高中物理《重力勢能》教案

一、教學目標：

（一）知識與技能

1．理解重力勢能的概念，強調“勢”的含義，會用重力勢能的定義進行計算。

2．理解重力勢能的變化和重力做功的關係，知道重力做功與路徑無關。

3．知道重力勢能的相對性和系統性。

（二）過程與方法

用所學功的概念推導重力做功與路徑的關係，親身感受知識的建立過程。

（三）情感、態度與價值觀

滲透從對生活中有關物理現象的觀察，得到物理結論的方法，激發和培養學生探索自然規律的興趣。

二、教學重難點：

1.教學重點：重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關係。

2.教學難點：重力勢能的相對性和系統性。

三、教學過程：

(一）新課引入

我們在追尋守恆量一節中找到了一個不變的量，並把它叫作能量。對於能量是如何來定義或是量度的呢？我們物理學中是透過功能關係來定義，並規定：功是能量轉化的量度。實際上，物體做功的過程就是能量轉化的過程。比如：把一個質量爲m的物塊舉高，物塊要克服重力做功的過程中，同時伴隨着它的重力勢能也在變化。這節課，我們就從重力做功的角度來定量地研究重力勢能的表達式。[板書：重力勢能]

(二)新課教學

1．重力做的功[板書]

提問1：前面我們提到恆力做功（除摩擦力外）有什麼特點？如1，小球在力F作用下由A點運動到B點過程中，力F做功怎麼求？

(學生)答：恆力做功與物體運動的路徑無關，只與初末位置有關。力F做的.功爲：。

總結：對於給定的物體，其重力所做的功應該也有這個特點。

（1）重力做功的特點：

重力對物體做的功只跟它的起點和終點的位置有關,與物體運動的路徑無關。[板書]

提問2：怎麼來證明呢？（讓學生看書思考一下）

教師提示：如2所示，物體由A點沿三條不同的路徑運動到B點的過程中，重力做的功爲多少？（這裏用到了微元思想）

總結：在這個過程中，重力所做的功都爲：，得證重力做功與其運動路徑無關，只與初末位置有關。

擴展：對於今後凡是碰到哪個力做功與路徑無關，我們都可以引入一個相應的勢能概念。

（2）重力做功的表達式：。

提問3：回過來看一看，既然功是能量轉化的量度，表達式的右邊表示的是什麼？

總結：表示的能量之差，、就應該是物體在初末位置所對應的能量。也就是說就是我們尋找的重力勢能的表達式。

2．重力勢能[板書]

（1）定義：物體所受的重力與其所處的高度的乘積。

（2）表達式：。

（3）理解：①狀態量，②標量，③單位：焦耳（J）。

（4）特點：

①具有相對性。因高度h具有相對性，重力勢能也具有相對性。

提問4：對於講桌上的粉筆盒，它所處的高度是多少？（等待學生思考）

要確定高度就必須先確定一個參考平面。我們把所選的參考平面認爲勢能爲零。物體處在零勢能面之上，就認爲勢能爲正；處在零勢能面之下，就認爲勢能爲負。

提問5：物體大小形狀不能忽略時，它距參考平面的高度怎麼來確定？（等待學生思考）

物體大小形狀不能忽略時，它距參考平面的高度應是物體重心到參考面的高度。如3所示。

②重力勢能有正負，正負表示大小。

③具有系統性。物體的重力是地球施加的，如果沒有地球，就不可能受到重力作用。重力勢能應該歸物體和地球所共有的。

例1 如4所示，質量m=0.5kg的小球，從桌面以上高h1=1.2m的A點下落到地面的B點，桌面高h2=0.8m。

（1）在表格中的空白處按要求填入數據。

所選擇的的參考平面

小球在A點的重力勢能

小球在B點的重力勢能

整個過程中小球重力做的功

整個下落過程中小球重力勢能的變化

桌面

地面

（2）如果下落時有空氣阻力，表格中的數據是否會改變？

3．重力勢能與重力做功的關係[板書]

上面重力做功的表達式就可以寫成：。

討論：當重力做正功時，重力勢能就要減小，即。當重力做負功時，重力勢能就要增加，即。

重力勢能的變化定義爲：。（與參考面的選取無關。）

提問6：我們發現例1中，整個過程中小球重力做的功與整個下落過程中小球重力勢能的變化成什麼關係？

總結：重力勢能的變化與重力做功的關係：。

例2 質量爲m的均勻鏈條長爲L，開始放在光滑的水平桌面上時，有的長度懸在桌面邊緣，如5所示，鬆手後，鏈條滑離桌面，問從開始到鏈條剛滑離桌面過程中重力勢能變化了多少？

四、課堂小結：

1．重力做功的特點：與路徑無關，只與起點和終點的高度差有關。

2．重力勢能：。

3．重力勢能具有相對性與系統性，具有正負且表示大小。

4．重力做功與重力勢能變化的關係：。

五、作業佈置：

課本66頁問題與練習第2、4題。