重力势能教案

2024-04-30

重力势能教案（精选7篇）

篇1：重力势能教案

教材内容分析

本节教材与过去的处理方法相比，教材认真分析了重力做功与路径是否有关的问题。这样做的目的不是为了追求严密，而是想有助于学生形成严肃认真的科学态度。教材强调科学方法，引导学生用比较高的观点处理问题，只要求学生能够“跟”来，并不要求学生去重复形成他们的“科学素质”。在讨论物体沿任意路径运动时重力做功的问题时，又一次用到了极限的思想。学生经过多次接触，对这样的方法逐渐就熟悉了。本节重力势能是机械能的重要内容。要从重力做功与路径无关的特点出发，理解建立重力势能概念的可能性，掌握重力势能的定义式，明确重力做功和重力势能变化的关系。

学情分析

高一学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片、现象来支持。

学生在初中时已接触过重力势能的概念，在高中阶段要定量的学习重力势能及体验建立过程。

3.学生已学习了功的概念和计算方法，通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。

设计思路

《重力势能》一节新教材与旧教材相比有很大变化。教材首先从重力做功开始，讨论物体竖直向下运动、沿倾斜直线向下运动、以至物体沿任意路径向下运动几种情况的重力做功，利用极限思想，严格证明了重力对物体做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。分析“mgh”是一个具有特殊意义的物理量，来定义重力势能。通过让学生求讲台上一本书的重力势能，学生给出答案的多样性，质疑引导学生讨论出重力势能具有相对性。通过例题结论分析，形象地理解对于不同的参考平面，物体在某一位置具有不同的数值;引出重力势能是标量，但有正、负，正负代表大小，不代表方向，并且指出这里的正负与功的正负的区别;得出重力做功与参考平面无关，重力势能的变化与参考平面无关;探究出重力势能的变化和重力做功的关系。这样做使学生对重力势能的理解加深，思路清晰。

本节课内容既是重点又是难点，学生在一节课内不容易全面理解和掌握，教学中不宜追求多而全，可以在后续课程中逐渐理解与加深。

教学过程中可以多举身边的实际例子，由简单的现象如课本下落砸在手上感觉比较进行分析，便于得出结论，学生也容易接受。

教法上教师应充分调动学生的思维，使学生始终处于学习的主体，激发探究意识和学习的积极性。

教学目标

(一)知识与技能

1、知道重力做功与路径无关.

2、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.

3、知道重力势能的相对性.

4、理解重力势能的变化和重力做功的关系

(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.

重点难点与突破方法

重点：重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变化和重力做功的关系。

难点：重力势能的变化和重力做功的关系，重力势能的相对性和系统性。

教学方法与教学资源

教学方法：探究、讨论、讲授、实验观察法、分析归纳法、讲练法。

教学资源：多媒体、两本质量不同的书、一张白纸、重锤

七、新课教学

(一)、新课引入

教学内容教师活动学生活动设计意图引入新课

进行新课

一、重力做功

在上课之前，老师想请一位学生帮老师一个忙，哪位同学?

现在老师把手中的一张白纸揉成团，在距你手一定高度处由静止释放，你敢不敢接?

接着老师把纸团换成一个重锤，如果重复刚才的动作，你敢不敢接?

提问：纸团与重锤落到手上有什么不同的感觉?

为什么呢?

质量大是一方面，实际上是重锤具有的能大。

在本章的第一节《追寻守恒量》中我们就认识了一个物理量---重力势能(物体由于被举高而具有的能)。那么，今天我们就来定量的认识这种能。

探究一：重力势能大小与哪些因素有关呢?(定性)

用自己的课本做如下实验

1)同一课本从不同高度由静止下落到自己手上，手的感觉 ? ? ?

2)不同质量的课本从同一高度由静止下落到自己手上，手的感觉 ? ? ?

从中可以得到什么结论?

重力势能与质量、高度有怎样的定性关系?

书在下落过程中，高度降低，重力势能要减小，我们还知道，高度变化了，重力就要做功。因此，重力做功与重力势能的变化是有联系的。本节课我们就从研究重力做功入手，来认识重力势能。

探究二：重力做功的特点?

