高一物理重力势能教案

高一物理重力势能教案（精选7篇）

高一物理重力势能教案 第1篇

重力势能高一物理优秀教案

一、教学目的：

1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.

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.

4.了解弹性势能.

二、重点难点：

1.重力势能以及重力势能的变化与重力做功的关系.

2.理解重力势能的相对性.

三、教学方法：

演示实验、分析推理、讲授讨论.

四、教具：

轻重不同的重锤一个、木桩、沙箱、橡皮筋.

五、教学过程：

(一)引入新课：

大家知道水力发电站是利用水来发电的，水是利用什么能来发电的呢?学习这节课后，我们将会了解这个问题。

通过前面对功和能的关系的学习，我们知道怎样判断一个物体具有能量：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。

演示重锤从高处落下，把木桩打进沙箱中，说明重锤对木桩做了功，举高的重锤具有能量。我们把重锤由于被学举高而具有的能量叫做重力势能。本节课将学习重力势能的有关知识。

(二)进行新课：

重力势能的大小与什么因素有关呢?

演示实验1：演示由质量不同的重锤从相同高度落下，木桩被打进沙箱的深度不同，引导学生分析得出：质量越大的重锤具有的重力势能越大。

演示实验2：演示用同一重锤从不同高度落下，木桩被打进沙箱的深度不同，引导学生得出：重锤高度越大，具有的重力势能越大。

怎样定量地表示重力势能呢?

把一个物体举高，要克服重力做功，同时物体的重力势能增加。一个物体从高处下落，重力做功，同时重力势力能减小。可见重力势能跟重力做功有密切关系。

如图1所示，设一个质量为的物体，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，重力所做的功为：

WG=gΔh=gh1-gh2

我们可以看出WG等于gh这个量的变化。在物理学中就用这个物理量表示物体的重力势能。重力势能用EP来表示。

1.重力势能

1定义：由于物体被举高而具有的能量。

2重力势能的计算式：EP=gh.

即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。

3重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中 都是焦耳

2.对EP=gh的理解：

1式中h应为物体重心的高度。

2重力势能具有相对性，是相对于选取的参考面而言的。因此在计算重力势能时，应该明确选取零势面。

3重力势能可正可负，在零势面上方重力势能为正值，在零势面下方重力势能为负值。

4选取不同的零势面，物体的势能值是不同的，但势能的变化量不会因零势面的不同而不同。

例题1：边长为L，质量为的立方体物体静止放在地面，在其旁边有一高为H的水平桌面,如图2所示.

1若选地面为零势点，立方体物体的重力势能为多少?

2若选桌椅面为零势点，立方体物体的重力势能为多少?

学生先做，老师再讲。

解析：

1EP=gL/2.

2 EP= -g(H-L/2).

3.重力势能的变化和重力做功的关系

引导学生进一步分析：图1中，重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能转化为物体的动能了。重力势能的变化是否在任意情况下都等于重力所做的功?重力做功有什么特点?

讨论1：物体从A点下落到B点过程中，如果受阻力作用，重力做的功与重力势能变化之间的关系是怎样的?

物体下落受到阻力，只影响物体动能的变化，不影响重力的功，重力势能的变化只与A、B两点的高度差有关。

WG=gh1-gh2=EP1-EP2.

物体减少的重力势能等于重力所做的功，但由于要克服阻力做功，减少的重力势能没有全部转化为动能。

讨论2：若物体从A点下落到B点后，再平移到与B点等高的`C点，重力做的功是多少?重力做功与重力势能之间的关系又如何?如图3所示。

物体由B到C过程中重力不做功，重力势能也不变化，因此物体由A运动到C点过程中，重力的功仍是WG=gh1-gh2=EP1-EP2. 物体减少的重力势能等于重力所做的功。

讨论3:若物体是从A点沿斜面滑到与B点等高的C点，上述关系是否成立?

设AC之间长为S，且与水平方向成θ角。

重力做功WG=Fssinθ=gh1-gh2

由此发现重力做功与路径无关，只跟初末位置高度有关，物体减少的重力势能仍等于重力所做的功。

讨论4:物体从B点分别匀速、加速、减速上升到A点，上述关系又是如何呢?

无论物体从B点上升到A点是匀速、加速、减速，重力都做负功，且都等于物体重力与初末位置高度差的乘积。而重力势能都增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。但这三种情况中，由于所受拉力不同，物体动能的变化量等于合外力的功，动能变化量不相同。

师生共同总结出重力势能变化只与重力做的功有关，两者关系如下：

当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少。减少的重力势能等于重力所做的功。

当物体由低处运动到高处时，重力做负功，即物体克服重力做功，重力势能增加。增加的重力势能等于克服重力所做的功。

引导学生总结出重力做功的特点：

4.重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。

演示实验3:演示张紧的橡皮筋把纸团射出去，说明发生弹性形变的橡皮筋能够做功，因而具有能量------这种能量称为弹性势能。

5.弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，我们把物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。

引导学生举些具有弹性势能物体的实例。如张紧的弓、卷紧的发条、位伸或压缩的弹簧、击球时的网球拍等都具有弹性势能。初步了解弹簧所具有弹性势能的大小与什么因素有关。

分析：弹簧被拉伸或压缩的长度越大，恢复原状时对外做的功就越多，弹簧的弹性势能就越大。弹簧的弹性势能不跟弹簧的劲度有关，被拉伸或压缩的长度相同时，劲度越大的弹簧弹性势能越大。

