【物理】7.4《重力势能》示范教案(新人教版必修2)14

第一篇：【物理】7.4《重力势能》示范教案(新人教版必修2)14

知识改变命运，学习成就未来

新人教版高中物理必修二 同步教案

知识改变命运，学习成就未来

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：

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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

单位EＰ表示焦（J）物体的重力势能ｍ→物体的质量单位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： ∵１kg·ｍ/s2·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝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EPmgh1来表示物体在初位置的重力势能，用EPmgh2来表示物体12在末位置的重力势能，则WGEPEP

12②学生讨论得到：

当物体由高处运动到低处时，ｈ１>ｈ2，WＧ>０

∴EPEP

12当物体由低处运动到高处时，ｈ１<ｈ2，WＧ<０

∴EPEP

12③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.

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(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，知识改变命运，学习成就未来

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

【课堂小结】

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.

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【板书设计】

重力势能势能(位移)弹性势能1.物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积→EＰ＝mgh 2.重力势能是标量，是状态量

3.重力势能是物体和地球共有的，常称为物体的重力势能. 4.重力势能是具有相对性(相对于参考平面) 5.单位：焦(J)

6.重力做功与路径无关，与初、末位置有关

1.发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，物体具有能量，这种能量叫弹性势能. 2.弹性势能与形变大小有关 

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第二篇：2020-2021学年高一下学期物理人教版必修二教案-7.4重力势能

《重力势能》难点创新突破

《重力势能》一节有两个教学难点，一是重力势能这个抽象概念的得出，二是重力做功与重力势能变化的关系。

从学生的认知发展过程看，在初中物理学习中已经知道，重力势能的大小跟物体的质量有关，跟物体所处的高度有关。学生还知道，功是能量变化的量度，对物体做多少功，物体就有多少能量发生了变化。但不同的功量度的是不同能量的变化。教材通过考察重力做功的特点，通过数学推导和因素分析，得出重力所做的功量度的是物体重力势能的变化，同时得出重力势能的表达式。

推导重力势能的表达式以及重力的功与重力势能变化的关系，其实质是一种逻辑推理。对学生来说，逻辑推理是一个理论探究的过程，但人教版教材在引导学生如何去探究方面显得不足。例如，如何提出本节课所要解决的问题

？为什么研究重力势能要先研究重力做功？我们为什么只考察重力做功，而不去考察别的力做功？所有这些，都是必须让学生十分明白的，因此也都是教学中不可回避的。

针对以上问题，本人设计了三个主要教学环节，意图解决教材中探究性不强的缺憾。

环节一：选择真实生活中的问题即对高空物体有着天然的恐惧感，来引出问题

引入：甲同学手持英汉大辞典，放置在乙同学的头顶上方一定高度处，老师问乙同学什么感受？

乙同学：“我害怕词典掉下来砸到我”。

甲同学再进行两组操作：

（1）将词典举得再高一些，（2）高度不变，换用两本词典，老师再问乙同学什么感受？

乙同学：“我害怕的更厉害了”。

老师：“我们为什么对高空物体有着天然的恐惧感呢？”

“因为高处的物体有着一种潜在的能量，叫重力势能，而且我们能感知到能量的大小与物体质量、高度是有关系的，那么他们之间的定量关系到底是什么呢？如何定量研究重力势能？”

设计意图：

探究始于问题，好的问题能够激发学生的求知欲与好奇心。通过一个简单、易操作的小实验唤醒学生头脑中的感性经验，进而将学生从生活世界引入物理世界，从定性走向定量，能使学生认识知识的意义，也能促使学生更加关注身边的世界。

环节二：猜想，应该用哪个力做功来量度重力势能

2.1问题引入：

一个物体运动时，可能有许多力对他做功，究竟哪个力的功与物体重力势能的变化直接相关呢？我们来看如下情景，在一个粗糙的梯形台上，一个物体在外力F作用下由A点出发，一直运动到D点，已知整个过程中力F始终与物体速度同向

A

B

C

D

F

请同学们分析三个阶段中推力的功、摩擦力功、重力功的正负，以及物体重力势能的变化

2.2教师引导分析

（1）

F始终做正功，但是重力势能有时增加、有时不变、有时减小，可见F做功与重力势能之间不存在必然联系

（2）

同理分析摩擦力做功

（3）

学生通过分析重力做功与重力势能变化的关系，可以得出二者也许存在某种内在联系

设计意图：

学生在考虑重力势能的变化与哪个力做功相关时，头脑里出现的信息并不是单纯的。在考虑重力做功时，他们也受到其他力做功的干扰。通过创设一个问题情景，让学生通过对各个力做功与重力势能变化情形进行比较，求同存异，可以帮助学生选择相关因素，滤掉无关因素。这种解决问题的方法。可以迁移到其他许多问题的解决上。