根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A运动到B过程中重力所做的功。

过程甲、乙结果为：WG=mgh=mg(h1-h2 )

过程丙：

这一过程中，教师听取学生汇报，点评

把整个路径分成许多很短的间隔;

由于每一段很小很小，都可以近似看作一段倾斜直线;

分别求出物体通过每一小段倾斜直线时重力所做的功;

物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和。

结果：WG=mgh=mg(h1-h2 )

板书：

公式：WG=mgh=mg(h1-h2 )

强调：h是物体初末位置的高度差。

通过甲、乙、丙的计算结果，请学生总结重力做功的特点。得出结论：

重力做功的特点：

(1)与物体的路径无关;(2)只跟物体初末位置的高度差有关。

例题1：一质量为5kg的小球先竖直上升5m，再水平向右移动5m，最后竖直下降5m，求：三个阶段以及整个过程重力做功 (g=10m/s2)。

如何判断重力做功的正负?

重力做功的正负

W>0重力做正功，高度下降

W=0重力不做功，高度不变

W<0重力做负功，高度上升

强调：在用重力做功公式时首先确定做功的正负。

学生回答敢。

学生思考、在老师的引导下，回答问题。重锤砸在手上疼。

因为重锤的质量大。

学生探究得到：重力势能与物体的质量、高度有关。

质量一定，物体高度越高，重力势能越大;高度一定，物体质量越大，重力势能越大。

在练习本上推导后，学生代表发言。

学生选出代表发表自己的见解，直至谈出微元的想法。

程度好一些的学生还可能根据功的定义式直接找出恒力(重力)及其方向上的位移(高度)，得出结果。

学生可能回答出“沿不同方向运动，重力做功相同”等结论，教师要进一步给予说明引导。也可能得出结论的意思，表达不一定很准确。

提问计算结果。

上升阶段：

WG=-mgh=-250J

水平阶段：WG=mgh=0

下降阶段：WG=mgh

=250J

整个过程：

WG=mgh=0 联系实际，激发学生的兴趣，引发学生思考。

引入课题

通过动手实验，使学生产生强烈的求知欲望。学生根据自己的探究情况在班上作发言、交流、逐步形成共识。

将重力做功与重力势能的变化联系起来。让学生能够了解本节课的学习目的，初步建立起学习思路。

学生根据公式可以自行推导出结果，要让学生养成良好动脑、动手习惯，教师不可包办代替。

极限的思想，学生在前面的学习中已经接受过，在此，学生应该能够按预想的思维结果回答出问题。激发学生学习兴趣，引导学生积极探索。

引导学生学会分析数据，归纳总结规律。

了解公式的应用，计算中明确h的含义。二、重力势能

回到重力做功的表达式。

分析表达式：WG=mgh=mgh1-mgh2

重力做功等于重力与初位置高度的乘积与重力与末位置高度乘积的差值。看起来，物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积“mgh”，是一个具有特殊意义的物理量。这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力密切相关;另一方面，与高度有关。恰与重力势能的基本特征一致。因此，在物理学中，我们就用“mgh”表示物体的重力势能。

下面请同学们阅读教材P65，完成下面三个问题。课件展示内容。

1、定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。

2、表达式：Ep=mgh 即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

3、单位：1J=1kg·m/s2·m=1N.m

问题：一本质量为0.2kg的书放在讲台桌上，教室层高4m，讲台高1m，请问这本书的重力势能是多少? (g=10m/s2)

哪个答案正确呢?都对，都不对!为什么呢?

重力势能的相对性

那么，我们要确定物体在某一位置的重力势能必须先做什么?

在参考平面，物体的重力势能取做0，参考平面也叫零势能面。

参考平面：参考平面可以任意选取

一般选地面为参考平面

(不加说明的话是以地面为参考平面)

例如：如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m.请按要求填写下表.(g=10m/s2)

2)选择不同的参考平面，同一位置物体的重力势能的数值是不同的。但这并不影响问题的研究，因为与重力势能相关的问题中，有价值的是势能的差值，而选择不同的参考平面对于这个差值没有影响。这点我们在后边问题中探究。

3)重力势能的正负

Ep>0物体的位置在参考平面的上方

Ep=0物体处于参考平面

Ep<0物体的位置在参考平面的下方

虽然重力势能有正负之分，但是它是标量

标量，“+”、“-”只表示大小，不表示方向。“+”的一定大于“-”的。(与功的“+”、“—”含义比较)举例：5J与-7J两种情况谁大?