重力势能和弹性势能是由相互作用物体的相对位置决定的，所以势能又叫位能。今后还将学习其它形式的势能。

例题2:沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，以下说法中正确的是：

A.沿着坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多;

B.沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多;

C.沿长度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多;

D.上述几种情况重力做功同样多。

学生先做，老师再评讲。正确答案为D。

(三)、课堂小结：

1.重力势能：由于物体被举高而具有的能量;重力势能的计算式：EP=gh.，即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积;重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中都是焦耳。

2. 重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。

3. 弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，我们把物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。

(四)、课外作业：

1.复习归纳本节课内容。

2.思考课本练习四第(1)、(3)题。

3.把练习四第(2)、(4)、(5)题做在作业本上。

高一物理重力势能教案 第2篇

一、素质教育目标

(一)知识教学点

1.知道重力势能的定义。

2.理解重力势能的计算公式，知道重力势能是标量，单位是焦耳。

3.理解重力做功与重力势能的关系。

4.知道重力势能的值是相对的，理解重力势能正负的含义。

5.了解弹性势能，知道弹簧的弹性势能的决定因素。

(二)能力训练点

1.据重力做功的特点，推导重力势能的表达方式。

2.从能的转化角度和功能关系来解释和分析物理现象

(三)德育渗透点

1.培养热爱科学，崇尚科学的品质

2.注意观察和分析生活中的有关的物理现象，激发和培养探索自然规律的兴趣。

(四)美育渗透点

让学生体会到从自然现象中概括了来的物理概念具有的自然美，严谨的科学美。

二、学法引导

通过典型事例分析和实验演示来分析讨论，指导学生总结、归纳。

三、重点难点疑点及解决办法

1.重点

重力势能大小的确定

2.难点

重力势能的相对性的理解，参考平面的选择方法。

3.疑点

如何理解重力对物体做功等于物体重力势能增量的负值。

4.

1.演绎推导物体重力势能的定义表达方式。

2.类比分析，举例释疑。

四、课时安排

1课时

五、教具学具准备

弹簧、铁球、木球、玻璃缸、细沙、长木板，木块

六、师生互动活动设计

1.教师利用实例来引入问题，利用实验来引导学生讨论问题，利用讲解来加深对概念的进一步认识。

2.学生观察、分析、讨论、总结，并通过实例分析来形成能力。

七、教学步骤

(一)明确目标

(略)

(二)整体感知

在复习初中掌握的重力势能有关知识的基础上，进一步根据功的定义，推导出重力势能的计算公式，并通过实例分析，理解重力势能的相对性、正负含义等，并能准确地计算重力势能值.

(三)重点、难点的学习与目标完成过程

【引入新课】

放录像并讲解：俄罗斯“和平号”空间站于3月23日北京时间14时0分12秒所有残片都已成功安全地坠入预定的南太平洋海域，坠毁过程极为壮观美丽，137吨的庞然大物分解燃烧，天空中出一条条长长的金色轨迹.这是一个完美的告别，“和平号”的风雨历程将成为人类永恒的记忆.“和平号”的功绩将永载史册.

现提问：“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?

现在，就讲重力势能

1.重力势能

回忆初中的知识，可知

(l)定义：物体由于被举高而具有的能量.

演示实验，用木球和铁球先后从同一高度处自由下落，落入玻璃缸中的细沙中，观察到什么现象?这说明了什么?(铁球深入细砂中的距离比木球要长，这说明，质量大的物体在相同的高度时，重力势能大，克服细砂阻力做功要多)

用铁球在不同的高度处自由下落，先后落入玻璃缸中的细砂里，观察到什么现象，这又说明了什么?(铁球在比较高的地方落下来，深入砂中的距离也比较长，这说明，同一个物体在比较高的地方重力势能较大，克服细砂阻力做功要多)

综上所述，物体的重力势能的大小与物体的质量和物体所处的高度有关.

现在来推导重力势能的定量表达式：投球的质量为，从高度为 的A点下落到高度为 的B点，如图所示，重力所做的功为

(2)重力势能的表述式

物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积，重力势能是标量，也是状态量，其单位为

(3)重力做功与重力势能的关系

重力做功也可以写成

当物体下落时，重力做正功， ，可设 ，这说明，重力做功，重力势能 减少，减少的值等于重力所做的功.

同理，当物体上升时，重力做负功，重力势能E增加，增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做负功也可以说成物体克服重力做功.

这种功能关系不仅适合于直线运动，也适合于曲线运动，重力做功只跟物体的运动过程中初、末位置的高度差有关，而与运动的路径无关.

提问：一个物体的质量为10g，把它置放在2楼的一张1高的桌面上，若楼房的每层楼高3，求此物体的重力势能值?

(无法计算，因为没有说明物体的高度是以什么位置为零高度，从地面算起，物体的重力势能 ，若从二楼楼面算起，物体的重力势为 .对于不同的零高度点物体所对应的重力势能值也各不相同)

2.重力势能具有相对性

正如上例所述，要确定物体重力势能 的大小，首先必须确定一个参考平面为零势能面，若定了零重力势能参考平面，物体在此平面的`下方，物体的重力势能就为负，如上例把三楼底板为零重力势能平面物体的重力势能

由此看来，物体重力势能的正负还表示重力势能的大小，在参考水平面以上的物体的重力势能一定大于参考平面以下物体的重力势能.

