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1、高一物理 7.5、重力势能教案 597、重力势能一、教学目的：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了解弹性势能二、重点难点：1 重力势能以及重力势能的变化与重力做功的关系2 理解重力势能的相对性三、教学方法：演示实验、分析推理、讲授讨论四、教具：轻重不同的重锤一个、木桩、沙箱、橡皮筋五、教学过程：（一）引入新：大家知道水力发电站是利用水发电的，水是利用什么能发电的呢？学习这节后，我们将会了解这个问题。通过前面对功和能的关系的学习，我们知道怎样判断一个物体具有能量：一个物体能够对外做功，我们就说这个物
2、体具有能量。演示重锤从高处落下，把木桩打进沙箱中，说明重锤对木桩做了功，举高的重锤具有能量。我们把重锤由于被学举高而具有的能量叫做重力势能。本节将学习重力势能的有关知识。（二）进行新：重力势能的大小与什么因素有关呢？演示实验 1：演示由质量不同的重锤从相同高度落下，木桩被打进沙箱的深度不同，引导学生分析得出：质量越大的重锤具有的重力势能越大。演示实验 2：演示用同一重锤从不同高度落下，木桩被打进沙箱的深度不同，引导学生得出：重锤高度越大，具有的重力势能越大。怎样定量地表示重力势能呢？把一个物体举高，要克服重力做功，同时物体的重力势能增加。一个物体从高处下落，重力做功，同时重力势力能减小。可见重
3、力势能跟重力做功有密切关系。如图 1 所示，设一个质量为的物体，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：G=gh=gh1-gh2我们可以看出 G 等于 gh 这个量的变化。在物理学中就用这个物理量表示物体的重力势能。重力势能用 EP 表示。1重力势能 1 定义：由于物体被举高而具有的能量。2 重力势能的计算式：EP=gh即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。3 重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中 都是焦耳()2对 EP=gh 的理解：1 式中 h 应为物体重心的高度。2 重力势能具有相对性，是相对于选取的参考面而言的。因此在计算重力势
4、能时，应该明确选取零势面。3 重力势能可正可负，在零势面上方重力势能为正值，在零势面下方重力势能为负值。4 选取不同的零势面，物体的势能值是不同的，但势能的变化量不会因零势面的不同而不同。例题 1：边长为 L，质量为的立方体物体静止放在地面，在其旁边有一高为 H 的水平桌面,如图 2 所示1 若选地面为零势点，立方体物体的重力势能为多少？2 若选桌椅面为零势点，立方体物体的重力势能为多少？学生先做，老师再讲。解析：1EP=gL/2 2 EP= -g(H-L/2)3重力势能的变化和重力做功的关系引导学生进一步分析：图 1 中，重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能转化为物体的动能了。重力势能的
5、变化是否在任意情况下都等于重力所做的功？重力做功有什么特点？讨论 1：物体从 A 点下落到 B 点过程中，如果受阻力作用，重力做的功与重力势能变化之间的关系是怎样的？物体下落受到阻力，只影响物体动能的变化，不影响重力的功，重力势能的变化只与 A、B 两点的高度差有关。G=gh1-gh2=EP1-EP2物体减少的重力势能等于重力所做的功，但由于要克服阻力做功，减少的重力势能没有全部转化为动能。讨论 2：若物体从 A 点下落到 B 点后，再平移到与 B 点等高的点，重力做的功是多少？重力做功与重力势能之间的关系又如何？如图3 所示。物体由 B 到过程中重力不做功，重力势能也不变化，因此物体由A 运
6、动到点过程中，重力的功仍是 G=gh1-gh2=EP1-EP2 物体减少的重力势能等于重力所做的功。讨论 3:若物体是从 A 点沿斜面滑到与 B 点等高的点，上述关系是否成立？设 A 之间长为 S，且与水平方向成 角。重力做功 G=Fssin=gh1-gh2由此发现重力做功与路径无关，只跟初末位置高度有关，物体减少的重力势能仍等于重力所做的功。讨论 4:物体从 B 点分别匀速、加速、减速上升到 A 点，上述关系又是如何呢？无论物体从 B 点上升到 A 点是匀速、加速、减速，重力都做负功，且都等于物体重力与初末位置高度差的乘积。而重力势能都增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。但这三种情况中
7、，由于所受拉力不同，物体动能的变化量等于合外力的功，动能变化量不相同。师生共同总结出重力势能变化只与重力做的功有关，两者关系如下：当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少。减少的重力势能等于重力所做的功。当物体由低处运动到高处时，重力做负功，即物体克服重力做功，重力势能增加。增加的重力势能等于克服重力所做的功。引导学生总结出重力做功的特点：4 重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。演示实验 3:演示张紧的橡皮筋把纸团射出去，说明发生弹性形变的橡皮筋能够做功，因而具有能量- 这种能量称为弹性势能。弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状
8、时能够对外界做功，我们把物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。引导学生举些具有弹性势能物体的实例。如张紧的弓、卷紧的发条、位伸或压缩的弹簧、击球时的网球拍等都具有弹性势能。初步了解弹簧所具有弹性势能的大小与什么因素有关。分析：弹簧被拉伸或压缩的长度越大，恢复原状时对外做的功就越多，弹簧的弹性势能就越大。弹簧的弹性势能不跟弹簧的劲度有关，被拉伸或压缩的长度相同时，劲度越大的弹簧弹性势能越大。重力势能和弹性势能是由相互作用物体的相对位置决定的，所以势能又叫位能。今后还将学习其它形式的势能。例题 2:沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，以下说法中正确的是：A沿着坡度
9、小、长度大的斜面上升克服重力做的功多；B 沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多；沿长度大、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。学生先做，老师再评讲。正确答案为 D。（三） 、堂小结：1 重力势能：由于物体被举高而具有的能量；重力势能的计算式：EP=gh，即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积；重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中都是焦耳。2 重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。3 弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，我们把物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。（四） 、外作业：1 复习归纳本节内容。2 思考本练习四第（1） 、 （3）题。3 把练习四第(2)、(4)、()题做在作业本上。