“也许”两字表明，从学习者的角度看，我们所做的判断只是一种合情的推测，它使学习过程更具有探究性。

环节三：逻辑推导并猜想

按照课本的情景进行数学推导，并最终得出WG

＝

mgh1－

mgh2，从功能关系角度猜想，重力势能的表达式就应该是mgh

设计意图：

解读理论探究的结果，是理论探究的一个重要环节。这种解读有助于培养学生的分析能力，它使学生明确我们是怎么认定重力势能的表达式和重力势能的变化与重力做功的关系的，也使学生看到我们原先要解决的问题首尾呼应完美的结合在一起的。

环节四：用物理眼光看世界

教师：“为什么高大的建筑看起来显得庄严肃穆？”

引导分析：是因为潜在的能量也就是重力势能比较大，引起人类内心的恐惧感。

设计意图：

最后通过观看两个高大建筑物的图片，引导学生从物理角度看待世界、用理性思维来理解自身的情绪。从而实现学生科学素养的提升。

环节五：小结

从学情角度看，学生虽然已经知道重力势能的相关因素，但却不知道重力势能与这些因素之间的定量关系。学生虽然知道功是能量转化的量度，却不知道什么功量度的是重力势能的变化。本节设计通过层层问题引导，实例探究，带领学生从定性认识上升到定量的认识，从思维的抽象上升到思维的具体，提高了学生认识水平，培养了学生理性思维的意识，从而达到全面提高学生科学素养的目的。

第三篇：必修2 优秀教案7.4 重力势能(最新申请教师资格证用)

高中物理必修2（课题八）

7.4

重力势能

7.4 重力势能

第一课时

【三维目标】

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】

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

【教具准备】

铁球(大小、质量均不同)两个、透明玻璃容器、沙子 【课时安排】

1课时

【教学过程】

[新课导入] 有句话是“搬起石头砸自己的脚”，从物理的角度看待这一问题，搬起的石头有了做功的本领，它就具有了能，这种能我们称为重力势能。我们今天就来学习重力势能。[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)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。7.4—l所示．在沙盆上方同一高度释放两个小球，钢球的质量大，在沙中陷得较深些．

让钢球分别从不同的高度落下，钢球释放的位置越高，在沙中陷得越深．

请同学们亲自做实验探究一下重力势能的大小与哪些因素有关．

师：下面大家阅读教材7“重力势能”一段，回答下面几个问题．

学生阅读课文，可以把问题用多媒体投影到大屏幕上．

师：怎样定义物体的重力势能? 生：我们把物理量mgh叫做物体的重力势能．

师：为什么可以这样来进行定义? 生：这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力做功密切相关，另一方面它随高度的变化而变化．

师：重力势能的表达式是什么?用文字怎样叙述? 生：Ep=mgh，物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积．

师：重力势能是矢量还是标量? 生：与所有的能量一样，重力势能也是标量．

师：重力势能的单位是什么?符号是什么? 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

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＝一△Ep．

师(鼓励)：刚才这个同学补充得相当好．下面大家阅读一下课本 “说一说”，回答上面提出的问题．

(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。

［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.［布置作业］

课本 P66 2 【板书设计】

7.4重力势能

一、重力的功

与重力做功有关的因素：重力的大小和下落的高度大小．与物体的路径无关．

二、重力势能

标量

单位：焦耳

第四篇：人教版高一物理必修二学案　7.4重力势能（第1课时）

§7.4

重力势能（第1课时）教学设计

设计思想

《重力势能》这节课是学生第一次从定量的角度学习能量的具体表达形式。在以后的学习过程中，能量概念的重要性会被学生逐步认识到，因而本节课的内容具有非常重要的意义。就内容的呈现方式来看，本节课有探究课的特点。因而从教学的角度来看，宜采取师生互动、引导、启发的教学方式。