要特别指出的是：重力势能的变化县与零重力势能参考平面选择无关，就好像物体的高度值与选择哪一点作为测量起点无关.至于选择哪个水平面作为参考平面，可视研究，解决问题的方便而定.

与重力势能相类似，还有弹性势能.

3.弹性势能

演示实验：把水平放置的轻弹簧一端固定，另一端系一木块，压(或拉)木块，使弹簧缩短(或伸长)再释放木块，让弹簧的作用力带动木块在水平面上运动.

可知，发生弹性形变的物体能对外界做功，因而具有能量，这种能量就叫弹性势能，它存在于发生弹性形变的物体之中.

举出除弹簧以外的弹性势能存在的实例

弹性势能的大小，与物体的性质(如劲度系数)和形变量有关，可用实验演示弹簧形变量越大对外界做功可越多来说明.

势能又叫位能，它是由相互作用的物体的相对位置决定.机械运动中的势能是重力势能和弹性势能的统称.

(四)总结、扩展

1.势能有多种，与高度有关的重力势能和与形变有关的弹性势能是力学中的两种，在热力学中有分子势能，在电磁学中有电势能等.

2.势能是存在于有相互作用的物体之间，它是属于有相互作用两部分物体即物体系的，但不是有相互作用物体之间就有势能存在，比如物体间的相互作用是摩擦力，但它们就不存在什么势能.

3.势能都是相对量，只有先走零势能参考平面，势能才有确定的值.

八、布置作业

P146练习四(2)(4)(5)

九、板书设计

1.重力势能

(1)定义：物体由于被举高而具有的能量.

(2)重力势能的表达公式.

(3)重力做功与重力势能的关系.

物体下落

物体上升

2.重力势能具有相对性.

定了参考平面，物体重力势能才有确定值.

重力势能的变化与参考平面选择无关.

3.弹性势能

十、背景知识与课外阅读

用能量最低原理求解两例物理题

高中化学中讲到“能量最低原理”在不违背泡利原理的情况下，核外电子总是尽先安排布在能量最低的轨道上，电子在该轨道上，处于稳定状态，其实，能量最低原理也适用于物体系物体系的稳定状态与系统的势能有关，势能越小则状态越稳定.物体系在不受外力的情况下，总处在势能最小的状态，即稳定状态.下面利用能量最低原理，求解两例物理题.

[例1] 一质量均匀不可伸长的绳索，重为 G ，A、B两端固定在天花板上，如图所示.今在最低点C施加一竖直向下的力将绳拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置( )

A.逐渐升高 B.逐渐降低

C.先降低后升高 D.始终不变

解析：由能量最低原理知，物体在静止情况下，总处于能量最低状态(即稳定状态).该状态下重力势能最小.故施力F后，细绳重心上升，故选答案A.

[例2] 如图所示.容器A、B中各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水.大气压恒定，A、B底部由带阀门的管道相连，整个装置与外界绝热，原先A中的水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，在这个过程中( )

A.大气压力对水做功，水的内能增加

B.水克服大气压力做功，水的内能不变

C.大气压力对水不做功，水的内能不变

D.大气压力对水不做功，水的内能增加

解析：由能量最低原理可知，打开阀门见水达到平衡时应具有最小势能，故在打开阀门至平衡过程中，水的重力势能减小.又由题意知整个装置与外界绝热，因此由能量守恒得，重力势能的减少量转化为水的内能.故选答案D.

十一、随堂练习

1.下面关于重力势能的说法中，正确的是( )

A.地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值.

B.从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或下抛，落到地面时，物体的重力势能 变化是相同的.

C.在不同高度的物体具有的重力势能可能相同.

D.低于零重力势能面的物体的重力势能一定小于在零重力势能平面以上物体的重力 势能.

2.如图所示，质量为的物体置于水平地面上，其上表面竖立直着一根轻弹簧，弹簧长为 ，劲度系数为，下端与物体相连接，现将弹簧上端缓缓竖直向上提起一段距离L，使物体离开地面，这时物体重力势能增加 .

3.一根质量分布不均匀的金属链条重30N，长1，盘曲在水平地面上，当从链条的A端慢慢提起链条到使它的另一端B恰好离开地面需做功12，如改从B端慢慢提起链条使链条A端恰好离开地面需要做功多少?

4.如图所示，桌面高为h，质量为的小球从离桌面高为H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为( )

A.B.

C.D.

5.如图所示，物体从A点出发，沿3条不同的轨道运动到B点，则在移动的过程中重力做功的情况是( )

A.沿路径运动，重力做功最多

B.沿路径运动，重力做功最多

C.沿路径运动，重力做功最多

D.无论沿哪条路径，做功都一样多

6.质量为1g的物体做自由落体运动，下落1s时，物体的动能为 ，物体的重力势能减少了 .

高中物理重力势能教案 第3篇

重力势能及其相对性是本节的主要教学内容.教材从分析重力做功与路径无关入手，来建立重力势能的概念.按照“以学生为主体”新课程标准要求，在这一环节，要让学生亲自动手算一算这两种情况下重力对物体做了多少功，来加深对探究过程的理解.正是因为重力做功有这样的特点，才引入重力势能的概念，对这一点学生会感觉比较困难.这一认知是逐渐建立起来的，在这里要求不宜过高.教师可以帮助学生回忆，在“追寻守恒量”一节中，给出了势能的定义，“物体势能是物体凭借其位置而具有的能量.”启发学生思考，请学生说一说重力势能应该与哪些物理量有关.经过讨论，学生会得出，重力势能应跟物体在地球的相对位置有关，还应与物体受到的重力有关.本节重点讲述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系.重力做正功时，重力势能减少，克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，关于这个关系，学生往往不易理解，教学时最好能结合一些实例，从能量转化的角度分析，解开学生的困惑，例如可举在自由落体运动中，重力做正功，重力势能减少，同时由动能定理可知，动能增加，重力势能转化为动能，这样做，也可以为下一节讲解机械能守恒定律作好准备.