学生积极思考，跟上老师的思路。

篇2：重力势能教案

重力势能及其相对性是本节的主要教学内容.教材从分析重力做功与路径无关入手，来建立重力势能的概念.按照“以学生为主体”新课程标准要求，在这一环节，要让学生亲自动手算一算这两种情况下重力对物体做了多少功，来加深对探究过程的理解.正是因为重力做功有这样的特点，才引入重力势能的概念，对这一点学生会感觉比较困难.这一认知是逐渐建立起来的，在这里要求不宜过高.教师可以帮助学生回忆，在“追寻守恒量”一节中，给出了势能的定义，“物体势能是物体凭借其位置而具有的能量.”启发学生思考，请学生说一说重力势能应该与哪些物理量有关.经过讨论，学生会得出，重力势能应跟物体在地球的相对位置有关，还应与物体受到的重力有关.本节重点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，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作好准备.

为了突出重点，突破难点，采用学生实际操作、推理和互动探究的方法，学生对计算结果分析，先思索由结果发现什么问题，激发学生的学习热情，然后由教师层层提出问题，分析问题，逐步解决问题，使学生理解和掌握本节的知识.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.

课时安排

1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.

过程与方法

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现象.

3.通过实验，使学生掌握科学的研究方法——控制变量法;培养学生的实际操作能力.

4.通过对结果的分析，培养学生发散性思维，及分析、推理、归纳的能力.

情感态度与价值观

1.通过对实验操作、观察、讨论，以及得出本节课物理知识的过程和方法，激发学生探索的兴趣和热爱科学的精神.

2.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.

课前准备

自制课件、事先搜集各种投影图片;大小不一的两个铁块、自制小桌、盛满沙的盒子等.

教学过程

导入新课

故事导入

1994年7月7日，苏梅克·列维9号彗星以60 km/s的速度，向木星飞驰而去.第一颗彗核撞上了木星，紧接着，其余的彗核也接二连三地向木星撞击，这一壮烈的天体碰撞，持续了5天才告结束.碰撞产生了相当于20亿颗原子弹爆炸的威力，产生的火球，直径达10 km，温度达到7 000 ℃，产生的光亮在数亿千米外也能拍到，腾起的蘑菇云极为壮观，形成的尘埃云团与地球同样大小，并存在了几个月之久.

教师引导学生思考讨论：为什么彗星撞击木星时会产生如此大的能量呢?

情景导入

大屏幕投影展示下面几幅图片，让学生自己仔细观察，并自己提出问题来讨论.

9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少100人失踪

美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30—50米的铁质流星撞击地面的结果.据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众

参考问题：1.我们看到一个冰天雪地、广袤无垠的银色世界，它带给人们的是圣洁、平和、宁静的感受，一种心灵的洗涤.但是一旦大量积雪从高处滑下形成雪崩.一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来，你将感受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧，将对人们的生命与财产带来灾难……为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力?发生的雪崩为什么具有这么大的能量?

2.通过美国内华达州亚利桑那的陨石坑现象，你能说出这么大的能量与哪些因素有关?

实验引入

教师利用课前准备好的实验仪器：自制小桌、铁块(一大一小两个)、盛满沙的小盒，如图.先让学生猜测重力势能的影响因素.

通过学生分组讨论，由学生代表表述自己的想法，重力势能的影响因素有哪些?然后分别设计实验，验证学生的猜想.

推进新课

一、重力的功

问题：物体的重力势能跟哪些影响因素有关呢?

通过重力势能的定义，引导学生找出重力势能的影响因素：物体的质量与高度.具体的关系，要求学生设计具体的物理情景来探讨.

情境设置：把自制的物理小桌放在盛满沙的盒子中，比较质量不同的两个铁块落在小桌上时小桌陷入的深度;比较同一铁块从不同的高度落在桌子上陷入的深度.

实验一：用质量不同的两个铁块从同一高度释放，观察小桌陷入沙子中的深度.

实验二：用同一个铁块从不同高度释放，观察小桌陷入沙子中的深度.

学生认真操作实验，并记录观察到的实验现象.

现象：在实验一中，铁块的质量越大，小桌陷入沙子中的深度越大;在实验二中，铁块释放的高度越高，小桌陷入沙子中的深度越大.

