高中物理人教版第七章機械能守恒定律重力勢能

教學準備1.

教學目標1、知識與技能（1）理解重力勢能的概念，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(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān)；（3）知道重力勢能的相對性和系統(tǒng)性。2、過程與方法（1）根據(jù)已有的知識，利用極限的思想證明重力做功與路徑無關(guān)；（2）根據(jù)功和能的關(guān)系，推導重力勢能的表達式。使學生體會知識建立的方法。3、情感態(tài)度與價值觀：從對生活中有關(guān)的物理現(xiàn)象觀察、對已有知識的掌握得到物理結(jié)論，激發(fā)和培養(yǎng)學生探索自然規(guī)律的興趣。2.

教學重點/難點教學重點重力做功與路徑無關(guān)，重力勢能的概念，重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系。教學難點重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系，重力勢能的相對性和系統(tǒng)性。3.

教學用具多媒體、板書4.

標簽

教學過程一、重力的功和重力勢能1.基本知識（1）重力功的特點只跟物體運動的起點和終點有關(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān)．（2）重力功的表達式WG＝mgh＝mgh1－mgh2，其中h1、h2分別表示物體起點和終點的高度．（3）重力勢能的特點與物體相對地球的位置有關(guān)．（4）重力勢能的大小等于物體所受重力與所處高度的乘積，表達式為Ep＝mgh.（5）重力勢能的單位焦耳，與功的單位相同．（6）重力做功與重力勢能變化的關(guān)系①表達式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.②兩種情況：2．思考判斷（1）同一物體在不同高度時，重力勢能不同．(√)（2）不同物體在同一高度，重力勢能可以不同．(√)（3）重力做功與位移有關(guān)．(×)探究交流某物體從一位置運動到另一位置，重力是否一定做功？【提示】重力不一定做功．判斷物體運動過程中重力是否做功，主要是看運動的初、末位置是否在同一高度上，若初、末位置在同一高度上，則重力不做功；若初、末位置不在同一高度上，則重力做功.二、重力勢能的相對性和系統(tǒng)性1.基本知識（1）相對性①參考平面：物體的重力勢能總是相對于某一水平面來說的，這個水平面叫做參考平面．在參考平面上，物體的重力勢能取作0.②重力勢能的相對性選擇不同的參考平面，物體重力勢能的數(shù)值是不同的．對選定的參考平面，上方物體的重力勢能是正值，下方物體的重力勢能是負值，負號表示物體在這個位置具有的重力勢能要比在參考平面上具有的重力勢能小．（2）系統(tǒng)性重力勢能是地球與物體所組成的系統(tǒng)共有的．2．思考判斷（1）重力勢能Ep1＝2

J，Ep2＝－3

J，則Ep1與Ep2方向相反．(×)（2）同一物體的重力勢能Ep1＝2

J，Ep2＝－3

J，則Ep1＞Ep2.(√)（3）在同一高度的質(zhì)量不同的兩個物體，它們的重力勢能一定不同．(×)探究交流三峽大壩橫跨2309

m，壩高185

m，其1820萬千瓦的裝機容量為世界第一，847億千瓦·時的年發(fā)電量居世界第二．想一想三峽大壩為何修建得那么高？【提示】三峽大壩的一個重要功能是利用水能發(fā)電，之所以將其修建得很高，是為了提高大壩的上、下水位落差，以利于使更多的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能.三、對重力勢能的理解【問題導思】1．重力勢能的正、負是怎樣確定的？2．舉例說明重力勢能的相對性和ΔEp的絕對性．3．重力勢能的系統(tǒng)性是怎么回事？1．重力勢能的正負重力勢能是標量，其數(shù)值可正可負可為零，表示的是相對大小，如圖所示．物體在A、B、C三點重力勢能的正負如下表所示.2.重力勢能的三個性質(zhì)（1）重力勢能的相對性由于重力勢能表達式為Ep＝mgh，高度h的相對性決定了重力勢能具有相對性．選取不同的水平面作為零勢能面，其重力勢能具有不同的數(shù)值，即重力勢能的大小與零勢能面的選取有關(guān)．（2）重力勢能變化的絕對性物體在這兩個高度不同的位置時，由于高度差一定，重力勢能之差也是一定的，即物體的重力勢能的變化與參考平面的選取無關(guān)．（3）重力勢能的系統(tǒng)性重力是地球?qū)ξ矬w吸引而產(chǎn)生的，如果沒有地球?qū)ξ矬w的吸引，就不會有重力，也不存在重力勢能，所以重力勢能是這個系統(tǒng)共同具有的，平時所說的“物體”的重力勢能只是一種簡化的說法．誤區(qū)警示1．零勢能面的選擇是任意的，在實際應(yīng)用中，應(yīng)以解決問題方便為原則選擇零勢能面．2．如果在同一個問題中涉及多個物體的重力勢能，必須選取一個統(tǒng)一的參考平面．例：一實心鐵球與一實心木球質(zhì)量相等，將它們放在