为了突出重点，突破难点，采用学生实际操作、推理和互动探究的方法，学生对计算结果分析，先思索由结果发现什么问题，激发学生的学习热情，然后由教师层层提出问题，分析问题，逐步解决问题，使学生理解和掌握本节的知识.关于重力做功与路径无关和弹性势能的教学：只要求学生知道即可.

教学重点

重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系.

教学难点

重力势能的系统性和相对性.

课时安排

1课时

三维目标

知识与技能

1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.

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.

4.了解弹性势能.

过程与方法

1.根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式.

2.学会从功和能的关系上解释和分析物理现象.

3.通过实验，使学生掌握科学的研究方法——控制变量法;培养学生的实际操作能力.

4.通过对结果的分析，培养学生发散性思维，及分析、推理、归纳的能力.

情感态度与价值观

1.通过对实验操作、观察、讨论，以及得出本节课物理知识的过程和方法，激发学生探索的兴趣和热爱科学的精神.

2.渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣.

课前准备

自制课件、事先搜集各种投影图片;大小不一的两个铁块、自制小桌、盛满沙的盒子等.

教学过程

导入新课

故事导入

1994年7月7日，苏梅克·列维9号彗星以60 km/s的速度，向木星飞驰而去.第一颗彗核撞上了木星，紧接着，其余的彗核也接二连三地向木星撞击，这一壮烈的天体碰撞，持续了5天才告结束.碰撞产生了相当于20亿颗原子弹爆炸的威力，产生的火球，直径达10 km，温度达到7 000 ℃，产生的光亮在数亿千米外也能拍到，腾起的蘑菇云极为壮观，形成的尘埃云团与地球同样大小，并存在了几个月之久.

教师引导学生思考讨论：为什么彗星撞击木星时会产生如此大的能量呢?

情景导入

大屏幕投影展示下面几幅图片，让学生自己仔细观察，并自己提出问题来讨论.

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

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.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

参考问题：1.我们看到一个冰天雪地、广袤无垠的银色世界，它带给人们的是圣洁、平和、宁静的感受，一种心灵的洗涤.但是一旦大量积雪从高处滑下形成雪崩.一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来，你将感受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧，将对人们的生命与财产带来灾难……为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力?发生的雪崩为什么具有这么大的能量?

2.通过美国内华达州亚利桑那的陨石坑现象，你能说出这么大的能量与哪些因素有关?

实验引入

教师利用课前准备好的实验仪器：自制小桌、铁块(一大一小两个)、盛满沙的小盒，如图.先让学生猜测重力势能的影响因素.

通过学生分组讨论，由学生代表表述自己的想法，重力势能的影响因素有哪些?然后分别设计实验，验证学生的猜想.

推进新课

一、重力的功

问题：物体的重力势能跟哪些影响因素有关呢?

通过重力势能的定义，引导学生找出重力势能的影响因素：物体的质量与高度.具体的关系，要求学生设计具体的物理情景来探讨.

情境设置：把自制的物理小桌放在盛满沙的盒子中，比较质量不同的两个铁块落在小桌上时小桌陷入的深度;比较同一铁块从不同的高度落在桌子上陷入的深度.

实验一：用质量不同的两个铁块从同一高度释放，观察小桌陷入沙子中的深度.

实验二：用同一个铁块从不同高度释放，观察小桌陷入沙子中的深度.

学生认真操作实验，并记录观察到的实验现象.

现象：在实验一中，铁块的质量越大，小桌陷入沙子中的深度越大;在实验二中，铁块释放的高度越高，小桌陷入沙子中的深度越大.

通过以上实验的进行，学生深切感受两个影响因素对重力势能的影响，并从中总结具体是怎样影响的：

物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.

因此，要研究重力势能，就不能脱离对重力做功的研究.

重力做功的特点：

创设情景，引导学生推导重力做功的特点：如图，提出物体从A到C的几种情况，让学生写出在这几种情况下，物体从A→C，重力做的功：

图A是物体由A做自由落体到B，再水平运动到C，容易得出此过程中，重力做功为mgh;

图B是物体沿斜面由A滑到C，重力做功为：mgs·sinθ=mgh;

图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh.还可从A到BC面画任意路径让学生求重力做功，可以看出结论都为mgh.

学生从以上三个过程的推导中容易得到重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与物体起点和终点位置的高度差有关.

思维拓展

重力做功与路径无关，其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关?回答是肯定的.可见，重力做功的特点不能乱用，要视具体力而定.同时提醒学生，今后学习中还会遇到具有这种特点的力(例如电场力).

如右图所示，指导学生计算质量为m的物体，从A运动到B的过程中，重力做的功是多少?

小球的质量为m，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，如图所示，重力所做的功为：

WG=mgΔh=mgh1-mgh2

从上面的表达式，可以看出重力做功的大小等于重力跟起点高度的乘积mgh1与重力跟终点高度的乘积mgh2两者之差.

