g,若选操作台面为零势能面,则工件的重力势能为（ ）
A．mgh1 B．mgh2
C．mg(h1－h2) D．mg（h1＋h2)
答案：C
2．[2019·北京市普通高中合格考试]在地面上以初速度v0把物体竖直向上抛出，经过时间t1，物体到达最高点．不计空气阻力,在上升过程中,物体的速度v随时间t的变化关系如图所示．在0～t1时间内，物体的重力势能( )
《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。
高中物理人教版必修2重力势能教学设计
一、教学目标
【知识与技能】
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，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
