一、教學目標

1．理解重力勢能的概念：

（1）知道什么是重力勢能，強調(diào)“勢”的含義。

（2）通過做功與能量關(guān)系，得到重力勢能公式Ep=mgh，知道在國際單位制中，勢能的單位是焦耳（J）；勢能是標量。

（3）了解重力勢能的相對性及勢能差的不變性。

2．掌握重力做功特點及重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，應(yīng)用其解決相關(guān)問題。

二、重點、難點分析

1．本節(jié)重點是重力勢能的表達，重力做功與重力勢能變化的關(guān)系。

2．對于勢能這種潛在做功能力的理解：一旦做了功，勢能就發(fā)揮出來而減少了。

3．要強調(diào)重力做功與重力勢能變化的相反量的關(guān)系，這在初學時很容易發(fā)生錯誤，所以應(yīng)作為難點強調(diào)。

三、教具

投影儀及幻燈片（主要用于把課上要舉的例題和圖打出，節(jié)約時間和黑板空間）。

四、主要教學過程

（一）引入新課

我們已知道運動的物體具有動能，那么靜止的物體是否有能量？我們又是如何知道它是否具有能量的呢？

根據(jù)學生的回答引出新課內(nèi)容。

（二）教學過程設(shè)計

1．重力勢能

利用剛才學生舉的例子說明，被舉高的重物一旦下落就可以做功，表明處于一定高度的重物“儲存”著一種能量，這就是重力勢能，即：重力勢能是由于物體處于一定高度而具有的能量。

從重力勢能的含義可以看出，它與物體的重力和高度有關(guān)，到底是什么關(guān)系呢？

2．重力勢能公式

功是能量變化的量度，重力勢能的變化也可用做功表示出來。例如，用一外力把一質(zhì)量為m的物體勻速舉高h，由于是勻速上升，物體的動能不變，外力舉高物體做的功W=mgh全部用于增加物體的重力勢能。而此過程中克服重力做功亦為mgh，也就是克服重力做了多少功，就獲得了多少重力勢能。用Ep表示勢能，則處于高度h處的物體的重力勢能為：

Ep＝mgh

即重力勢能等于物體重力與高度的乘積。

從勢能公式的指導(dǎo)可以看出，它與功一樣，在國際單位制中的單位也是焦耳（J），而且也是標量。它是由物體所處的位置狀態(tài)決定的，所以與動能一樣是狀態(tài)量。

如圖1，請學生分別寫出以桌面和地面為零點的小球的重力勢能：Ep₁=mgh₁，Ep₂=mg（h₁＋h₂），可以看出，結(jié)果是與零點選取有關(guān)的，因此在表達重力勢能時，要指明勢能零點的位置。再請學生寫出兩種零點選取情況下，小球落在桌面上和落在地面上時與初態(tài)的重力勢能差：△Ep₁=-mgh₁，△Ep₂=-mg（h₁＋h₂），這是與零點選取無關(guān)的�？梢姡�不論我們?nèi)绾芜x擇參考系，對于一物理過程，重力勢能的改變是一定的。我們今后的學習中，更多地是研究某物理過程中重力勢能的變化，這時我們就可以適當選擇參考系使問題簡化，而不會影響結(jié)果。

3．重力做功與重力勢能的變化關(guān)系

（1）重力做功的特點

如圖2，讓學生寫出幾種情況下，物體從AC，重力做的功：

圖A是物體由A做自由落體到B，再水平運動到C，容易得出此過程中，重力做功為mgh；圖B是物體沿斜面由A滑到C，重力做功為：mgs·sinθ=mgh；圖C是物體沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面組成，利用圖B的結(jié)論可以得出，重力做功也為mgh。教師還可從A到BC面畫任意路徑讓學生求重力做功，可以看出結(jié)論都為mgh。讓學生總結(jié)出規(guī)律。板書：

重力做功與路徑無關(guān)，只與物體起點和終點位置的高度差有關(guān)。

提問：其他力（比如摩擦力）做功是否與路徑有關(guān)？回答是肯定的。可見，重力做功的特點不能亂用，要視具體力而定。同時提醒學生，今后學習中還會遇到做功具這個特點的力，讓學生在今后遇到新的力時注意這個問題。

（2）重力做功與重力勢能的變化

教師將手中粉筆頭豎直上拋，然后讓學生分析其上升和下落過程中重力做功與重力勢能的變化，如圖3，可以看出，上升過程中，重力做功為-mgh，重力勢能增加mgh；下落過程中，重力做功為mgh，重力勢能減少mgh，（或稱增加-mgh），啟發(fā)學生總結(jié)出如下結(jié)論：

重力做多少正功，重力勢能就減少多少；重力做多少負功（或稱克服重力做了多少功），重力勢能就增加多少。即重力做功等于重力勢能的減少量。若用WG表示重力做功，E_p1表示初態(tài)的重力勢能，E_p2表示末態(tài)的重力勢能，則上述關(guān)系可表達為：

W_G= E_p1- E_p2= -△Ep

提醒學生注意公式中兩個勢能的先后位置和△Ep前負號的意義（-△Ep指減少量）。