点评：引导学生逐步认识mgh1、mgh2两个量是用来描述初末状态能量特点的，为重力势能概念的提出作思路引导.

二、重力势能

复习势能的概念：相互作用的物体凭借其相对位置而具有的能量，称为势能.

mgh这个物理量具有特殊的物理意义，一方面与重力做功有关(相互作用)，又随高度的变化而变化(凭借其相对位置)，具有了势能的特征.物理学中，把物理量mgh叫做物体的重力势能，用Ep表示.

点评：教师在分析重力做功的基础上，分析势能的两个主要特征，mgh同时具备两个主要特征，重力势能概念的提出就水到渠成.

师生共同讨论，理解Ep=mgh，主要采取讲授式：

1.标矢性：标量

2.单位：焦耳(J)

问题：重力做功引起了物体位置的变化，物体位置变化引起重力势能变化，重力做功与重力势能变化有什么关系呢?

引导学生推导：重力做功也可以写成WG=Ep1-Ep2

当物体下落时，重力做正功mgh，WG>0，即Ep1>Ep2，这说明，重力做功，重力势能Ep减少，减少的值等于重力所做的功.

同理，当物体上升时，重力做负功-mgh，重力势能Ep增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做负功也可以说成物体克服重力做功.重力做功是重力势能变化的量度.

三、重力势能的相对性

问题：将一个质量为5 kg的铁球放在4楼一张1.5 m高的桌子上，已知每层楼的高度均为2.5 m，求铁球的重力势能.

要求学生分组计算，让各小组代表自由表述自己的计算结果，教师暂不作评价.预测学生的计算情况，在高度的数值代入上有不同的意见.出现计算上的矛盾，此时，教师引导学生感受由于参考面的选取不同，给计算造成了不便，无法计算.因为没有说明物体的高度是以什么位置为零高度.

请学生分别写出上图中以B和地面C为零点的物体的重力势能：Ep1=mgh1，Ep2=mg(h1+h2)，(h1=AB，h2=BC).

高中物理重力势能教案 第4篇

【教材分析】重力势能是机械能守恒定律的知识基础，是本章的一个重要知识点，由于其涉及相对性和功能关系又是一个难点。新课标教材从重力的功以及与重力做功与重力势能变化的关系引入重力势能这一概念，一方面顺承前节功的概念的应用，另一方面促使功是能量转化的量度这一思想的生成，顺理成章，水到渠成。关于相对性学生往往不易理解，教学时最好能结合一些实例，从功能关系、能量转化的角度分析，解开学生的困惑，也为机械能守恒定律做好准备。

【学生分析】

1.学生在初中时已接触过重力势能的概念，在高中阶段要定量的学习重力势能。

2.学生已学习了功的概念和计算方法。通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。

3.学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系。

【教学目标】

㈠知识与技能

1.理解重力做功与重力势能的关系，并能用这一结论解决一些简单的实际问题，知道重力做功与运动路径无关。

2.理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算重力势能。

3.知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性，势能是系统共有的。

4.理解重力功是物体重力势能变化的量度。

㈡过程与方法

1.经历发散思维和理论探究归纳能力

2.体会用“实验法”和“理论推导”相互验证研究问题的方法

㈢情感态度与价值观

1.渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。

2.体验科学不仅仅是认识自然，挑战自然，更在于能动的改造自然。

【重点难点】

重点：重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。

难点：重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。

【教具准备】投影仪，多媒体课件

【教学过程】

新课引入

大家一定还不会忘记，今年5月12日发生的汶川大地震，夺去了无数人的生命和家园。我们来看几组图片，这是震前的岷江，江水静静流淌(幻灯片1);这是震后造成的堰塞湖(幻灯片2)，它时刻威胁着下游人们的生命安全;一块巨石，放在你脚边，你一定不会觉得什么，但是松动的山体滑坡，却使一个200人的抢险队不幸遇难。不管是上游的堰塞湖，还是高山上松动的巨石，因为它们都具有潜藏的能量，尽管还没有做功，却都已蓄势待发，一旦有机会，就会通过做功把能量释放出来。

教学过程

我们将这种能量叫重力势能。(引出课题)

师：物体的高度发生变化时，重力要做功：物体被举高时，重力做负功;物体下降时，重力做正功。认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。

1.重力的功

师：如图，让学生思考、计算写出下列几种情况下，质量为m的物体从高度为h1的A点到高度为h2的C点，重力做的功：

① ② ③

生：根据功的公式很容易得出第 = 1 GB3 ① 种情况的重力做功WG=mgh=mgh1-mgh2

第②种情况的重力的功WG=mgcosθ·l=mgh=mgh1-mgh2

师生总结得出规律：以上两种情况下，尽管物体的运动路径不同，但高度的变化一样，重力的功也是一样的。

师：第 = 3 GB3 ③ 种呢?

引导：把整个路径分成许多很短的间隔，每一小段可近似看作是一段倾斜的直线，求功方法同②，整个路径的重力功等于每一小段所做功的代数和累加。

生：第 = 3 GB3 ③ 种情况的重力的功WG=mgh=mgh1-mgh2

师生总结得出规律：

(1)重力的功：WG=mgh=mgh1-mgh2

(2)重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与物体起点和终点位置的高度差有关。(幻灯片3)

师：物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的成绩“mgh”，是一个具有特殊意义的物理量。它和我们要学习的重力势能是什么关系呢?

