4.34.34.34.3重力势能重力势能 宜宾市四中宜宾市四中 李会连李会连1相关知识2教材分析教材分析学情分析学情分析教学重难点教学重难点教法学法教法学法145说说节节环环课课教学程序教学程序63教学目标教学目标2相关知识1教材分析教材分析1重力势能是机械能的重要组成部分，它被安排在教科版必修重力势能是机械能的重要组成部分，它被安排在教科版必修2第第四章第三节。在学习本章第一节功的时候已经向学生传达了一四章第三节。在学习本章第一节功的时候已经向学生传达了一个重要思想：功是能量转化的量度，紧接着第三节便以这个思个重要思想：功是能量转化的量度，紧接着第三节便以这个思想为指导，从定性到定量地探究重力做功与重力势能变化的关想为指导，从定性到定量地探究重力做功与重力势能变化的关系，因此本节具有承上的作用。本节的讲解也为下节学生探究系，因此本节具有承上的作用。本节的讲解也为下节学生探究动能定理提供了思路、本节中重力做功与重力势能的变化之间动能定理提供了思路、本节中重力做功与重力势能的变化之间的关系是学习的关系是学习“机械能守恒定律机械能守恒定律”的必备知识。因此，本节教的必备知识。因此，本节教材也具有启下的作用。材也具有启下的作用。3相关知识1学情分析学情分析21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。的学习重力势能。2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。判断重力势能的变化。3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。思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系。4相关知识教学目标教学目标3知识与技能目标：知识与技能目标：1理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算 重力势能。重力势能。 2掌握重力做功的特点掌握重力做功的特点,理解重力做功与重力势能的关理解重力做功与重力势能的关系系.3.知道重力势能具有相对性和系统性。知道重力势能具有相对性和系统性。根据上述教材结构与内容分析，依据课程标准，考虑到学生已有的认知结构、心理特征 ，制定如下教学目标：5相关知识教学目标教学目标3过程与方法目标：过程与方法目标：1通过对生活事件的观察通过对生活事件的观察,培养学生用物培养学生用物理思想解决实际问题的能力。理思想解决实际问题的能力。 2体会用体会用“实验法实验法”和和“理论推导理论推导”相相互验证研究问题的方法互验证研究问题的方法 。3.学会用数学思想分析和研究物理问题的学会用数学思想分析和研究物理问题的方法方法.6相关知识教学目标教学目标3情感、态度、价值观：情感、态度、价值观：渗透从对生活中有关物理现象的观察，得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到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。自然规律的兴趣。 7相关知识教学重难点教学重难点4运用功能关系导出重力势能的定义式，理解重力做功与运用功能关系导出重力势能的定义式，理解重力做功与重力势能变化的关系重力势能变化的关系本着课程标准，根据自己以往的学习和教学经验，在了解学生学习特点的基础上，确立了如下的教学重点、难点。重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。 重点重点难点难点8相关知识教法学法教学方法：教学方法： 本节课主要采用有情景教学法，实验探究和理论本节课主要采用有情景教学法，实验探究和理论探究结合法、讨论法等教学方法。探究结合法、讨论法等教学方法。学习方法：学习方法： 为适应高一学生认知特征和思维发展水平，在本为适应高一学生认知特征和思维发展水平，在本节课教学中，通过引导学生观察，理论推导，节课教学中，通过引导学生观察，理论推导，合合作作探究、归纳，得出结论，在其中渗透物理学的探究、归纳，得出结论，在其中渗透物理学的分析问题和解决问题的方法，分析问题和解决问题的方法，使学生受到使学生受到自主自主学学习方法的训练习方法的训练。9相关知识2新课导入（图片）新课导入（图片）新课教学新课教学134教教程程过过学学课堂练习课堂练习小结小结55作业布置作业布置10相关知识看的过程中注意观察其中包含的物理现象？看的过程中注意观察其中包含的物理现象？新课导入新课导入11相关知识看的过程中注意观察其中包含的物理现象？看的过程中注意观察其中包含的物理现象？新课导入新课导入12相关知识 老师总结：物体由于被举高而具有的能量叫物体由于被举高而具有的能量叫重力势能学生知道了重力势能的概念，那么重力势能学生知道了重力势能的概念，那么就激发了想进一步知道就激发了想进一步知道重力势能的大小与什么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢有关，又如何定量表示呢? ?从而引出主题，从而引出主题，本节本节课我们就来学习这个问题课我们就来学习这个问题具体形象的图片画面来具体形象的图片画面来支持学生的抽象思维。支持学生的抽象思维。【思考】【思考】为什么高空落下的为什么高空落下的物体会有这么大的威力？