1、 第四节 重力势能 教学设计设计思想重力势能这节课是学生第一次从定量的角度学习能量的具体表达形式。在以后的学习过程中，能量概念的重要性会被学生逐步认识到，因而本节课的内容具有非常重要的意义。就内容的呈现方式来看，本节课有探究课的特点。因而从教学的角度来看，宜采取师生互动、引导、启发的教学方式。教学目标知识与技能：1认识重力做功与路径无关的特点，在此基础上引出重力势能的概念，并会用重力势能的定义进行计算。2 理解重力做功与重力势能变化的关系。3 知道重力势能具有相对性。4 知道重力势能是物体和地球系统所共有。过程与方法：进一步渗透科学探究的几个要素。情感态度与价值观：培养学生勇于探索、勇于发现的
2、品质。教学重点1 重力势能的相对性。2 对势能为负的理解。教学难点1 理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算。2 理解重力做功与重力势能变化的关系。教学资源教材、图片、PPT教法设计引导式、启发式、探究式、分组讨论教学过程教师活动学生活动设计意图引入：瀑布和雪山都是美景，但是我们为什么不要靠得太近观赏？大家通过讨论知道：水或雪从较高的位置落下来，会将重力势能转化成动能，如果靠得太近易对人造成伤害。启事一则：一个鸡蛋的威力！从本章第一节我们已经听说了势能的概念，也知道势能与物体的位置有关。并且大家都知道物体由于被举高而且有的势能叫做重力势能。也就是说鸡蛋离地越高就意味着鸡蛋的重力势能越大
3、。可见重力势能是与高度有关的。究竟是什么关系呢？ 再问大家一个问题：若在天花板上不同的位置分别挂一个铅球和乒乓球，你从下面走的时候有什么不同的心理感受？联想到上面的问题，大家可以猜到：重力势能与物体的质量也有关系，并且在其它条件相同的情况下，质量越大的物体，它的重力势能也越大。那么重力势能与物体的质量究竟是什么关系？这也是我们这节课的研究目的之一。板书：重力势能那么，物体高度发生变化的同时，重力势能在发生变化，同时重力也在做功，看来重力势能和变化和重力做功是同时发生的，那么重力做功与重力势能的变化有什么关系呢？我们先来研究一下一重力做功的特点。PPT：课本图7.4-1我们一起来计算这个物体沿竖
4、直方向从高度为h1的地方运动到高度为h2的地方的过程中重力所做的功。PPT：课本图7.4-2我们接着来计算这个物体沿倾斜直线从高度为h1的地方运动到高度为h2的地方的过程中重力所做的功。PPT：课本图7.4-3我们最后来计算这个物体沿任意的曲线从高度为h1的地方运动到高度为h2的地方的过程中重力所做的功。如何计算第三幅中重力所做的功呢？受第二个图的启发，我们可以把曲线分割成若干小段，当分得足够小的时候，我们就可以认为每一段都是直线，这样求出重力在每一段上所做的功，再把所有的功相加，即得在这个过程中，重力所做的功。PPT：表达式：WG=mgh1+ mgh2+ mgh3+ =mg(h1+h2+h3
5、+) =mgh =mgh1-mgh2小结：从上面的计算我们可以看出：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，而跟物体的运动路径无关。只要重力做正功，物体的重力势能就减少；只要重力做负功，物体的重力势能就增加。这个结论与物体的运动形式无关，与物体的运动路径也无关。对比上面的表达式，可以看出：只要重力做正功，mgh这个量就减少，只要重力做负功，mgh这个量就增加。可见，mgh作为一个整体是一个有特殊意义的物理。这个量既与物体的质量有关，也与物体所处位置的高度有关。而这正与我们上面分析的重力势能的基本特征一致。所以我们就把mgh叫做物体的重力势能，通常用字母表示，即：板书：二重力势能
6、Ep=mgh重力势能是标量，它的单体与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳。有了重力势能的表达式，重力做功与重力势能的关系写为：板书：WG=Ep1-Ep2提问：我手里拿粉笔的高度是多少？可见，要想描述物体的高度先要确定一个参考平面，同样，确定一个物体的重力势能也要先确定一个参考平面。选定了参考平面之后，物体在参考平面上方则重力势能为正，在参考平面下方则重力势能为负。提高：+8J的物理意义是什么？-8J的物理意义是什么？+5J和-8J谁大？三重力做功与重力势能变化量的关系。WG=Ep1-Ep2=-Ep(1) WG0 重力做正功，Ep减少。(2) WG0重力做负功，Ep增加教师小结：可见：重力做功
7、实际上是与物体的重力势能的变化直接相关的。在实际问题中，人们关心的往往是重力势能的变化，谈物体在某位置的重力势能实际意义并不大。由于物体所处位置的高度具有相对性，这样与此相关的重力势能也具有相对性。那么，重力势能的变化有没有相对性呢？（分组练习）课本练习3师生小结：1 物体在某位置所具有的重力势是相对的，与参考平面的选择有关系。2 物体从一个位置运动到另一个位置的过程中（物体在两个位置的重力势能的变化）是与参考平面的选择无关的。（提问：与什么有关？）板书：重力势能的相对性提问：1 物体在某个位置的重力势能是否有可能为负？物理意义是什么？2 物体在两个位置间重力势能的变化是否可能为负？物理意义是
8、什么？要求学生举例说明。教师阐述：重力势能是物体和地球系统所共有。课堂小结：通过本节课的学习，我们对重力做功的特点有了一定的了解，在此基础上引进了重力势能的定量表达式。进一步得到了重力做功与重力势能改变之间的关系，并体会了重力势能的相对性。课后思考：1 P65，说一说作业：课后练习2、4。讨论，得出结论学生思考回答学生分别计算三种情况下重力所做的功。分组讨论，得出结论分组讨论，举例说明。引导学生知道同一个物体被举得越高，重力势能就越大。通过日常生活经验，使学生知道重力势能与物体的质量以及所处位置的高度有关。让学生通过计算知道重力做功的特点。通过重力做功的表达式来寻找符合重力势能基本特征的物理量。让学生理解重力势能是相对的，是个标量，正负代表大小。使学生理解重力势能是相对的，但重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选取无关。板书设计1.重力做功的特点2.重力势能3.重力做功与重力势能改变的关系