2.重力势能

(1)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EP表示。

高中物理重力势能教案设计 第5篇

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。 能力目标 1、根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式;

2、学会从功和能的关系上解释和分析物理形象。 德育目标 渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。 教学重点 重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。 教学难点 重力势能的系统性和相对性 课程类型 新授课 教学方法 实验观察法、分析归纳法、讲练法 教学用具 ppt课件，电子教鞭 课时安排 1课时

教 学 步 骤

导入新课 曾经读过一篇文章，叫做《汕头的雪》，汕头也会下雪吗?

汕头也会下雪，与众不同的雪——木棉棉絮。南方的人，对北方的雪总有一些期待，我也不例外。

有哪些同学见过北方的雪吗?

洁白无垠的雪，总让人浮想联翩，也让人向往，但是，令人想不到的是，它也具有惊人的破坏力：

例1：209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100人失踪(附图片)

例2：四川丹巴亚丁雪崩(附图片)

如此美丽的雪花，怎么会有这么大的破坏力?雪崩为什么会有这么大的能量?

浩瀚夜空，点点繁星，当我们在欣赏璀璨星空的时候，绝不会想象到它们也会给地球带来巨大的伤害：

美国内华达州亚利桑那陨石坑，5万年前，一颗直径约为30～50m的铁质流星撞击地面，它的爆炸力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。(附图片)

陨石为何具有这么大的能量?这些能量与什么因素有关?

雪崩和陨石都有一个特点，具有一定的高度。

学习了中学物理后，我们知道物体由于被举高而具有的能量就叫做重力势能，物体的重力势能的大小与什么因素有关呢?

小实验(视频)：

实验一：相同质量的小球，从不同高度下落。

实验二：不同质量的物体，从同一高度下落。

学生观察后得出结论：

实验一：质量一定时，高度越高，重力势能越大。

实验二：高度一定时，质量越大，重力势能越大。

要研究重力势能，就不能脱离对重力做功的研究 新课教学 一、重力做功

讨论小球竖直下落，重力所做的功

物体由A运动到B，重力做功mgh

讨论小球沿斜线下落，重力所做的功

物体由A运动到B，重力做功mgh

3、讨论小球沿曲线下落，重力所做的功

物体由A运动到B，重力做功mgh

综合以上三种情况，可以得到结论：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，而跟物体运动的路径无关。

即 WG =mgh1- mgh2

二、重力势能：

结合功和能的关系，我们可以分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，并且经过推导又得到重力所做的功等于mgh这个量的变化，所以在物理学中就用mgh这个式子来表示物体的重力势能。

重力势能：物体凭借其高度而具有的能量 EP=mgh

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

重力做功WG

(正、负)

重力势能Ep

(增加、减少)

重力做功和重力势能变化的关系

物体上升

负

增加

物体克服重力做的功等于重力势能的增加

物体下落

正

减少

重力做的功等于重力势能的减少

【练习】

一质量为5kg的小球从5m高处下落， 碰撞地面后弹起， 每次弹起的高度比下落高度低1m， 求：小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功?重力势能如何变化? (g=9.8m/s )

解略 新课教学 讨论课本P60中的“说一说”。

2、确定重力势能的大小

学生分组讨论：一栋三层高的楼房，每层的高度3m，将一个质量为5kg的小球放在三楼阳台的栏杆上，栏杆的高度是1m，求小球的重力势能。( g=9.8m/s2 )

不同学生得到的重力势能数值可能不同。

这是由于所选高度的起点不同而造成的。

我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面

确定重力势能的方法：

①先选定参考平面(0势能面)

高中物理《重力势能》教案3 第6篇

一、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。

2、过程与方法

用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲手感受知识的建立过程。

3、情感、态度与价值观

渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。

二、教学重点

重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。

三、教学难点

重力势能的系统性和相对性。

四、课时安排

1课时

五、教学过程

新课导入：

大家知道水力发电站是利用水来发电的，水是利用什么能来发电的呢？学习这节课后，我们将会了解这个问题。

通过前面对功和能的关系的学习，我们知道怎样判断一个物体具有能量：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。

从前面的学习中，我们知道功是能量变化的量度，某种能量形式的变化肯定对应着某个力做功。从初中的学习中我们又知道物体由于被举高而具有的能量就是重力势能，那么重力势能的变化就一定对应着重力做功，所以在研究重力势能之前，我们必须先研究重力做功的特点。

一．重力做功的特点

如图1，让学生写出几种情况下，物体从A→C，重力做的功：

h为A、B两点的高度差，设A的高度为h1，B的高度为h2，则h＝h1－h2。1．图A是物体由A做自由落体到B，再水平运动到C，容易得出此过程中，重力做功为mgh＝mgh1－mgh2； 2．图B是物体沿斜面由A滑到C，重力做功为：mgs·sinθ＝mgh＝mgh1－mgh2；

3．图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh＝mgh1－mgh2。

4．教师还可以从A到BC面，画任意路径让学生求重力做功，可以看出结论都为mgh＝mgh1－mgh2。让学生总结出规律。

板书：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

用心 爱心 专心 1 无关。

提问：其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关？回答是肯定的。可见，重力做功的特点不能乱用，要视具体力而定。同时提醒学生，今后学习中还会遇到做功具这个特点的力，让学生在今后遇到新的力时注意这个问题。

功的大小等于物重跟起点的高度mgh1的乘积与物重跟终点高度mgh2的乘积两者之差。猜想：物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积“mgh”，是一个具有特殊意义的物理量。

