重力势能教学设计

重力势能教学设计一、教学目标1.知识与技能目标理解重力势能的概念，知道重力势能的表达式。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。会用重力势能的表达式计算重力势能的变化。2.过程与方法目标通过对重力势能概念的探究过程，培养学生的观察、分析、归纳能力。通过对重力做功与重力势能变化关系的探究，让学生体会用功能关系解决问题的方法。3.情感态度与价值观目标培养学生从生活中发现物理问题，并用物理知识解决问题的意识。通过合作探究，培养学生的团队协作精神和勇于探索的科学态度。

二、教学重难点1.教学重点重力势能的概念及表达式。重力做功与重力势能变化的关系。2.教学难点重力势能相对性的理解。重力做功与路径无关的证明。

三、教学方法讲授法、讨论法、探究法相结合

四、教学过程

（一）导入新课通过播放一段视频：一辆汽车从高处沿斜坡自由滑下，速度越来越快。提问：汽车的动能增加了，那么它增加的动能是由什么能量转化而来的呢？引导学生思考物体由于被举高而具有的能量，从而引出本节课的主题重力势能。

（二）新课教学1.重力势能的概念举例分析展示图片：高山上的巨石、树上的苹果、天花板上的吊灯等。引导学生分析这些物体所处的位置较高，都具有一种潜在的能量。当它们下落时，能够对外做功，从而把这种潜在的能量转化为其他形式的能量。得出定义总结得出：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。2.重力势能的表达式理论推导设一个质量为m的物体，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，重力为G=mg。重力做功W=Fs，这里F=mg，s=h1h2，所以重力做功W=mg(h1h2)。根据功能关系，重力做的功等于重力势能的减少量。若以B点为参考平面（即规定h2=0），则物体在A点的重力势能Ep1=mgh1，在B点的重力势能Ep2=0。重力做功W=Ep1Ep2=mgh10=mgh1，说明重力做功等于初末位置重力势能之差。若以A点为参考平面（即规定h1=0），则物体在A点的重力势能Ep1=0，在B点的重力势能Ep2=mgh2。重力做功W=Ep1Ep2=0(mgh2)=mgh2，同样说明重力做功等于初末位置重力势能之差。由此可得，重力势能的表达式为Ep=mgh，其中h是物体相对于参考平面的高度。理解要点强调h的相对性，即重力势能的大小与参考平面的选取有关。参考平面选取不同，物体的重力势能不同，但重力势能的变化与参考平面的选取无关。3.重力做功与重力势能变化的关系实验探究实验装置：利用带有刻度的导轨，让一个小球从不同高度滚下，撞击放在水平面上的木块，测量木块被推动的距离。实验步骤：让小球从某一高度h1滚下，记录木块被推动的距离s1，计算重力做功W1=mgh1（假设小球质量为m）。改变小球的初始高度为h2，重复上述实验，记录木块被推动的距离s2，计算重力做功W2=mgh2。比较两次实验中重力做功与小球重力势能变化的关系。实验结论：重力做的功等于重力势能的减少量，即W=ΔEp。理论证明设物体沿任意路径由A点运动到B点，高度由hA变化到hB，把路径分成很多小段，每一小段近似看成直线。在每一小段上，重力做功都可以表示为W=mgΔh（Δh为高度变化）。那么整个过程重力做功W=mg(hAhB)。而物体在A点的重力势能EpA=mghA，在B点的重力势能EpB=mghB。重力势能的变化量ΔEp=EpBEpA=mghBmghA=W。所以重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关，且重力做的功等于重力势能的减少量。4.重力势能相对性的理解实例分析假设一个同学站在二楼教室的地面上，问他具有多少重力势能？引导学生思考：如果以一楼地面为参考平面，他具有一定的重力势能；如果以二楼教室的桌面为参考平面，他的重力势能为零；如果以三楼地面为参考平面，他的重力势能为负。说明重力势能的大小是相对的，参考平面选取不同，重力势能的值不同。强调要点虽然重力势能具有相对性，但重力势能的变化与参考平面的选取无关。在实际问题中，要根据方便解决问题的原则合理选取参考平面。

（三）课堂小结1.回顾重力势能的概念，强调物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。2.明确重力势能的表达式Ep=mgh，指出h的相对性及重力势能变化与参考平面选取无关。3.总结重力做功与重力势能变化的关系：W=ΔEp，即重力做的功等于重力势能的减少量，且重力做功与路径无关。

（四）课堂练习1.质量为5kg的物体，被举高3m，它的重力势能是多少？（g取10m/s²，分别以地面和物体所在高度为参考平面计算）2.一个物体从5m高处自由下落，重力做功多少？重力势能如何变化？（物体质量为2kg）3.物体沿不同路径从A点运动到B点，高度差为3m，物体质量为4kg，重力做功多少？重力势能如何变化？

（五）布置作业1.书面作业：教材课后习题第1、2、3题。2.拓展作业：查找资料，了解生活中还有哪些地方应用了重力势能的知识，并写一篇简短的报告。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对重力势能的概念、表达式以及重力做功与重力势能变化的关系有了较好的