学情分析

1.知识层面：重力势能是学生在初中已经接触过的，但当时只停留在定性的分析上。新课应注意对知识从定性到定量的转化。

2.能力层面：高一学生对事物的认知还停留在具体的形象思维上，抽象的逻辑思维的建立还需要时间。所以在教学中我们要借助实验、视频等直观手段逐渐引入抽象的物理概念。

教学目标

物理观念

1.正确理解重力势能的概念；

2.正确理解重力做功的特点。

科学思维

1.发展学生分析、概括和科学推理能力；

2.能运用重力势能表达式计算重力势能；

3.能利用重力做功与重力势能的关系解决一些实际问题。

实验探究

1.能描述和探究影响重力势能的因素；

2.会实验验证重力做功与路径无关。

科学态度与责任

1.知道重力势能的相对性及其与地球系统共有性，形成科学的物质观；

2.渗透从生活中来，到生活中去的科学方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣；

3.通过学生之间的讨论交流与协作探究，培养团队合作精神；

4.培养学生遵守社会公德，防止高空坠物。

教学重难点

1．重力做功的特点；

2．重力势能的概念。

教学资源

体积相同质量不同的塑料球（1个）和铁球（2个）；装有沙子的塑料桶；多媒体展台

教法设计

引导式、启发式、探究式、分组讨论

教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

引入新课

在前一章万有引力的学习中我们曾经提到过一个有趣的故事：

[PPT展示：牛顿与苹果的图片]

那就是牛顿在被苹果砸中脑袋之后，开始思考地球上的引力与天体间引力的关系，最终得出了伟大的万有引力定律！今天，老师也拿来了一个苹果，想让同学们也当一回牛顿，感受一下被苹果砸中脑袋的感觉！谁想来试试？

如果我再从更高的地方释放呢？比如10层楼高？小小苹果能有多大威力？有人做了一个类似实验，我们来看一段视频。

[PPT播放视频：苹果高空坠落]

实验结果还是很震撼的！小苹果竟然蕴含了大能量！原因是什么？

大家在初中时已经学过，物体由于被举高而具有的能量叫做——重力势能，今天我们将更进一步学习重力势能的知识和应用。

[PPT展示标题]

[板书：§7.4重力势能]

感受从头顶掉落苹果砸中脑袋

观看影片

回答问题

激发学生的好奇心，引起共鸣

新课教学

一、影响重力势能的因素

那么重力势能的大小可能与哪些因素相关呢？你是如何想到的？

重力势能的大小要通过一定的途径展现出来，就像刚才看到的视频中苹果从高处落下可以砸碎玻璃，我给大家提供了一套简单的实验装置来检验你的猜想。

[PPT展示：学生分组实验仪器图片]

介绍装置：体积相同质量不同的塑料球（1个）和铁球（2个）；装有沙子的塑料桶，大家讨论一下可以如何探究？这里用到了哪种实验方法？

[板书：一、影响重力势能的因素]

教师：请大家汇报一下实验结果。

[PPT播放：实验视频]

实验说明，质量越大的物体，能量越大，释放高度越高的物体，能量越大。

[板书：影响因素：质量、高度]

回答问题：

不同质量的球从同一高度释放，相同质量的球从不同高度释放，观察小球进入沙子的深度。

控制变量法

分组实验

让学生分析问题，提出实验方案，让他们体验探索、发现的成就感

直观的实验现象引发学生思考

新课教学

二、重力做功的特点

现在我们知道了重力势能与物体的质量和高度有关，那么到底该怎样定量的表达重力势能呢？其实在前面的教材里，已经给出方法了，大家来看教材第57页最上面第一段话，请一位同学来读一下这段话。

[PPT展示：教材内容]

对于寻找重力势能的定量的表达，这段话能给你什么启示吗？

重力势能释放的过程离不开重力做功，所以，我们就先从重力做功分析入手！

[板书：二、重力做功的特点]

物体的真实下落过程其实要比我们做的实验复杂的多，大家来看这幅图。

[PPT展示：幼儿园小朋友滑滑梯走不同路径]

提问：直接滑竿，滑斜坡，滑弯道，这几种情况下重力功如何求？

为了研究问题方便，我们通常把问题简化成物理模型：

[PPT：三种不同路径类型]

小球从A运动到B，已知A、B的高度，求重力功，请两位同学到黑板上写出前两种类型的计算过程。

[板书：两种情况下都有：WG=mgh1-mgh2]

图3该怎么办？前面两种小球运动的路径是直线运动，图3的任意曲线如何处理？大家有没有好的办法？有什么办法能将变化的位移方向变成不变的呢？在咱们以前的学习中有没有遇到过类似的问题，如何化变量为不变量的？

[PPT展示：匀变速运动位移时间关系的求法]

总结：这种方法叫微元法，那么对于现在这种情况可不可以类比一下，用微元法来求图3中小球重力做的功？

[板书：

WG=mg△h1+mg△h2+……=mgh1-mgh2]