二．重力势能

1．重力势能的定义

请同学们阅读教材第11页至第12页“重力势能”一段，回答问题。问题1：课文怎样定义重力势能？

（我们把物理量mgh叫做物体的重力势能）问题2：为什么可以这样定义？

（这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力做功密切相关，另一方面它随高度的变化而变化）

问题3:重力势能的表达式是什么？用文字怎么表达？（EＰ＝mgh，物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积。重力势能是标量，也是状态量，其单位为J）

2．重力做功与重力势能的关系

重力做功也可以写成WGEp1Ep

当物体下落时，重力做正功，WG0，可设Ep1Ep，这说明，重力做功，重力势能Ep减少，减少的值等于重力所做的功．

同理，当物体上升时，重力做负功，重力势能E增加，增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做负功也可以说成物体克服重力做功．

3．重力势能的相对性

教师：有一个物体放在三楼顶，每层楼高ｈ，则该物体的重力势能为多大? 学生：3mgh；mgh；2mgh．

教师：同一个物体的重力势能，为什么会有三个不同的值呢? 学生：是由于所选高度的起点不同而造成的． 教师：我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面，第一位同学以一楼地面为参考水平面得到物体的重力势能为3mgh，第二位同学是以三楼地面为参考平面，则物体的重力势能为mgh，同理第三位同学是以二楼地面作为参考平面，得到的重力势能为2mgh．

板书：①参考平面的选取是任意的．

②选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的． ③通常选地面为参考平面． 4．重力势能的系统性

问题1：重力势能是谁具有的？

问题2：如果没有地球，有没有重力呢？ 问题3：那么重力势能是谁具有的呢？

在回答问题1时，可能开始还会有同学理解成重力势能是物体所具有的，当提到问题2时，同学们都知道如果没有地球就没有重力，从而顺理成章地得出重力势能是物体与地球组

用心 爱心 专心 2 成的系统共有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。

推广：不止是重力势能，任何形式的势能，都是相应的物体系统由于其中各物体之间，或物体内部之间存在相互作用而具有的能，是由各物体的相对位置决定的。

三．课堂小结：

1．重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。

2．重力势能：由于物体被举高而具有的能量；重力势能的计算式：EP=mgh.，即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积；重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中都是焦耳。

四．课堂练习：课本P13“问题与练习”第1题、第2题、第4题 五．布置作业：课本P14“问题与练习”第3题 五．板书设计 四.重力势能

一．重力做功的特点：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

二．重力势能

1．重力势能的定义：EＰ＝mgh

2．重力做功与重力势能的关系：重力做功，重力势能Ep减少，减少的值等于重力所做的功；重力做负功，重力势能Ep增加，增加的值等于重力所做的功

3．重力势能的相对性 4．重力势能的系统性

高一物理重力势能教案 第7篇

教版必修1

（二）能力训练点

1．据重力做功的特点，推导重力势能的表达方式。2．从能的转化角度和功能关系来解释和分析物理现象

（三）德育渗透点

1．培养热爱科学，崇尚科学的品质

2．注意观察和分析生活中的有关的物理现象，激发和培养探索自然规律的兴趣。

（四）美育渗透点

让学生体会到从自然现象中概括了来的物理概念具有的自然美，严谨的科学美。

二、学法引导

通过典型事例分析和实验演示来分析讨论，指导学生总结、归纳。

三、重点·难点·疑点及解决办法 1．重点

重力势能大小的确定 2．难点

重力势能的相对性的理解，参考平面的选择方法。3．疑点

如何理解重力对物体做功等于物体重力势能增量的负值。4．

1．演绎推导物体重力势能的定义表达方式。2．类比分析，举例释疑。

四、课时安排 1课时

五、教具学具准备

弹簧、铁球、木球、玻璃缸、细沙、长木板，木块

六、师生互动活动设计

1．教师利用实例来引入问题，利用实验来引导学生讨论问题，利用讲解来加深对概念的进一步认识。

2．学生观察、分析、讨论、总结，并通过实例分析来形成能力。

七、教学步骤

（一）明确目标（略）

（二）整体感知

在复习初中掌握的重力势能有关知识的基础上，进一步根据功的定义，推导出重力势能的计算公式，并通过实例分析，理解重力势能的相对性、正负含义等，并能准确地计算重力势能值．

（三）重点、难点的学习与目标完成过程

【引入新课】

放录像并讲解：俄罗斯“和平号”空间站于2001年3月23日北京时间14时0分12秒所有残片都已成功安全地坠入预定的南太平洋海域，坠毁过程极为壮观美丽，137吨的庞然大物分解燃烧，天空中出一条条长长的金色轨迹．这是一个完美的告别，“和平号”的15年风雨历程将成为人类永恒的记忆．“和平号”的功绩将永载史册．

现提问：“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？

现在，就讲重力势能 1．重力势能

回忆初中的知识，可知

（l）定义：物体由于被举高而具有的能量．

演示实验，用木球和铁球先后从同一高度处自由下落，落入玻璃缸中的细沙中，观察到什么现象？这说明了什么？（铁球深入细砂中的距离比木球要长，这说明，质量大的物体在相同的高度时，重力势能大，克服细砂阻力做功要多）

用铁球在不同的高度处自由下落，先后落入玻璃缸中的细砂里，观察到什么现象，这又说明了什么？（铁球在比较高的地方落下来，深入砂中的距离也比较长，这说明，同一个物体在比较高的地方重力势能较大，克服细砂阻力做功要多）