物体会有这么大的威力？学生思考讨论回答：这是因为物体一旦处在一定高度，就具有了一定的能量。而当它从所处的高度落下时，这些能量就会以做功的形式释放出来。13相关知识小实验：小实验：实验一：实验一：相同质量的钢珠，从不同高度下落。相同质量的钢珠，从不同高度下落。实验二：实验二：不同质量的钢珠，从同一高度下落。不同质量的钢珠，从同一高度下落。学生观察后得出结论：学生观察后得出结论：学生活动：体会实验验证问题的方法学生活动：体会实验验证问题的方法实验一：质量一定时，高度越高，重力势能越大。实验一：质量一定时，高度越高，重力势能越大。实验二：高度一定时，质量越大，重力势能越大实验二：高度一定时，质量越大，重力势能越大让学生初步得出重力势能的定性关系。让学生初步得出重力势能的定性关系。14相关知识 请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功15相关知识第一种情况第一种情况重力做的功重力做的功：WGmgh =mgh1mgh2物体物体竖直竖直下落下落 从从 A A 到到 B BAhBh1h216相关知识第二种情况第二种情况重力做的功重力做的功：物体沿斜线运动物体沿斜线运动 从从 A A 到到 C CAChLh1h2WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh217相关知识第三种情况第三种情况重力做的功重力做的功：WGmgh1mgh2 mg(h1 h2 ) mgh mgh1mgh218相关知识总结以上三种情况的结论，自然就得出重力做功的特点，同时引出重力势能的定量计算式。19相关知识一、重力做功的特点：一、重力做功的特点： 1、物体运动时，重力对它做的功只跟它、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，而跟物体运动的的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。路径无关。不论光滑路径还是粗糙路径，也不论光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，只要初末状不论是直线运动还是曲线运动，只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同态的高度差相同，重力做的功就相同 2、“ mgh”是一个具有特殊意义的物理量。是一个具有特殊意义的物理量。 这是因为这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一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恰与势能的基本特征一致。化而变化恰与势能的基本特征一致。WGmgh=mgh1mgh220相关知识 例： 一质量为一质量为5kg5kg的小球从的小球从5m5m高高处下落处下落, , 碰撞地面后弹起碰撞地面后弹起, , 每次弹起的每次弹起的高度比下落高度低高度比下落高度低1m, 1m, 求求: :小球从下落小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多到停在地面的过程中重力一共做了多少功少功? ? (g=9.8m/s2)解: 小球下落高度为小球下落高度为5m5mWG G=mg h =245 J21相关知识 1、物体的重力势能等于它所受到的重力与所、物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积处高度的乘积二二. .重力势能重力势能2、公式：、公式： Ep=mgh3、在国际单位制中的单位：焦耳、在国际单位制中的单位：焦耳(J)1 J=1 kgms-2m=1 Nm4、重力势能是、重力势能是标量标量，状态量。，状态量。22相关知识 又进一步通过物体高度变化时，重力做正功、负功使物体重力势能减少、增加，得出重力做功和重力势能变化关系。23相关知识 WG=Ep1-Ep25 5、重力做功与重力势能变化关系、重力做功与重力势能变化关系即即如果重力做正功，重力势能减少，减少的如果重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力对物体做的功重力势能等于重力对物体做的功。即如果重力做负功，重力势能增加，增加即如果重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力做的功。的重力势能等于物体克服重力做的功。（1 1）当物体由高处向低处运动时，）当物体由高处向低处运动时，h h1 1hh2 2，W WG G00，所以，所以E EP1P1EEP2P2。（2 2）当物体由低处向高处运动时，）当物体由低处向高处运动时，h h1 1hh2 2，W WG G00，所以，所以E EP1P1EEP2P2。24相关知识三、重力势能的相对性三、重力势能的相对性1、参考平面：、参考平面：重力势能总是相对于某个水平面来重力势能总是相对于某个水平面来说的，说的，这个水平面叫参考平面。在参考平面，重力这个水平面叫参考平面。在参考平面，重力势能为势能为0.【讨论】【讨论】1.1.一个重为一个重为10N10N的花盆放在二楼的窗台的花盆放在二楼的窗台上，其中窗台高上，其中窗台高1 1米，每层楼高米，每层楼高4 4米，问花盆的米，问花盆的重力势能是多少？