同一水平地面上，下列說法正確的是()A．鐵球的重力勢能大于木球的重力勢能B．鐵球的重力勢能等于木球的重力勢能C．鐵球的重力勢能小于木球的重力勢能D．上述三種情況都有可能【審題指導】解答該題注意的條件有：（1）實心鐵球和實心木球的質(zhì)量相等．（2）兩球的體積相等嗎？（3）兩球的半徑相等嗎？【答案】C規(guī)律總結(jié)：

重力勢能與重心由于重力勢能Ep＝mgh，所以比較重力勢能的大小時，要比較重力的大小和重心高度．在重力相等的情況下，相對同一參考平面，重心高的物體重力勢能一定大．四、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系【問題導思】1．重力做正功，重力勢能怎么變化？2．重力做負功，重力勢能怎么變化？3．如何理解WG＝－ΔEp?1．WG與ΔEp關(guān)系的理解如圖所示，物體運動經(jīng)過A、B兩點．（1）若從B點運動到A點，則WG＝－mgh，從能量角度，重力勢能的增量ΔEp＝mgh即WG＝－ΔEp（2）若從A點運動到B點，則WG＝mgh，從能量角度，重力勢能的增量ΔEp＝－mgh即WG＝－ΔEp.2．重力做功與重力勢能的區(qū)別與聯(lián)系誤區(qū)警示1．重力做功是重力勢能變化的原因，重力做的功與重力勢能的變化量為等值關(guān)系，兩者均與參考面的選擇無關(guān)．2．重力勢能的變化只取決于物體的重力所做功的情況，與物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否還有其他力做功等因素均無關(guān)．例：起重機以g/4的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升高度h，則起重機鋼索的拉力對物體做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢能變化了多少？【答案】3/4mghmgh增加了mgh規(guī)律總結(jié)從本題可以看出，重力做功跟物體的運動狀態(tài)無關(guān)．判斷物體的重力勢能如何變化時，應(yīng)根據(jù)重力做功還是克服重力做功來判斷．如果重力對物體做功，重力勢能減少；物體克服重力做功時，重力勢能增加．五、綜合解題方略——繩子、鏈條類物體重力勢能的求法例：如圖所示，在光滑的桌面上有一根均勻柔軟的質(zhì)量為m、長度為l的繩子，繩子的1/4懸于桌面下，從繩子開始下滑至繩子剛好全部離開桌面的過程中，重力對繩子做功為多少？繩子的重力勢能增量為多少？(桌面離地面高度大于l)當繩子剛好全部離開桌面時，繩子的重力勢能為規(guī)律總結(jié)1．由于該題的研究對象為實際物體——繩子，求解它的重力做功及重力勢能的變化時，重點應(yīng)是確定它的位置的變化，而繩子的位置要用它的重心位置來確定．2．由于該題的研究對象——繩子開始時呈折線放置，整體重心位置不好確定，故采用分段法，將繩子分為開始時的水平和豎直兩段，分別求出兩段繩子重力的功或勢能變化，再將所得結(jié)果求和便是．

板書第四節(jié)

重力勢能1、重力做功：物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān)。2、重力勢能（1）定義：地球上的物體具有的和它的高度有關(guān)的能量，叫做重力勢能。（2）定義式：Ep=mgh

即物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積。（3）重力勢能為標量。（1）物體的高度下降時，重力做正功，重力勢能減少，重力勢能減少的量等于重力所做的功；（2）物體的高度增加時，重力做負功，重力勢能增加，重力勢能增加的量等于物體克服重力所做的功。（3）重力勢能變化只與重力做功有關(guān)，與其他力無關(guān)。4、重力勢能的相對性（1）參考平面上，EP=0；（2）參考平面的選取一般以研究問題的方便為原則。（3）對選定的參考平面而言：

上方：h＞0，EP＞0；

下方：h＜0，