通过计算，我们发现重力做功有什么特点？

[板书：重力做功与路径无关，只与初、末位置高度差有关]

为了验证理论推导，我们做个实验验证一下，这里两个不同路轨的轨道，高度相同，从同一高度释放两个球，观察它们飞出后的落点，如果重力做功相同，它们最后从轨道末端飞出的情况应该一样，根据平抛原理，落点的距离应该一致，这里摩擦力的影响比较小，我们忽略不计。

[实验检验：重力做功与路径无关]

[PPT播放：实验视频和图片]

自主阅读教材57页

回答问题

板书图1和图2的计算过程

回答问题

总结方法

观察实验

自主阅读

建立模型

理论推导

自主阅读

对比迁移

加深印象

实验验证

新课教学

三、重力势能

实验再次说明了事实！现在我们来观察一下这个表达式，式中“mgh”在做功的表达式中反复出现，书中提到：“mgh”是一个具有特殊意义的物理量，为何说它特殊？阅读教材64至65页，寻找答案！

总结：“mgh1”代表位置1的量，“mgh2”代表位置2的量，这两者仅仅是位置的不同，做功等于这个跟位置有关的量的变化，而与路径无关，而功的大小等于能量的变化，另一方面，式子本身含有质量和高度，与势能特征相符！势能的定义（由位置决定的能量）又再次强调了与位置相关的特性，所以“mgh”就是重力势能表达式！

[板书：三、重力势能

Ep=mgh]

［板书：WG=mgh1-mgh2=Ep1-

Ep2=

—（Ep2-

Ep1）=

—△Ep]

我们结合实例来运用一下，看下面这个情景：

[PPT：起重机例题]

边总结边板书

［板书：WG＞０，Ep1＞Ep2，Ep减小；

WG＜０，Ep1＜Ep2，Ep增加]

自主阅读教材，回答问题

计算例题

联系已有知识，培养知识迁移能力，思考问题的能力，训练逻辑思维。

培养学生的运用知识能力。

新课教学

四、重力势能的相对性

我们再回到牛顿的苹果问题来看看，当年砸中牛顿的那个苹果有多大势能？

［PPT：苹果例题］

同一个苹果怎么会有不同的重力势能？计算重力势能前要先选取零势能面，选取的参考面不同，结果也会有不同，有的大，有的小，有的是正数，有没有可能是负数？苹果的重力势能可不可能算出负数？

［板书：Ep取决于零势面的选取，Ep＜０表示在参考面以下］

［PPT：再计算掉落到头顶的势能变化量］

计算结果相同，说明重力势能的变化量与零势能面的选取无关！

［板书：ΔEP与零势面无关］

计算出不同的势能结果

分析问题

回答问题

分组计算，分别以头顶、脚面、山脚下为参考面计算结果。

对比思考。

运用既有知识解决问题的能力。

巩固知识

学以致用

牛顿被苹果砸中作为一个故事被传为佳话，但现实生活中估计没有人喜欢被从高处掉落的东西砸中，所以我们经常看到有这样的警示标志：

［PPT：高空坠物警示牌］

因为在高处的物体具有很大的重力势能，所以一定不要高空抛物！

重力势能也不总是那么可怕的，既然是一种能量，人们就想要加以利用，我们想办法让重力势能变成为人们服务的能源。

［PPT播放：重力灯视频］

结束语：希望将来大家能开发出更多简便可行的利用重力势能的装置为人类造福！

联系生活实际

增强学生的社会公德意识，用知识改变生活的实例。

小结

从知识和科学方法两个方面小结

问大家一个问题：知识与获得知识的方法，谁更重要？大家不必急着回答这个问题，这是一个需要思考的问题，答案也不是唯一的。我相信，二十年以后，在座的大部分同学都会将今天我们学到的重力势能的知识忘得一干二净，但我希望，二十年后，今天这堂课还能给你留下点什么。

板书设计

重力势能

重力做功与重力势能改变的关系

重力势能的相对性

教学反思

第五篇：重力势能教案1_物理_必修2_人教版

重力势能教学设计

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：

2∵１kg·ｍ/s·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝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：

来表示物体在初位置的重力势能，用

①教师：我们用 置的重力势能，则

②学生讨论得到：

来表示物体在末位

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＝210 ｍ/s，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

2力不计，取地面为零势能面，ｇ取10 ｍ/s，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．

5.mgL；2mgL 6.B 4.7.①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

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