通过以上实验的进行，学生深切感受两个影响因素对重力势能的影响，并从中总结具体是怎样影响的：

物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.

因此，要研究重力势能，就不能脱离对重力做功的研究.

重力做功的特点：

创设情景，引导学生推导重力做功的特点：如图，提出物体从A到C的几种情况，让学生写出在这几种情况下，物体从A→C，重力做的功：

图A是物体由A做自由落体到B，再水平运动到C，容易得出此过程中，重力做功为mgh;

图B是物体沿斜面由A滑到C，重力做功为：mgs·sinθ=mgh;

图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh.还可从A到BC面画任意路径让学生求重力做功，可以看出结论都为mgh.

学生从以上三个过程的推导中容易得到重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与物体起点和终点位置的高度差有关.

思维拓展

重力做功与路径无关，其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关?回答是肯定的.可见，重力做功的特点不能乱用，要视具体力而定.同时提醒学生，今后学习中还会遇到具有这种特点的力(例如电场力).

如右图所示，指导学生计算质量为m的物体，从A运动到B的过程中，重力做的功是多少?

小球的质量为m，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，如图所示，重力所做的功为：

WG=mgΔh=mgh1-mgh2

从上面的表达式，可以看出重力做功的大小等于重力跟起点高度的乘积mgh1与重力跟终点高度的乘积mgh2两者之差.

点评：引导学生逐步认识mgh1、mgh2两个量是用来描述初末状态能量特点的，为重力势能概念的提出作思路引导.

二、重力势能

复习势能的概念：相互作用的物体凭借其相对位置而具有的能量，称为势能.

mgh这个物理量具有特殊的物理意义，一方面与重力做功有关(相互作用)，又随高度的变化而变化(凭借其相对位置)，具有了势能的特征.物理学中，把物理量mgh叫做物体的重力势能，用Ep表示.

点评：教师在分析重力做功的基础上，分析势能的两个主要特征，mgh同时具备两个主要特征，重力势能概念的提出就水到渠成.

师生共同讨论，理解Ep=mgh，主要采取讲授式：

1.标矢性：标量

2.单位：焦耳(J)

问题：重力做功引起了物体位置的变化，物体位置变化引起重力势能变化，重力做功与重力势能变化有什么关系呢?

引导学生推导：重力做功也可以写成WG=Ep1-Ep2

当物体下落时，重力做正功mgh，WG>0，即Ep1>Ep2，这说明，重力做功，重力势能Ep减少，减少的值等于重力所做的功.

同理，当物体上升时，重力做负功-mgh，重力势能Ep增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做负功也可以说成物体克服重力做功.重力做功是重力势能变化的量度.

三、重力势能的相对性

问题：将一个质量为5 kg的铁球放在4楼一张1.5 m高的桌子上，已知每层楼的高度均为2.5 m，求铁球的重力势能.

要求学生分组计算，让各小组代表自由表述自己的计算结果，教师暂不作评价.预测学生的计算情况，在高度的数值代入上有不同的意见.出现计算上的矛盾，此时，教师引导学生感受由于参考面的选取不同，给计算造成了不便，无法计算.因为没有说明物体的高度是以什么位置为零高度.

请学生分别写出上图中以B和地面C为零点的物体的重力势能：Ep1=mgh1，Ep2=mg(h1+h2)，(h1=AB，h2=BC).

篇3：《重力势能》教学设计

1.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) 知道重力势能的值是相对的, 理解重力势能正负号的含义。

(3) 理解重力做功与重力势能的关系, 知道重力做功与路径无关。

2.过程与方法

(1) 在探究过程中渗透科学的研究方法:控制变量法、实验过程观察法及实验结果分析法。

(2) 体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。

(3) 根据功和能的关系, 推导出重力势能的表达式。

3.情感、态度与价值观

从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。

[重、难点]

重点:重力势能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、重力势能变化的绝对性。

[教学过程]

一、导入新课

人们外出时可能会遭遇突如其来的意外, 请看这则报道, 塑钢窗13楼高处坠落视频, 说明物体具有很大的能量。

师:若从1楼落下会有这么大的能量吗?

生:不会, 说明与高度有关。

物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

师:初中已学过, 高中将更加深入地学习如何计算。

二、重力势能

师:重力势能的大小与什么因素有关?

