教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)

1、理解重力熱能的概念，會用重力勢的定義進行計算。

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。

4、了解彈性勢能。

能力目標(biāo)

1、根據(jù)功和能的關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢能的表達式；

2、學(xué)會從功和能的關(guān)系上解釋和分析物理形象。

德育目標(biāo)

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

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

重力勢能的系統(tǒng)性和相對性

教學(xué)方法

實驗觀察法、分析歸納法、講練法

教學(xué)用具

鐵球（大小、質(zhì)量均不同的兩個）、透明玻璃容器、沙子、投影片

課時安排

1課時

導(dǎo)入新課

打樁機的重錘從高處落下時，可以把水泥打進地里，為什么？

學(xué)生：因為重錘具有重力勢能。

教師那么什么是重力勢能？

學(xué)生：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。

演示實驗：

在一個透明的玻璃容器內(nèi)裝上沙子。

實驗一：用一個鐵球從不同高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度。

實驗二：用大小不同的兩鐵球從同一高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度。

學(xué)生回答觀察的現(xiàn)象：

在實驗一中，鐵球的釋放高度越大，鐵球落在沙子中的深度越大。

在實驗二中，質(zhì)量大的鐵球落在沙子中的深度越大。

教師：通過上述演示，我們可以定性得到：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，怎樣定時地表示重力勢能呢？

板書課題：重力勢能

新課教學(xué)

（一）重力勢能：

1、教師舉例：

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，，重力分別做什么功？重力勢能如何變化？

學(xué)生：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，重力勢能減小。

教師：我們前邊學(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的重力勢能的變化。

2、上邊我們定性分析了重力所做的功等于物體重力勢能的變化，下邊我們再來分析一個例子：

①用投影片出示問題：

質(zhì)量為m的物體從高度為h₁的A點下落到高度為h₂的B點，重力所做的功為多少？

②學(xué)生求解得到：

重力所做的功為：W_G=mg△h=mg(h₁- h₂)

③教師：前邊我們結(jié)合功和能的關(guān)系分析得到重力所做的功等于物體重力勢能的變化，而我們經(jīng)過推導(dǎo)又得到重力所做的功等于mgh這個量的變化，所以在物理學(xué)中就用mgh這個式子來表示物體的重力勢能。

板書：Ep=mgh

④推導(dǎo)重力勢能的單位：J

1kg.m/s².m=1Nm=1J

重力勢能的單位是焦耳，并把上述板書補充完整。

⑤重力勢能是標(biāo)量。

3、據(jù)重力做功與重力勢能變化之間的關(guān)系進行討論：

①教師：我們用Ep₁=mgh₁來表示物體在初位置的重力勢能，用Ep₂=mgh₂來表示物體在末位置的重力勢能，則W_G= Ep₁-Ep₂

②學(xué)生討論得到：

當(dāng)物體由高處向低處運動時，h₁>h₂,W_G>0，∴Ep₁>Ep₂

當(dāng)物體由低處向高處運動時，h₁2,W_G<0，∴Ep₁2

③教師總結(jié)：重力做正功時，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力所做的功。

物體克服重力做功（重力做負(fù)功時，重力勢能增加，增加的重力勢能等于物體克服重力所做的功。

4、討論：如圖所示，物體從高為h1處運動到高為處時，運動的路徑有無數(shù)條，討論在這此運動過程中，重力所做的功是否相同。

學(xué)生：重力所做的功相同，因為重力所做的功等于重力勢能的減少量，而重力勢能的減少量mg(h₁- h₂)是一定的。

教師：由此得到：重力所做功只跟物體的初位置的高度和末位置的高度有關(guān)，跟物體運動的路徑無關(guān)。

（二）重力勢能的相對性

教師：有一個物體放在三樓頂，每層樓高h(yuǎn)，則該物體的重力勢能為多大？

學(xué)生：3mgh、mgh、2mgh。

教師：同一個物體的重力勢能，為什么會有三個不同數(shù)值呢？

學(xué)生：由于所選高度的起點不同而造成的。

教師：我們把所選高度的起點處的平面叫參考平面，第一位同學(xué)以一樓地面為參考水平面得到物體的重力勢能為3mgh，第二位同學(xué)是以三樓地面為參考平面，則物體的重力勢能為mgh，同理第三位同學(xué)是以二樓地面為參考平面，得到的重力勢能為2mgh。

板書：①參考平面的選取是任意的；

②選取的參考平不同，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的；

③通常選地面為參考平面。

對于重力勢能，其大小由地球和地面上物體的相對位置決定，得到：

勢能也叫位能。

勢能具有系統(tǒng)性：重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的.

鞏固訓(xùn)練

1、關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法正確的是( )

A、當(dāng)重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少；

B、物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加；

C、地球上物體一個物體的重力勢能都有一個確定值；

D、重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)。

2、物體在運動過程中，克服重力做功為50J，則( )

A、重力做功為50J；

B、物體的重力勢能一定增加了50J；

C、物體的動能一定減少50J；

D、重力做了50J的負(fù)功。

3、以40m/s的初速度豎直向上拋出一個物體，經(jīng)過t秒后，物體的重力勢能是動能的3倍，g=10m/s²，則t的大小為( )

A、2秒； B、3秒； C、4秒； D、5秒。

小 結(jié)

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了：

1、勢能由物體間的相互作用而產(chǎn)生，由它們的相對位置而決定。

2、勢能是標(biāo)量，單位是焦耳。

3、重力對物體所做的功與物體的運動路徑無關(guān)，只跟物體運動的始末位置有關(guān)，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢能之差。

4、重力勢能是地球和地面上的物體共同具有的，一個物體的重力勢能的大小與參考平面的選取有關(guān)。

板書設(shè)計

（一）重力勢能

1、物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積。

2、重力勢能是標(biāo)量，是狀態(tài)量。單位：焦（J）

3、重力勢能是物體和地球共有的，常稱為物體的重力勢能。

4、重力勢能是具有相對性（相對于參考平面）

5、重力做功與路徑無關(guān)，與初、末位置有關(guān)。