重力势能是多少？ 教师创设实例，学生思考分析，教师辅导总结重力势能的相对性及重力势能的系统性。 25相关知识例：如图，质量例：如图，质量0.5kg0.5kg的小球，从桌面以上的小球，从桌面以上h h1 1=1.2m=1.2m的的A A点落到地面的点落到地面的B B点，桌面高点，桌面高h h2 2=0.8m=0.8m请按要求填请按要求填写下表写下表(g=10m/s(g=10m/s2 2) )参考参考平面平面小球在小球在A点重点重力势能力势能小球在小球在B点重点重力势能力势能下落过程下落过程小球重力小球重力做功做功下落过程下落过程小球重力小球重力势能变化势能变化桌面桌面地面地面 -4J 6J10J010J10J-10J-10Jh1h2AB 选取不同的参考平面选取不同的参考平面, ,物体的重力势能物体的重力势能的数值不同。的数值不同。 对一个确定的过程，对一个确定的过程，W WG G和和EEP P与参考平与参考平面的选择无关。面的选择无关。2026相关知识3、重力势能的相对性：、重力势能的相对性：选择不同的参考平面，物体的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面而有所不同。4、对选定的参考平面而言，上方物、对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力势能也是正体的高度是正值，重力势能也是正值；下方物体的高度是负值，重力值；下方物体的高度是负值，重力势能也是负值。重力势能为负，表势能也是负值。重力势能为负，表示物体在这个位置具有的重力势能示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。比在参考平面上具有的重力势能少。重力势能的正负表示大小！重力势能的正负表示大小！重力势能：重力势能：3 J 5 J27相关知识课堂练习课堂练习作用：巩固新知，强化记忆作用：巩固新知，强化记忆28相关知识 A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功物体做功 B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零于零 C.在不同高度将某一物体抛出，落地时重力在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等势能相等 D相对不同的参考平面，物体具有不同数值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的重力势能，但并不影响研究有关重力势能1 1、关于重力势能的几种理解，正确的是、关于重力势能的几种理解，正确的是 ( ) ( )D巩固提升练习练习129相关知识【讨论】那么重力势能是谁具有的呢【讨论】那么重力势能是谁具有的呢? ? 四、重力势能的系统性四、重力势能的系统性 严格说来，重力势能是地球和物体所严格说来，重力势能是地球和物体所组成的这个物体组成的这个物体“系统系统”所共有的，而不所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。是地球上的物体单独具有的。 平常所说的平常所说的“物体物体”的重力势能，只是的重力势能，只是一致习惯简化的说法。一致习惯简化的说法。30相关知识 A.重力势能只跟物体所处的初、末位置有关，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，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重力势能的变化量等于重力对物体做的功2.2.下列关于重力势能的说法，正确的是下列关于重力势能的说法，正确的是 ( ) ( )B巩固提升练习练习231相关知识练习练习31、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量量( ) A.都具有不同的数值都具有不同的数值 B.都具有相同的数值都具有相同的数值 C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值前者具有相同的数值，后者具有不同的数值 D.前者具有不同的数值，后者具有相同的数值前者具有不同的数值，后者具有相同的数值 D D巩固提升32相关知识一、重力做功特点：与起点和终点的位置有关一、重力做功特点：与起点和终点的位置有关与物体的路径无关与物体的路径无关二、重力势能：物体的重力势能等于它所受的二、重力势能：物体的重力势能等于它所受的 重力和所处高度的乘积重力和所处高度的乘积Ep=mgh三、重力势能的相对性三、重力势能的相对性 重力势能与参考平面的选取有关但重力势重力势能与参考平面的选取有关但重力势 能的变化量与参考平面的选取无关能的变化量与参考平面的选取无关四、重力势能的系统性四、重力势能的系统性 势能是物体和地球所共有的势能是物体和地球所共有的 33相关知识板书设计 重力势能一.重力做功的特点：重力做功只与初末位置的高度差有关，与路径无关二.重力势能1.内容：2.公式：Ep=mgh3.标量，状态量4. 重力势能与重力做功的关系5.性质：相对性和系统性WG = Ep1 - Ep2 34相关知识 谢 谢35相关知识