学生思考讨论并猜想:重力、高度。

刚才塑钢窗的下落, 我们也可以模拟实验检验:利用身边的不同物体从同一高度落到手上的感觉, 相同物体从不同高度落到手上的感觉。 (控制变量法)

师:什么情况下更有感觉?

生:质量越大, 下落高度越高时, 这说明重力势能越大。

过渡引言:物体下落时, 高度减小, 重力势能减小, 重力做了功, 看来二者有联系。要弄清重力势能的具体关系可从重力做功的角度来找。

(一) 探究一:重力做功的特点

学生活动:分组算小球竖直下落, 沿斜面下落, 沿曲面下落三种情况下重力做的功。 (曲面中的微元法)

师:三种对比, 什么不同, 什么相同, 这说明了什么?

生总结:重力做功与运动路径无关, 只与物体初末位置的高度差有关。

情景演示:1 kg小球从2 m高度落下再弹起再落地再在地上滚动最后停下。

师:这段过程, 重力做多少功?上升呢?

过渡引言:重力做功, 位置高度发生变化, 重力势能变化。mgh与做功有关且吻合重力势能的特点, 即为重力势能的表达式。

师生总结:Ep=mgh和式中各物理量的含义。

师:特别是h的大小。

可举例分析h与参考面的选择有关。

(二) 探究二:重力势能的特性

质量m=2 kg灯距离桌面的高度h1=1.5 m, 桌面距离地面的高度h2=1 m, 灯距离天花板的高度h3=0.5 m, 求灯的重力势能的大小?

生:算出有三个值。

师:对吗?为什么会出现这种情况?

生:选取的参考面不同, 产生的结果不同。

师:选择小球上方平面作为参考面的话, 结果是负值。正负表什么?

生:正负表大小, 表比参考面的重力势能大还是小。

师:可类比温度。

师生总结:重力势能是相对的, 与参考面的选择有关, 参考面选择是任意的, 最好选择能使问题简化的。

重力势能是标量, 正负表大小。

过渡引言:我们分析了重力做功和重力势能, 那它们的具体关系应该是怎样的?

(三) 探究三:重力做功和重力势能变化的关系

以视频中塑钢窗从13楼下落为真实情景分析。只能估算, 可转化为物理模型和物理情景过程。

师:解决实际问题, 我们可以先将其抽象为物理模型, 建立物理情景。

学生活动:填写表格。

如图, 质量为10 kg的塑钢窗从13楼落下, 每层楼高3 m, 请按要求填写下表. (g=10 m/s2)

师引导总结:选取不同的参考平面, 物体的重力势能的数值不同。 (高度)

对一个确定的过程, WG和△EP与参考面的选择无关 (高度差) ;

对一个确定的过程, WG是△EP的量度, 互为相反数。

师:对照表下落时重力做正功, 重力势能减小。重力势能的变化等于末态时的减初态的。若值是负值, 则说明是在减小。重力做了多少功, 重力势能变化数量相同。则有重力做功与重力势能的变化互为相反数。

师:可在黑板上理论推导。

三、小结

1.重力势能Ep=mgh (相对性:选零势能面)

2.重力做功的特点: (1) 与路径无关; (2) WG=Ep1-Ep2

3.重力做功是重力势能变化的量度:WG=-ΔEp

物体上升, 重力做负功, 重力势能增加。重力做了多少负功, 重力势能就增加多少。

物体下降, 重力做正功, 重力势能减小。重力做了多少正功, 重力势能就减小多少。

[课堂反馈]

1.一质量为5 kg的小球从4 m高处下落, 碰撞地面后弹起, 弹起的高度比下落高度低1 m, 求:小球下落过程重力做功多少?重力势能怎样变化?上升过程重力做功多少?重力势能怎样变化?

2.把大小相同的实心塑胶球和实心小钢球放在水平地面上, 设它们的半径为r, 塑胶球的质量为m1, 小钢球的质量为m2。试比较两球的重力势能的大小。

3.一条铁链长为2 m, 质量为10 kg, 放在水平地面上, 拿住一端提起铁链直到其全部离开地面瞬间, 物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?

