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1、第七章 機(jī)械能守恒定律 第四節(jié) 重力勢能 【教學(xué)目標(biāo)】 一、知識與技能 1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進(jìn)行計(jì)算 2.理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān). 3.知道重力勢能的相對性.，會求重力做功和重力勢能的改變。 二、過程與方法 1.根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢能的表達(dá)式. 2.學(xué)會從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理形象. 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣. 【教學(xué)重點(diǎn)】 重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系. 【教學(xué)難點(diǎn)】

2、重力勢能的系統(tǒng)性和相對性 【教學(xué)課時】 1課時 【教學(xué)過程】 1、 新課導(dǎo)入 首先我們先來了解一下水力發(fā)電站是如何發(fā)電的，由于高處的水在重力的作用下，水由高處落下，此時水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，運(yùn)動的水流再帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)作將動能轉(zhuǎn)化為動能。 那么什么是重力勢能呢？ 在初中的時候，我們學(xué)過物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。那么重力勢能又與哪一些因素有關(guān)呢？ 重力勢能跟物體的質(zhì)量和高度都有關(guān)系，且物體的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢能就越大. 引入：那么，怎樣定量地表示重力勢能呢? 二、新課教學(xué) 舉例：把一個質(zhì)量為ｍ的物體豎直向上拋出，在它上升和下落的過程中，重

3、力分別做什么功?重力勢能如何變化? 上升過程中，物體克服重力做功(重力做負(fù)功)物體的重力勢能增大。 下落過程中，重力做正功，物體的重力勢能減小。 教師：我們學(xué)過了功和能之間的關(guān)系，我們知道力對物體做了多少功，物體的能量就將變化多少，那么同學(xué)們認(rèn)為重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關(guān)系? 學(xué)生：重力所做的功等于物體重力勢能的變化. (一)重力做的功 我們先來分析在以下情景中重力做功分別為多少。 圖1 如圖1，小球由h1的高度落到h2的高度，位移為h=h1-h2，所以重力所做的功為 WG=mgh==mg（h1-h2）=mgh1-mgh2 圖2 如圖2，

4、小球沿斜面從A點(diǎn)到運(yùn)動到C點(diǎn),位移為L， WG=mgLcosθ=mgh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2 圖3 如圖3，物體沿任意路徑運(yùn)動，我們可以把整個路徑分成很多很短的小段，每一小段都可以看成一個斜面設(shè)，設(shè)每個小斜面的高度差是Δh1，Δh2，Δh3，，那么每一個小斜面重力所做的功是mgΔh1，mgΔh2，mgΔh3，，所以通過整條路徑重力所做的功就等于重力在每一個小斜面上所做的功的代數(shù)和，即 WG=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+=mgh=mgh1-mgh2 所以分析表明：物體運(yùn)動時，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。重力做功的大小等

5、于物重跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與物重跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差。 (二)重力勢能 看起來，物體所受重力mg與它所處位置高度h的乘積mgh，是一個具有特殊物理意義的物理量。一方面與重力做功密切關(guān)系，另一方面隨著高度的增加而增加，隨著質(zhì)量的增加而增加，恰與勢能的基本特征一致。因此我們把物理量mgh叫做物體的重力勢能。 １.定義：物體由于處于一定的高度而具有的能量叫做重力勢能，物體的質(zhì)量越大，離地面越高，物體的重力勢能就越大。 2表達(dá)式：Ep=mgh 即物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積。 3.單位：焦耳，J。 4.標(biāo)量。 5.對重力勢能的理解 重力

6、勢能的相對性：物體的高度總是相對某個平面來說的，所以重力勢能也是相對于某個平面來說的，所以我們在講一個物體具有多少重力勢能時，我們先選擇一個參考平面，物體在這個參考平面上高度為零，重力勢能為零。 參考平面的選取是任意的，視處理問題的方便而定，一般可以選擇地面或者物體運(yùn)動所達(dá)到的最低點(diǎn)為參考平面。 如上圖所示，選擇二樓的地面為參考平面，二樓的物體相對參考平面高度為正值，具有正的重力勢能，表示物體的重力勢能比在參考平面上的具有的重力勢能大；一樓的物體相對參考平面高度為負(fù)值，具有負(fù)的重力勢能，表示物體的重力勢能比在參考平面上具有的的重力勢能小。 重力勢能的大小與零勢能參考平面的選取有關(guān)

7、，零勢能參考平面不同，同一點(diǎn)的重力勢能也不同。所以要比較重力勢能的大小時，應(yīng)該選擇同一個零勢能參考平面。 不管選取哪一個零勢能參考平面，ΔEp=EpB-EpA=-2mgh,重力勢能的變化量是不變的，所以重力勢能的變化具有絕對性，與零勢能參考平面的選取無關(guān)。 重力勢能的系統(tǒng)性：重力勢能是物體和地球所組成的系統(tǒng)共同具有的能量。重力勢能跟重力做功密切相關(guān)，而重力是地球與物體之間的相互作用力。也就是說，倘若沒有地球，就談不上重力。所以，嚴(yán)格說來，重力勢能是地球與物體所組成的這個物體“系統(tǒng)”所共有的，而不是地球上的物體單獨(dú)具有的。 (三)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 如圖所示，質(zhì)量為

8、m的物體自高度h1處的A點(diǎn)，落到高度為h2的B點(diǎn)。左圖只受重力的作用，右圖受到重力和阻力的共同作用。 重力做功：WG=mgh==mg（h1-h2）=mgh1-mgh2 A處的重力勢能：EpA=mgh1 B處的重力勢能：EpB=mgh2 重力勢能的變化量：ΔEp=EpB-EpA=mgh2-mgh1 兩種情況的重力勢能變化一樣，說明物體重力勢能的變化只與重力做功有關(guān)，與其它力做功無關(guān)。 當(dāng)重力對物體做正功時，物體的重力勢能減少，重力做做多少正功，重力勢能就減少多少；當(dāng)重力對物體做負(fù)功時，物體的重力勢能增加，重力做做多少負(fù)功，重力勢能就增加多少。 三、課堂小結(jié) 【板書設(shè)計(jì)】

9、 7.4重力勢能 1.重力做功的特點(diǎn)：只與初末位置的高度差有關(guān)，與路徑無關(guān) 2.重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量。 Ep=mgh 相對性→參考平面 3.重力勢能的變化量WG=-ΔEp 絕對性 【教學(xué)反思】 在初中階段只是定性的分析了重力勢能和那些因素有關(guān)，那么高中階段就要定量的表示重力勢能的大小，從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的轉(zhuǎn)變。上了這節(jié)課之后，感覺還差了從感性到理性的轉(zhuǎn)變，如果能夠?qū)胍粋€視屏，不僅能夠更加吸引學(xué)生的注意力，更能使他們對重力勢能有更深刻的理解。 講到重力勢能是標(biāo)量，但是有正、負(fù)的時候，可以類比溫度，正負(fù)表示的是大小；在講重力勢能的變化量，可以類比速度的變化量，都是由末狀態(tài)的量減去初狀態(tài)的量。從而使學(xué)生能夠更加容易理解，更加容易記住。