教案 重力势能

学习目标1.理解重力势能的概念，掌握重力势能的计算方法，知道重力势能的相对性．2．知道重力做功和重力势能的改变的关系．3．理解重力做功与路径无关的特点．重点、难点重力势能的计算，重力做功与重力势能变化的关系．4、重力势能

2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。

雪崩2

美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。

陨石坑美国内华达州亚利桑那3（1）俄罗斯“和平号”空间站坠落时，为什么会燃烧？碎片燃烧时，温度可达3000℃，其能量由什么能量转化而来？（2）打桩机的重锤从高处落下时，为什么能把水泥打进地里?（3）水力发电站为什么要修那么高的大坝？（4）在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和7.5Kg的铅球，你的感觉有何不同？以上问题的根本原因都在于水电站

和平号空间站残片打桩机

物体处在一定高度时，就具有了一定的能量。当它从所处的的高处落下时，伴随着重力做功这些能量就会通过做功的方式释放出来

在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能．

重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢?本节课我们就来学习这个问题．一、重力做功

请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功物体竖直下落

从A到BAhBh1h2WG=mgh=mg(h1－h2)

=mgh1－mgh2

第一种情况：物体沿斜线运动

从A到BAChθLh1h2WG=mgLcosθ=mgh=mg(h1－h2)

=mgh1－mgh2第二种情况：物体沿曲线运动从A到CW1=mglcosθ1=mg△h1W=W1+W2+W3+……W=mg△h1+mg△h2

+mg△h3

+……=mgh

=mgh1－mgh2第三种情况：重力做功的规律

重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关。重力做功的公式：

WG=mgh向上运动为负功，向下运动为正功例题沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体拉到顶端，以下说法中正确的是（）

A．沿坡度小，长度大的斜面上升克服重力做功多

B．沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做功多

C．沿坡度小，粗糙程度大的斜面上升克服重力做功多

D．上述几种情况克服重力做功一样多D如图所示，设想你要从某座高楼的第10层下到第3层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下．两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？练习答案：相等二、重力势能如果物体相对于参考平面的高度为h,则把物理量mgh叫做物体的重力势能．

物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积．注意：高度的正、负Ep=mgh说明：重力势能是标量．单位：焦耳，1J=1kg·m·s-2·m=1N·m计算重力势能之前需要先选定参考平面

在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。

参考平面的选取是任意的.

在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；势能是状态量、标量．+、–表示大小．17高度是相对的，所以重力势能也是相对的三、重力势能的相对性四、重力势能的正负表示大小重力势能：－3J

－5J重力势能：0J

－5J重力势能：3J

－5J>>>例1

如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化桌面地面

6J10J-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB

选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同

对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关20WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep214重力做的功等于重力势能的减少量

如果重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力对物体做的功

如果重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力做的功即

WG=－ΔEp

讨论：重力势能为零的物体是不是就没有重力势能？五、重力做功与重力势能变化关系⑴足球由位置1运动到位置2时，重力所做的功是多少？足球的重力势能增加了多少？⑵足球由位置2运动到位置3重力所做的功是多少？重力势能减少了多少？⑶足球由位置1运动到位置3，重力所做的功是多少？足球的重力势能变化了多少？做一做：质量为M的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h

。h123123

重力势能属于物体和地球组成的系统.

平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。重力势能是我自己的！六、重力势能的系统性1、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量()A.都具有不同的数值

B.都具有相同的数值

C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值

D.前者具有不同的数值，后者具有相同的数值

D七、课堂训练2、起重机以5m/s2的加速度将质量为1t的物体匀减速地沿竖直方向提升高度10m，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？

3、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。ABD4、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则：A、重力做功为50J；B、物体的重力势能一定增加了50J；C、物体的动能一定减少50J；D、重力做了50J的负功。BD5、关于重力势能的几种理解，正确的是A、重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体

做功B、相对于不同的参考平面，物体具有不同数

值的重力势能，但这并不影响研究有关重

力势能的问题C、在同一高度将物体不论向何方向抛出，只

要抛出时的初速度大小相同，则落地时减

少的重力势能必相等D、放在地面的物体，它的重力势能一定等于零BC一、重力做功的特点：与路径无关，只与起点