篇4：重力势能和弹性势能学习例谈

一、对重力势能的理解

侧，关于重力势能，以下说法中正确的是（）。

A.某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的

B.重力势能为o的物体，不可能对别的物体做功

C，物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变

D.只要重力做功，重力势能一定变化

解析

由重力势能的表达式E₀=mgh可知，由于高度h具有相对性，重力势能的大小也具有相对性，即处于某个位置的某个物体，在选择不同的参考平面时，重力势能的大小也是不同的。

重力势能的大小具有相对性，其大小与参考平面的选取有关，所以重力势能为0的物体，是指物体处于参考平面上，并不能表明物体不具有做功的本领。如在地面上流动的一薄层水，若取地面为参考平面，则其重力势能为0，但当这些水流向更低处时仍可对别的物体做功。而且，重力势能为O的物体也可能具有动能，也能对别的物体做功。

物体的重力势能是由物体的重力和物体的高度共同决定的，只要物体的高度发生变化，物体的重力势能就一定发生变化。例如，当物体沿斜面匀速下滑时，高度减小，重力势能将减小。

重力的方向总是竖直向下的，重力做功时物体的高度肯定发生变化，重力势能也一定发生变化。

本题的正确选项为D。

点评

本题可根据重力势能的表达式、重力势能的决定因素、重力做功与重力势能变化的关系进行判断。

重力势能的大小是相对的，重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选取无关。重力做功是重力势能变化的量度，因此重力势能的变化量和重力做功的数值总是相等的。

二、重力做功与重力势能

例2运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（）。

A.阻力对系统始终做负功

B.系统受到的合外力始终向下

C.系统的重力势能始终在增加

D.任意相等的时间内重力做的功相等

解析

下降过程，阻力始终向上，所以选项A正确；加速下降，合外力向下，减速下降，合外力向上，选项B错误；下降过程，重力势能减小，选项C错误；下降过程中，任意相等的位移内，重力做的功相等，选项D错误。本题的答案为A。

点评

本题借助运动员跳伞时的两个过程，主要考查了功的概念、重力做功与重力势能的关系、合力方向与加速度方向的关系等，旨在考查同学们对基础知识的理解和应用。

三、对弹性势能的理解

例3 关于弹性势能，下列说法中正确的是（）。

A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能

B.任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变

C.物体只要发牛形变，就一定具有弹性势能

D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关

解析

发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能。所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变。物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，则物体就不具有弹性势能。弹簧的弹性势能除跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关。正确选项为AB。

点评

发生形变的物体不一定具有弹性势能，只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能。对此，同学们要有清醒的认识。

四、弹力做功的求解方法

例4 弹簧原长为Z。，劲度系数为k。用力把它拉到伸长量为l，拉力所做的功为W₁；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W₂。试求W₁与W₂的比值。

解法1（图像法）：拉力F与弹簧的伸长量L成正比，故其F-L图像是一条倾斜直线，如图1所示，直线下的相关面积表示功的大小。其中，线段OA下的三角形面积表示第一个过程中拉力所做的功W，，线段AB下的梯形面积表示第二个过程中拉力所做的功W₂。显然，两者面积之比为1：3，即Wl：W2=1：3。

解法2（计算法）：由于拉力做功增加了弹簧的弹性势能，故有：

所以，W₁与w₂的比值W₁：W₂=1/2kl²3/2kl²=1：3。

五、对几个物理量的辨析

例5 你认为弹簧的弹力和重力、弹簧弹力做的功和重力做的功、弹性势能与重力势能有哪些相同的地方和不同的地方？

解答：（1）比较弹簧的弹力和重力的异同应从力产生的原因、力的大小的决定因素人手。例如，对于一个确定的物体，它的重力大小是由物体到地心的距离决定的，也就是说物体的重力大小的决定因素是地球和物体的相对位置。弹簧弹力的大小，在弹簧确定之后，也是仅由它各部分之间的相对位置决定，各部分之间的相对位置变化时弹力也随之变化。由“相对位置”决定力的大小是弹簧弹力与重力的共性。

（2）比较弹簧的弹力做的功与重力做的功的异同，应从力的不同和相同之处人手，研究这两种力做功的特点和功的数值。例如，重力的功与路径无关，由初、末位置的高度差决定，弹簧弹力的功也与路径无关，只与弹簧初、末状态的长度有关。

