人教版 (新课标)必修24.重力势能教案设计

重力势能

教学目的：

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有关计算；

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和系统性及重力势能变化的绝对性。

过程与方法

用功的概念推导重力做功与路径无关，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变化的关系

教学难点

重力势能的系统性和相对性．

教学过程：

一、课前导学：

由第一课时内容直接导入

二、质疑讨论

（一）重力的功

1、为什么研究重力势能必须研究重力做功?

2、重力做功与那些因素有关呢?

(多媒体投影教材上的图7．4—1、图7．4—2、让学生独立推导这几种情况下重力做的功)

3、图7．4—3如何求解重力做功?

(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，渗透微元思想。)

4、 重力做功的特点是什么?

（二）重力势能

 实验与探究：影响物体重力势能大小的因素

 1、怎样定义物体的重力势能? 为什么可以这样来进行定义?

    (物理量mgh叫做物体的重力势能,这是因为mgh这个物理量一方面与重力密切相关，另一方面它随高度的变化而变化,并且与实验结论一致)

 2、重力势能的表达式是什么?用文字怎样叙述?

    (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。是状态量)

  3、重力势能是矢量还是标量? 重力势能的单位是什么?符号是什么? (重力势能是标量。焦耳，符号是J。)

  4、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?

  5、根据重力势能的定义式，它和重力做功的表达式非常相似，它们之间的关系是什么呢?

    (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<Ep2．)

   6、它们的数值具体用一个公式应该如何表示?

    (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)．

  7、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?

    (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。)

  8、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?

   (不行，摩擦力做功与路径有关。)

（三）重力势能的相对性和系统性

   1、 重力势能Ep=mgh,h的含义是什么?把课本放在桌面上，课本的高度大约是多少呢?   

2、重力势能有没有相对性呢?

    (高度有相对性，所以重力势能也应该有相对性。)

   3、研究一个物体重力势能时应该怎么处理?

    (选择一个参考平面，在这个平面上物体的重力势能值为零。)

    总结：重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面。参考平面选取不同，重力势能的数值就不同，可见，重力势能具有相对性。选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面。选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力势能的问题，因为在有关的问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同。

4、重力势能是谁具有的呢?  

  (重力势能应该是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。)

    总结：不只是重力势能，任何形式的势能，都是相应的物体系统由于其中各物体之间，或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能，是由各物体的相对位置决定的。

三、反馈矫正

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、图5表示一个斜抛物体的运动，当物体由抛出位置1运动到最高位置2时，重力做功是多少？重力势能改变了多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时，重力做功和重力势能的变化是多少？由位置1运动到位置3呢？

四、迁移巩固

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、放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零

  C、在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等

  D、相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能

  2、当重力做负功时 (    )

  A、重力势能一定增加    B、重力势能一定减少

  C、物体速度可能增大    D、物体速度可能减小

  3、下列关于重力势能的说法，正确的是 (    )

  A、重力势能只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关

  B、重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关

  C、重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负

  D、重力势能的变化量等于重力对物体做的功

  4、质量是50kg的人沿着长150 m、倾角为30°的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力势能增加了多少?(g取10m／s2)

   小结：

    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。