篇一：高一物理重力势能教案
重力势能
一、教学目标
1．理解重力势能的概念：
(1)知道什么是重力势能，强调“势”的含义。
(2)通过做功与能量关系，得到重力势能公式Ep＝mgh，知道在国际单位制中，
势能的单位是焦耳(J)；势能是标量。
(3)了解重力势能的相对性及势能差的不变性。
2．掌握重力做功特点及重力做功与重力势能变化的关系，应用其解决相关问题。
3．知道弹性势能及其相关因素。
二、重点、难点分析
1．本节重点是重力势能的表达，重力做功与重力势能变化的关系。
2．对于势能这种潜在做功能力的理解：一旦做了功，势能就发挥出来而减少了。
3．要强调重力做功与重力势能变化的相反量的关系，这在初学时很容易发生错误，所以应作为难点强调。
三、教具
投影仪及幻灯片(主要用于把课上要举的例题和图打出，节约时间和黑板空间)。
四、主要教学过程
(一)引入新课
我们已知道运动的物体具有动能，那么静止的物体是否有能量？我们又是如何知道它是否具有能量的呢？
根据学生的回答引出新课内容。
(二)教学过程设计
1．重力势能
利用刚才学生举的例子说明，被举高的重物一旦下落就可以做功，表明处于一定高度的重物“储存”着一种能量，这就是重力势能，即：重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量。
从重力势能的含义可以看出，它与物体的重力和高度有关，到底是什么关系呢？
2．重力势能公式
功是能量变化的量度，重力势能的变化也可用做功表示出来。例如，用一外力把一质量为m的物体匀速举高h，由于是匀速上升，物体的动能不变，外力举高物体做的功W＝mgh全部用于增加物体的重力势能。而此过程中克服重力做功亦为mgh，也就是克服重力做了多少功，就获得了多少重力势能。用Ep表示势能，
则处于高度h处的物体的重力势能为：
Ep＝mgh
即重力势能等于物体重力与高度的乘积。
从势能公式的指导可以看出，它与功一样，在国际单位制中的单位也是焦耳(J)，而且也是标量。它是由物体所处的位置状态决定的，所以与动能一样是状态量。
如图1，请学生分别写出以桌面和地面为零点的小球的重力势能：Ep1＝mgh1，Ep2＝mg(h1+h2)，可以看出，结果是与零点选取有关的，因此在表达重力势能时，
要指明势能零点的位置。再请学生写出两种零点选取情况下，小球落在桌面上和落在地面上时与初态的重力势能差：ΔEp1＝-mgh1·ΔEp2＝-mg(h1+h2)，这是与零
点选取无关的。可见，不论我们如何选择参照系，对于一物理过程，重力势能的改变是一定的。我们今后的学习中，更多地是研究某物理过程中重力势能的变化，这时我们就可以适当选择参照系使问题简化，而不会影响结果。
3．重力做功与重力势能的变化关系
(1)重力做功的特点
如图2，让学生写出几种情况下，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。教师还可从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。让学生总结出规律。板书：
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。
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。
(2)重力做功与重力势能的变化
教师将手中粉笔头竖直上抛，然后让学生分析其上升和下落过程中重力做功与重力势能的变化，如图3，可以看出，上升过程中，重力做功为-mgh，重力势能增加mgh；下落过程中，重力做功为mgh，重力势能减少mgh，(或称增加-mgh)，启发学生总结出如下结论：
重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功(或称克服重力做了多少功)，重力势能就增加多少。即重力做功等于重力势能的减少量。若用W。表示重力做功，Ep1表示初态的重力势能，Ep2表示末态的重力势能，则上述关系可
表达为：(板书)
WG＝Ep1-Ep2＝ΔEp。
提醒学生注意公式中两个势能的先后位置和ΔEp前负号的意义(-ΔEp指减少
量)。
4．弹性势能
(1)什么是弹性势能
通过举例看出，发生弹性形变的物体，在恢复形变时能对外界做功，所以它也具有一种潜在的能量，称之为弹性势能。
(2)弹性势能与什么因素有关？
以弹簧为例，引导学生得出弹性势能随弹簧劲度系数和形变量增大而增大的结论。对基础好的学生，还可引导其利用弹力与形变关系的函数图象(如图4)，求出弹力的功，从而得出弹性势能的定量表达式：Ep
5．例题讲解与讨论
例1．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？
解答：由位置1→2，重力做功-mgh，重力势能增大mgh；由位置2→3，重力做功mgh，重力势能减少mgh(增加-mgh)；由位置1→3，重力做功和势能变化均为零。
此例的目的是再次强化重力做功、重力势能的概念和计算
例2．如图6，光滑斜轨道下端与光滑圆周轨道相接。要使小球进入圆周轨道后能经过轨道最高点并不落下来，至少应使它从斜轨道上多高处由静止开始下滑？
解答：因所有轨道都光滑，所以小球运动过程中，只有重力做功，要使小球能经过轨道最高点而不下落，对小球此时速度有一下限，也就是此处动能有一下限，利用动能定理对小球从出发点到圆周轨道最高点的过程列式，有：
可以看出，利用重力做功的特点对全程列式可使问题大大简化。(可让分段列式同学提出自己的解答，然后比较优劣。)
例3．如图7所示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3m/s下滑。A点距弹簧上的挡板位置B的距离为AB＝4m，当物体到
达B后，将弹簧压缩到C点，最大压缩量为BC＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置D点，D点距A点为AD＝3m。求：物体跟斜面间的动摩擦因数。(g取10m/s2，弹簧及挡板质量不计
)
分析：此题一看上去似乎很繁，涉及到重力、弹力摩擦力做功的问题。其实认真分析一下就会发现，在物体从B→C又返回到B时，弹簧先做负功，又做了相等数量的正功。总功为零，即弹力功为零；而重力做功根据其特点，只考虑由A到D的高度差即可；摩擦力做功由于与路径有关，须认真计算物体在全程中的位移。可见，对不同性质的力做功要具体分析，才会既简化问题又避免发生错误。
利用动能定理对A→B→C→D全过程列式：
五、课堂小结
1．对势能的含义和表达式予以必要重复。
2．对重力做功的特点和重力做功与重力势能变化关系予以强调。
3．回忆上节动能定理。结合本节知识，让学生课下思考：动能定理可变成什么其他形式？又有什么意义？为以后讲功能关系和机械能守恒定律打下基础。
六、说明
