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高中物理《重力势能》教案

高中物理《重力势能》教案
一、教学目标：
（一）知识与技能
1．理解重力势能的概念，强调“势”的含义，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和系统性。
（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。
二、教学重难点：
1.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。
2.教学难点：重力势能的相对性和系统性。
三、教学过程：
(一）新课引入
我们在追寻守恒量一节中找到了一个不变的量，并把它叫作能量。
对于能量是如何来定义或是量度的呢？我们物理学中是通过功能关系
来定义，并规定：功是能量转化的量度。实际上，物体做功的过程就
是能量转化的过程。比如：把一个质量为m的物块举高，物块要克服
重力做功的过程中，同时伴随着它的重力势能也在变化。这节课，我
们就从重力做功的角度来定量地研究重力势能的表达式。[板书：重力
势能]
(二)新课教学
1．重力做的功[板书]
提问1：前面我们提到恒力做功（除摩擦力外）有什么特点？如1，
小球在力F作用下由A点运动到B点过程中，力F做功怎么求？
(学生)答：恒力做功与物体运动的路径无关，只与初末位置有关。
力F做的功为：。
总结：对于给定的物体，其重力所做的功应该也有这个特点。
（1）重力做功的特点：
重力对物体做的功只跟它的起点和终点的位置有关,与物体运动的
路径无关。[板书]
提问2：怎么来证明呢？（让学生看书思考一下）
教师提示：如2所示，物体由A点沿三条不同的路径运动到B点
的过程中，重力做的功为多少？（这里用到了微元思想）
总结：在这个过程中，重力所做的功都为：，得证重力做功与其
运动路径无关，只与初末位置有关。
扩展：对于今后凡是碰到哪个力做功与路径无关，我们都可以引
入一个相应的`势能概念。
（2）重力做功的表达式：。
提问3：回过来看一看，既然功是能量转化的量度，表达式的右边
表示的是什么？
总结：表示的能量之差，、就应该是物体在初末位置所对应的能
量。也就是说就是我们寻找的重力势能的表达式。
2．重力势能[板书]
（1）定义：物体所受的重力与其所处的高度的乘积。
（2）表达式：。
（3）理解：①状态量，②标量，③单位：焦耳（J）。
（4）特点：
①具有相对性。因高度h具有相对性，重力势能也具有相对性。
提问4：对于讲桌上的粉笔盒，它所处的高度是多少？（等待学生
思考）
要确定高度就必须先确定一个参考平面。我们把所选的参考平面
认为势能为零。物体处在零势能面之上，就认为势能为正；处在零势
能面之下，就认为势能为负。
提问5：物体大小形状不能忽略时，它距参考平面的高度怎么来确
定？（等待学生思考）
物体大小形状不能忽略时，它距参考平面的高度应是物体重心到
参考面的高度。如3所示。
②重力势能有正负，正负表示大小。
③具有系统性。物体的重力是地球施加的，如果没有地球，就不
可能受到重力作用。重力势能应该归物体和地球所共有的。
例1如4所示，质量m=0.5kg的小球，从桌面以上高h1=1.2m
的A点下落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。
（1）在表格中的空白处按要求填入数据。
所选择的的参考平面
小球在A点的重力势能
小球在B点的重力势能
整个过程中小球重力做的功
整个下落过程中小球重力势能的变化
桌面
地面
（2）如果下落时有空气阻力，表格中的数据是否会改变？
3．重力势能与重力做功的关系[板书]
上面重力做功的表达式就可以写成：。
讨论：当重力做正功时，重力势能就要减小，即。当重力做负功
时，重力势能就要增加，即。
重力势能的变化定义为：。（与参考面的选取无关。）
提问6：我们发现例1中，整个过程中小球重力做的功与整个下落
过程中小球重力势能的变化成什么关系？
总结：重力势能的变化与重力做功的关系：。
例2质量为m的均匀链条长为L，开始放在光滑的水平桌面上时，
有的长度悬在桌面边缘，如5所示，松手后，链条滑离桌面，问从开
始到链条刚滑离桌面过程中重力势能变化了多少？
四、课堂小结：
1．重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关。
2．重力势能：。
3．重力势能具有相对性与系统性，具有正负且表示大小。
4．重力做功与重力势能变化的关系：。
五、作业布置：
课本66页问题与练习第2、4题。