篇5：高中物理重力势能教案设计

本节教材首先提出重力势能的基本定义，指出物体由于被举高而具有的能为重力势能，接着引出在物体被举高的过程中，伴随着重力做功，然后通过分析重力做功与路径无关的特点，推导得出重力势能的表达式。最后教材又安排了重力势能的相对性以及重力势能是与地球系统共有的特点这部分知识，以便完善和加深学生对重力势能的理解。

新教材在知识安排上与老教材相比有很大不同。老教材在给出“功是能量变化的量度”这一结论后探究重力做功与重力势能的变化关系，从而引出重力势能。而新教材对这一思想的引入采用的是逐渐渗透的方式。在对生活中生动实例的定性分析以后，引入重力做功，给出重力势能的表达形式，让学生在阶梯式的学习中自己寻找“功与能量”的关系。提升了学生对物理知识的兴趣，锻炼了学生的物理思维能力。

学生分析：

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图片视频等直观手段逐渐引入抽象的物理概念。

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。

教学目标分析：

知识目标

理解重力势能的概念，会用重力势能的表达式计算。

会推导重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。

知道重力势能的相对性。

技能目标

根据功能关系，推导出重力势能的表达式

学会从功能关系上解释和分析物理现象。

情感目标

渗透从对生活中有关物理现象的解释，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。渗透社会公德教育，让学生认识到高空抛物的危害。

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

重力做功与路径无关及重力势能的相对性。

教具准备：

Ppt课件，装沙的小桶，大小质量各异的3个小球

教学过程设计

步骤教师活动学生活动设计目的新课引入情景引入：

故事引入：在荒芜的海岛上，饥饿的小猴捡到了一个核桃，请同学们帮小猴想想，要怎样才能把核桃打开。

情景引入：纷飞的雪花一直是大家的最爱。我们爱它的白爱它的软，但是有时就是这看似温柔柔软的皑皑白雪却给我们带来灭顶之灾。——这就是雪崩。(出示幻灯片图片)

提问：为什么漂亮柔软的雪具有如此大的破坏力呢?是因为它具有潜在的能量，一有机会它就会把能量释放出来。我们把这种能量叫做重力势能。

定义：地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量，我们把这种能量叫做重力势能。?用EP表示。

学生可能的答案：用石头砸开;把核桃摔开等。让学生从生活实际中感受重力势能的存在，以及这种能量的普遍存在。新课教学重力做功

提问：我们知道物体由于被举高而具有的能叫重力势能。那么重力势能的大小与哪些因素有关呢?也就是什么样的物体具有较大的重力势能呢?大家可以根据自己的生活实际，大胆的做出猜测，并说说你的理由。

实验定性验证：(教师演示)

将大小相同，装有相同水的瓶子从不同高度下落，使其穿过蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。

将大小相同，装有不同水的瓶子从相同高度下落，使其穿进蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。

师：那么我们可不可以通过重力做功来寻找一下重力势能的具体表达式呢?请同学们计算一下三种情况下重力所做的功。

质量5kg的物体自由下落10米

质量5kg的物体从高10米倾角30度的斜面滑到斜面底端

质量为5kg的物体从高10米的不规则斜面下滑到底端

师：同学们观察上面三种情况下重力所做的功，发现他们有什么共同点和什么不同点吗?

师：通过上述的计算，我们可以得到这样一个结论：

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，而与物体运动路径无关。

即：WG=mgh1—mgh2

重力势能

从上式大家可以看出，mgh这样一个物理量它即与重力mg有关，又与物体所处的位置h有关，并且mgh随高度的增加而增大，随质量的增加而增大，符合我们对重力势能的猜测。因此，我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用Ep表示，即

Ep=mgh

1、重力做功与重力势能的变化 WG = mgh1-mgh2= Ep1 - Ep2

重力做功WG

(正、负)

重力势能Ep

(增加、减少)

重力做功和重力势能变化的关系

物体上升

负

增加

物体克服重力做的功等于重力势能的增加

物体下落

正

减少

重力做的功等于重力势能的减少

2.重力势能的相对性

师：请同学们讨论一下，将质量是2kg的小球放在2楼的地面上，该球的重力势能是多少?一直g取10米每二次方秒，每层楼高3米。

师：大家得到的答案不同，主要原因是大家选择的高度起点不同，也就是我们所说的参考平面不同。

从大家的计算可以看出，如果不选择参考平面，重力势能的值也是不确定的。所以选择参考平面应该是我们确定重力势能的第一步。

确定重力势能的方法：

选择参考平面——高度为0的面，也即重力势能为0的面。

在参考平面上方的物体高度为正值，重力势能也是正值;