1．不管是动能定理还是本节所讲的重力做功与重力势能变化的关系，都是过程量与状态量变化之间的关系。因此对过程分析和状态定位非常重要。教师应通过例题强调公式中每个符号的物理意义，不要把顺序搞错，以免给以后深入研究功能关系带来麻烦。
2．势能是一个较难理解的概念，学生在一节课内不易全面理解和掌握。因此本节没有给出有势力的概念，未通过有势力做功的特点来定义势能，而是直接
篇二：(新课标)2015年高中物理 第七章 第四节 重力势能教案 新人教版必修2
第四节 重力势能
教学目标：
（一）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。
（二）过程与方法
用所学功的概念推导重力作功与路径的关系，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。
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。
教学方法：
实验观察法、分析归纳法、讲练法。
教学用具：
铁球(大小、质量均不同)两个、透明玻璃容器、沙子、投影
片。
教学过程：
（一）引入新课
播放视屏：打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里。
总结：重锤把水泥桩打进地里，说明重锤对水泥桩做了功。据功和能的关系，既然重锤可以对水泥桩做功，表明重锤具有能。实际上重锤在下落过程中把重力势能转化为动能，再对水泥桩做功，把其打入地里。
过渡：在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。那 么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？本节课我们就来学习这个问题。
（二）新课教学
1、重力的功
投影教材上的图7.4－1，图7.4－2，图7.4－3，引导学生阅读教材“重力
的功”部分。一边阅读，一边在练习本上把推导过程写出来。通过推导重力在这几种不同情况下做的功，可以得出什么结论？
学生阅读教材，推导三种情况下重力做的功。选出代表发表自己的见解。
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，而跟物体运动的路径无关。WG?mgh1?mgh2。可见，物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。
2、重力势能
教师指导学生阅读教材“重力势能”一段，提出问题
（1）怎样定量表示物体的重力势能？
（2）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？
（3）重力势能的改变和重力作功之间的关系是怎样的？写出它们之间的关系式。 学生阅读教材，思考问题。选出代表发表自己的见解、列举实例。
如果学生列举实例有困难，教师可以给与指导和帮助，比如视屏中打桩机的例子等。也可以设计演示实验。如下：
［演示］在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个铁球分别从不同的高度释放，使其落到沙子中，观察铁球落入的深度.
［演示］把大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察它们落入沙子中的深度. 学生叙述实验现象：
①当铁球质量一定时，释放点越高，铁球落入沙子中越深；
②当释放高度一定时，铁球质量越大，铁球落入沙子中越深。
实验现象说明：
物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。
3、重力势能的相对性和系统性
教师引导学生阅读课文相关内容，投影阅读思考题：
（1）为什么说重力势能具有相对性？什么是参考平面？参考平面的选取是唯一确定的吗？
（2）选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是否相同？是否会影响有关重力势能问题的研究？
（3）如果物体在参考平面的上方，重力势能取什么值？表示什么含义？下方呢？
（4）为什么说“势能是系统所共有的”？
学生带着问题阅读教材。然后选出代表发言。
师生共同总结：
（1）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。
（2）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。
（3）对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面具有的重力势能要大。在参考平面下方的物体，高度是负值，物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。
（4）重力势能根重力有关，而重力是地球施加给物体的，没有地球，也就谈不上重力势能。可见，重力势能是“地球和物体”这个系统共有的。
4、典例探究
例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的问题
答案：CD.
例2、如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为
A、mgh
B、mgH C、mg(h+H) D、-mgh
解析：据题意知已选定桌面为参考平面，则小球在最高点时的高度为H
，
小球在桌面的高度为零，小球在地面时的高度为－h，所以小球落到地面时，它的重力势能为Ep=-mgh.
答案：D
例3、一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点，则下列说法中正确的是
A、沿AB面重力做功多
B、沿两个面重力做的功相同
C、沿AB面重力势能减少多
D、沿两个面减少的重力势能相同
答案：BD.
例4、起重机以g的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重4
机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？
g，物体上升高度h， 4
13据牛顿第二定律得mg-F=ma所以F=mg-ma=mg-m×g=mg 44解析：由题意可知起重机的加速度a=
方向竖直向上.
所以拉力做功WF = Fhcos0°=3mgh 4
重力做功WG=mghcos180°=-mgh
即物体克服重力做功为mgh
又因为 WG =Ep1-Ep2=-mgh
WG<0，Ep1<Ep2
即物体的重力势能增加了mgh
（三）课堂小结
让学生自己概括总结本节的内容并与同学交流。
（四）布置作业
完成“问题与练习”中的1－4题。
篇三：高一物理《重力势能》教案
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