第五章机械能及守恒定律第四节重力势能一、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、形成物理概念的兴趣．二、教学内容剖析本节课的地位和作用：本节在功基础上讨论重力势能，是下一节及以后几节的铺垫。本节课教学重点：重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系．本节课教学难点：重力势能的系统性和相对性．三、教学思路与方法这节课内容不多但是非常重要，关键是如何研究势能，以后有关势能的学习，都可以从这节课的学习方法中得到借鉴．例如分子势能，弹性势能，特别是电势能的研究，更有很多类似的地方，所以这节课一定要加以重视。对于势能的学习，应该紧紧抓住力做功和对应势能的变化展开．在这一节中，围绕重力做功和重力势能的变化展开，知道重力势能是物体和地球组成的系统共同具有的，这一点学生往往容易忽略．知道重力势能具有相对性，但重力势能的变化量是不变的．所有这些知识，学生可能一时掌握不了，在今后的学习中还要注意逐步渗透．四、教学准备铁球(大小、质量均不同)两个、透明玻璃容器、沙子，投影片．五、课堂教学设计教学环节教学内容师生互动设计意图备注引入新课思考：重力势能与什么有关？(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．从所学知识入手，通过问题激发学生的好奇心和探索欲望。
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．重力的功一、重力的功WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物体所处位置的高度。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。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．(让学生看教材上的图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?1、锻炼学生的动手能力。2、学习自己探讨问题的能力。
例题：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.
重力势能及相关性质二、重力势能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．单位：J（焦耳）思考：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?重力做的功与重力势能的关系可以写为WG=EP1-EP2其中,EP1=mgh1表示物体在初位置的重力势能,EP2=mgh2表示物体在末位置的重力势能.WG>0,物体由高处运动到低处时,重力做正功,重力势能减少.WG0，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
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