高中物理人教版第七章机械能守恒定律重力势能

教学准备1.

教学目标1、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和系统性。2、过程与方法（1）根据已有的知识，利用极限的思想证明重力做功与路径无关；（2）根据功和能的关系，推导重力势能的表达式。使学生体会知识建立的方法。3、情感态度与价值观：从对生活中有关的物理现象观察、对已有知识的掌握得到物理结论，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。2.

教学重点/难点教学重点重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变化和重力做功的关系。教学难点重力势能的变化和重力做功的关系，重力势能的相对性和系统性。3.

教学用具多媒体、板书4.

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教学过程一、重力的功和重力势能1.基本知识（1）重力功的特点只跟物体运动的起点和终点有关，而跟物体运动的路径无关．（2）重力功的表达式WG＝mgh＝mgh1－mgh2，其中h1、h2分别表示物体起点和终点的高度．（3）重力势能的特点与物体相对地球的位置有关．（4）重力势能的大小等于物体所受重力与所处高度的乘积，表达式为Ep＝mgh.（5）重力势能的单位焦耳，与功的单位相同．（6）重力做功与重力势能变化的关系①表达式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.②两种情况：2．思考判断（1）同一物体在不同高度时，重力势能不同．(√)（2）不同物体在同一高度，重力势能可以不同．(√)（3）重力做功与位移有关．(×)探究交流某物体从一位置运动到另一位置，重力是否一定做功？【提示】重力不一定做功．判断物体运动过程中重力是否做功，主要是看运动的初、末位置是否在同一高度上，若初、末位置在同一高度上，则重力不做功；若初、末位置不在同一高度上，则重力做功.二、重力势能的相对性和系统性1.基本知识（1）相对性①参考平面：物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫做参考平面．在参考平面上，物体的重力势能取作0.②重力势能的相对性选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的．对选定的参考平面，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小．（2）系统性重力势能是地球与物体所组成的系统共有的．2．思考判断（1）重力势能Ep1＝2

J，Ep2＝－3

J，则Ep1与Ep2方向相反．(×)（2）同一物体的重力势能Ep1＝2

J，Ep2＝－3

J，则Ep1＞Ep2.(√)（3）在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同．(×)探究交流三峡大坝横跨2309

m，坝高185

m，其1820万千瓦的装机容量为世界第一，847亿千瓦·时的年发电量居世界第二．想一想三峡大坝为何修建得那么高？【提示】三峡大坝的一个重要功能是利用水能发电，之所以将其修建得很高，是为了提高大坝的上、下水位落差，以利于使更多的重力势能转化为电能.三、对重力势能的理解【问题导思】1．重力势能的正、负是怎样确定的？2．举例说明重力势能的相对性和ΔEp的绝对性．3．重力势能的系统性是怎么回事？1．重力势能的正负重力势能是标量，其数值可正可负可为零，表示的是相对大小，如图所示．物体在A、B、C三点重力势能的正负如下表所示.2.重力势能的三个性质（1）重力势能的相对性由于重力势能表达式为Ep＝mgh，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性．选取不同的水平面作为零势能面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与零势能面的选取有关．（2）重力势能变化的绝对性物体在这两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关．（3）重力势能的系统性重力是地球对物体吸引而产生的，如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力势能是这个系统共同具有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法．误区警示1．零势能面的选择是任意的，在实际应用中，应以解决问题方便为原则选择零势能面．2．如果在同一个问题中涉及多个物体的重力势能，必须选取一个统一的参考平面．例：一实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在

同一水平地面上，下列说法正确的是()A．铁球的重力势能大于木球的重力势能B．铁球的重力势能等于木球的重力势能C．铁球的重力势能小于木球的重力势能D．上述三种情况都有可能【审题指导】解答该题注意的条件有：（1）实心铁球和实心木球的质量相等．（2）两球的体积相等吗？（3）两球的半径相等吗？【答案】C规律总结：

重力势能与重心由于重力势能Ep＝mgh，所以比较重力势能的大小时，要比较重力的大小和重心高度．在重力相等的情况下，相对同一参考平面，重心高的物体重力势能一定大．四、重力做功与重力势能变化的关系【问题导思】1．重力做正功，重力势能怎么变化？2．重力做负功，重力势能怎么变化？3．如何理解WG＝－ΔEp?1．WG与ΔEp关系的理解如图所示，物体运动经过A、B两点．（1）若从B点运动到A点，则WG＝－mgh，从能量角度，重力势能的增量ΔEp＝mgh即WG＝－ΔEp（2）若从A点运动到B点，则WG＝mgh，从能量角度，重力势能的增量ΔEp＝－mgh即WG＝－ΔEp.2．重力做功与重力势能的区别与联系误区警示1．重力做功是重力势能变化的原因，重力做的功与重力势能的变化量为等值关系，两者均与参考面的选择无关．2．重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况，与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关．例：起重机以g/4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？【答案】3/4mghmgh增加了mgh规律总结从本题可以看出，重力做功跟物体的运动状态无关．判断物体的重力势能如何变化时，应根据重力做功还是克服重力做功来判断．如果重力对物体做功，重力势能减少；物体克服重力做功时，重力势能增加．五、综合解题方略——绳子、链条类物体重力势能的求法例：如图所示，在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为m、长度为l的绳子，绳子的1/4悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中，重力对绳子做功为多少？绳子的重力势能增量为多少？(桌面离地面高度大于l)当绳子刚好全部离开桌面时，绳子的重力势能为规律总结1．由于该题的研究对象为实际物体——绳子，求解它的重力做功及重力势能的变化时，重点应是确定它的位置的变化，而绳子的位置要用它的重心位置来确定．2．由于该题的研究对象——绳子开始时呈折线放置，整体重心位置不好确定，故采用分段法，将绳子分为开始时的水平和竖直两段，分别求出两段绳子重力的功或势能变化，再将所得结果求和便是．

板书第四节

重力势能1、重力做功：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。2、重力势能（1）定义：地球上的物体具有的和它的高度有关的能量，叫做重力势能。（2）定义式：Ep=mgh

即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。（3）重力势能为标量。（1）物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；（2）物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。（3）重力势能变化只与重力做功有关，与其他力无关。4、重力势能的相对性（1）参考平面上，EP=0；（2）参考平面的选取一般以研究问题的方便为原则。（3）对选定的参考平面而言：

上方：h＞0，EP＞0；

下方：h＜0，