步骤

教师活动

学生活动

设计目的

新课引入

情景引入：

（1）    故事引入：在荒芜的海岛上，饥饿的小猴捡到了一个核桃，请同学们帮小猴想想，要怎样才能把核桃打开。

（2）    情景引入：纷飞的雪花一直是大家的最爱。我们爱它的白爱它的软，但是有时就是这看似温柔柔软的皑皑白雪却给我们带来灭顶之灾。——这就是雪崩。（出示幻灯片图片）

  提问：为什么漂亮柔软的雪具有如此大的破坏力呢？是因为它具有潜在的能量，一有机会它就会把能量释放出来。我们把这种能量叫做重力势能。

定义：地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量，我们把这种能量叫做重力势能。 用E_P表示。

学生可能的答案：用石头砸开；把核桃摔开等。

让学生从生活实际中感受重力势能的存在，以及这种能量的普遍存在。

新课教学

一．重力做功

 提问：我们知道物体由于被举高而具有的能叫重力势能。那么重力势能的大小与哪些因素有关呢？也就是什么样的物体具有较大的重力势能呢？大家可以根据自己的生活实际，大胆的做出猜测，并说说你的理由。

实验定性验证：（教师演示）

（1）    将大小相同，装有相同水的瓶子从不同高度下落，使其穿过蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。

（2）    将大小相同，装有不同水的瓶子从相同高度下落，使其穿进蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。

师：那么我们可不可以通过重力做功来寻找一下重力势能的具体表达式呢？请同学们计算一下三种情况下重力所做的功。

1.      质量5kg的物体自由下落10米

2.      质量5kg的物体从高10米倾角30度的斜面滑到斜面底端

3.      质量为5kg的物体从高10米的不规则斜面下滑到底端

师：同学们观察上面三种情况下重力所做的功，发现他们有什么共同点和什么不同点吗?

师：通过上述的计算，我们可以得到这样一个结论：

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，而与物体运动路径无关。

  即：W_G=mgh₁—mgh₂

二．重力势能

 从上式大家可以看出，mgh这样一个物理量它即与重力mg有关，又与物体所处的位置h有关，并且mgh随高度的增加而增大，随质量的增加而增大，符合我们对重力势能的猜测。因此，我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用E_p表示，即

   E_p=mgh

1、重力做功与重力势能的变化     WG = mgh1-mgh2= Ep1 - Ep2

 2.重力势能的相对性

  师：请同学们讨论一下，将质量是2kg的小球放在2楼的地面上，该球的重力势能是多少？一直g取10米每二次方秒，每层楼高3米。

师：大家得到的答案不同，主要原因是大家选择的高度起点不同，也就是我们所说的参考平面不同。

  从大家的计算可以看出，如果不选择参考平面，重力势能的值也是不确定的。所以选择参考平面应该是我们确定重力势能的第一步。

  确定重力势能的方法：

1)        选择参考平面——高度为0的面，也即重力势能为0的面。

2)        在参考平面上方的物体高度为正值，重力势能也是正值；

在参考平面下方的物体高度为负值，重力势能也是负值。＋、－表示重力势能的大小。

3)        参考平面的选取是任意的，一般从研究问题的方便出发来选择，很多时候我们选地面为参考平面。

例题：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=9.8m/s  )

请同学们完成表格后回答问题

1)      比较小球在A,B两点重力势能的大小。

2)      参考平面不同时，重力势能相同吗？重力所做的功呢？重力势能的变化量呢？

结论：重力势能的大小与参考平面的选择有关，重力势能的变化量与参考平面的选择无关。

4.    重力势能的系统性

    重力势能是谁的？是物体的？还是地球的？

    质量是物体的固有属性，而重力的施力物体是地球，两者缺一不可。

故：重力势能是物体和地球组成的系统所共有的。

学生分组探究

生：与高度有关。

依据：放在地上的石块没有威胁，但是从高空落下的石块却十分可怕。

生：与质量有关。

依据：下雨的时候雨滴打在身上不疼，冰雹打在身上却很疼。雨大和雨小打在身上的痛感也不一样。

在教师的引导下得出：

物体具有能量的大小可以通过物体做功本领的强弱来衡量。

结论：在相同高度，物体质量越大重力势能越大；

相同质量的物体，高度越高物体的重力势能越大。

第一种情况：

W_G=mgh=5

第二种情况：

第三种情况：

生：共同点：三种情况重力做功相同

  不同点：三种情况物体运动的路径不同。

学生填写表格

学生分组讨论，每个组可能有不同答案。有的得到是60J，有的说是0J.

学生填写表格并分组讨论。

让学生定性的对重力势能的大小影响因素做出判断。

通过简单且观察性强的实验给学生直观的印象。

随堂练习

1．关于重力势能，下列说法中正确的是(　　)

A．重力势能的大小只由物体本身决定

B．重力势能恒大于零

C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零

D．重力势能是物体和地球所共有的

2．关于重力势能，下列说法中正确的是(　　)

A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定

B．物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大

C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能变大了

D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功

学生做题，教师巡视

小结

本节我们学习了以下知识：

一、重力做功的特点：

     与路径无关，只与起点和终点的高度差有关

二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。

      表达式    

三、重力做功与重力势能变化的关系

    重力做正功，重力势能减少

    重力做负功，重力势能增加

四、重力势能是相对的 ，正负表示大小。

    一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。

板书设计

      7.4  重力势能

一、重力做功

WG =mgh1- mgh2

二、重力势能    Ep = mgh

1、重力做功与重力势能的变化

2、重力势能大小的确定

3、重力势能的系统性