在参考平面下方的物体高度为负值，重力势能也是负值。+、-表示重力势能的大小。

参考平面的选取是任意的，一般从研究问题的方便出发来选择，很多时候我们选地面为参考平面。

例题：如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m.请按要求填写下表.(g=9.8m/s )

参考平面

篇6：高中物理《重力势能》教案3

一、教学目标

1、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。

2、过程与方法

用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲手感受知识的建立过程。

3、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。

二、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。

三、教学难点

重力势能的系统性和相对性。

四、课时安排

1课时

五、教学过程

新课导入：

大家知道水力发电站是利用水来发电的，水是利用什么能来发电的呢？学习这节课后，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，我们就说这个物体具有能量。

从前面的学习中，我们知道功是能量变化的量度，某种能量形式的变化肯定对应着某个力做功。从初中的学习中我们又知道物体由于被举高而具有的能量就是重力势能，那么重力势能的变化就一定对应着重力做功，所以在研究重力势能之前，我们必须先研究重力做功的特点。

一．重力做功的特点

如图1，让学生写出几种情况下，物体从A→C，重力做的功：

h为A、B两点的高度差，设A的高度为h1，B的高度为h2，则h＝h1－h2。1．图A是物体由A做自由落体到B，再水平运动到C，容易得出此过程中，重力做功为mgh＝mgh1－mgh2； 2．图B是物体沿斜面由A滑到C，重力做功为：mgs·sinθ＝mgh＝mgh1－mgh2；

3．图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh＝mgh1－mgh2。

4．教师还可以从A到BC面，画任意路径让学生求重力做功，可以看出结论都为mgh＝mgh1－mgh2。让学生总结出规律。

板书：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

用心爱心专心 1 无关。

提问：其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关？回答是肯定的。可见，重力做功的特点不能乱用，要视具体力而定。同时提醒学生，今后学习中还会遇到做功具这个特点的力，让学生在今后遇到新的力时注意这个问题。

功的大小等于物重跟起点的高度mgh1的乘积与物重跟终点高度mgh2的乘积两者之差。猜想：物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积“mgh”，是一个具有特殊意义的物理量。

二．重力势能

1．重力势能的定义

请同学们阅读教材第11页至第12页“重力势能”一段，回答问题。问题1：课文怎样定义重力势能？

（我们把物理量mgh叫做物体的重力势能）问题2：为什么可以这样定义？

（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）

问题3:重力势能的表达式是什么？用文字怎么表达？（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。重力势能是标量，也是状态量，其单位为J）

2．重力做功与重力势能的关系

重力做功也可以写成WGEp1Ep

当物体下落时，重力做正功，WG0，可设Ep1Ep，这说明，重力做功，重力势能Ep减少，减少的值等于重力所做的功．

同理，当物体上升时，重力做负功，重力势能E增加，增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做负功也可以说成物体克服重力做功．

3．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． 4．重力势能的系统性

问题1：重力势能是谁具有的？

问题2：如果没有地球，有没有重力呢？问题3：那么重力势能是谁具有的呢？

在回答问题1时，可能开始还会有同学理解成重力势能是物体所具有的，当提到问题2时，同学们都知道如果没有地球就没有重力，从而顺理成章地得出重力势能是物体与地球组

用心爱心专心 2 成的系统共有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。

推广：不止是重力势能，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，或物体内部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．课堂小结：

1．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。

2．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=mgh.，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。

四．课堂练习：课本P13“问题与练习”第1题、第2题、第4题五．布置作业：课本P14“问题与练习”第3题五．板书设计四.重力势能

一．重力做功的特点：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

二．重力势能

1．重力势能的定义：EＰ＝mgh

2．重力做功与重力势能的关系：重力做功，重力势能Ep减少，减少的值等于重力所做的功；重力做负功，重力势能Ep增加，增加的值等于重力所做的功

3．重力势能的相对性 4．重力势能的系统性

篇7：重力势能教案

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：

欢迎各位老师踊跃投稿，稿酬丰厚邮箱：zxjkw@163.com

知识改变命运，学习成就未来

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.