综上所述，物体的重力势能的大小与物体的质量和物体所处的高度有关．

现在来推导重力势能的定量表达式：投球的质量为m，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，如图所示，重力所做的功为

WGmghmgh1mgh2

（2）重力势能的表述式

Epmgh 物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积，重力势能是标量，也 是状态量，其单位为J（3）重力做功与重力势能的关系

重力做功也可以写成WGEp1Ep

当物体下落时，重力做正功，WG0，可设Ep1Ep，这说明，重力做功，重力势能Ep减少，减少的值等于重力所做的功．

同理，当物体上升时，重力做负功，重力势能E增加，增加的值等于重力所做的功，要注意的是，重力做负功也可以说成物体克服重力做功．

这种功能关系不仅适合于直线运动，也适合于曲线运动，重力做功只跟物体的运动过程中初、末位置的高度差有关，而与运动的路径无关．

提问：一个物体的质量为10kg，把它置放在2楼的一张1m高的桌面上，若楼房的每层楼高3m，求此物体的重力势能值？

（无法计算，因为没有说明物体的高度是以什么位置为零高度，从地面算起，物体的重力势能Ep1400J，若从二楼楼面算起，物体的重力势为Ep100J．对于不同的零高度点物体所对应的重力势能值也各不相同）2．重力势能具有相对性

正如上例所述，要确定物体重力势能Ep的大小，首先必须确定一个参考平面为零势能面，若定了零重力势能参考平面，物体在此平面的下方，物体的重力势能就为负，如上例把三楼底板为零重力势能平面物体的重力势能Ep3200J 由此看来，物体重力势能的正负还表示重力势能的大小，在参考水平面以上的物体的重力势能一定大于参考平面以下物体的重力势能．

要特别指出的是：重力势能的变化县与零重力势能参考平面选择无关，就好像物体的高度值与选择哪一点作为测量起点无关．至于选择哪个水平面作为参考平面，可视研究，解决问题的方便而定．

与重力势能相类似，还有弹性势能． 3．弹性势能

演示实验：把水平放置的轻弹簧一端固定，另一端系一木块，压（或拉）木块，使弹簧缩短（或伸长）再释放木块，让弹簧的作用力带动木块在水平面上运动．

可知，发生弹性形变的物体能对外界做功，因而具有能量，这种能量就叫弹性势能，它存在于发生弹性形变的物体之中．

举出除弹簧以外的弹性势能存在的实例

弹性势能的大小，与物体的性质（如劲度系数）和形变量有关，可用实验演示弹簧形变量越大对外界做功可越多来说明．

势能又叫位能，它是由相互作用的物体的相对位置决定．机械运动中的势能是重力势能和弹性势能的统称．

（四）总结、扩展

1．势能有多种，与高度有关的重力势能和与形变有关的弹性势能是力学中的两种，在热力学中有分子势能，在电磁学中有电势能等． 2．势能是存在于有相互作用的物体之间，它是属于有相互作用两部分物体即物体系的，3 但不是有相互作用物体之间就有势能存在，比如物体间的相互作用是摩擦力，但它们就不存在什么势能．

3．势能都是相对量，只有先走零势能参考平面，势能才有确定的值．

八、布置作业 P146练习四（2）（4）（5）

九、板书设计 1．重力势能

（1）定义：物体由于被举高而具有的能量．（2）重力势能的表达公式．

Epmgh

（3）重力做功与重力势能的关系．

WGEp1Ep2

物体下落 WG0物体上升 WG0Ep1Ep2 Ep1Ep2

2．重力势能具有相对性．

定了参考平面，物体重力势能才有确定值． 重力势能的变化与参考平面选择无关． 3．弹性势能

十、背景知识与课外阅读 用能量最低原理求解两例物理题

高中化学中讲到“能量最低原理”在不违背泡利原理的情况下，核外电子总是尽先安排布在能量最低的轨道上，电子在该轨道上，处于稳定状态，其实，能量最低原理也适用于物体系物体系的稳定状态与系统的势能有关，势能越小则状态越稳定．物体系在不受外力的情况下，总处在势能最小的状态，即稳定状态．下面利用能量最低原理，求解两例物理题．

［例1］ 一质量均匀不可伸长的绳索，重为 G，A、B两端固定在天花板上，如图所示．今在最低点C施加一竖直向下的力将绳拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置（）A．逐渐升高 B．逐渐降低 C．先降低后升高 D．始终不变

解析：由能量最低原理知，物体在静止情况下，总处于能量最低状态（即稳定状态）．该状态下重力势能最小．故施力F后，细绳重心上升，故选答案A．

［例2］ 如图所示．容器A、B中各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水．大气压恒定，A、B底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热，原先A中的水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，在这个过程中（）A．大气压力对水做功，水的内能增加 B．水克服大气压力做功，水的内能不变 C．大气压力对水不做功，水的内能不变 D．大气压力对水不做功，水的内能增加

解析：由能量最低原理可知，打开阀门见水达到平衡时应具有最小势能，故在打开阀门至平衡过程中，水的重力势能减小．又由题意知整个装置与外界绝热，因此由能量守恒得，重力势能的减少量转化为水的内能．故选答案D．

十一、随堂练习

1．下面关于重力势能的说法中，正确的是（）

A．地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值．

B．从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或下抛，落到地面时，物体的重力势能 变化是相同的．

C．在不同高度的物体具有的重力势能可能相同．

D．低于零重力势能面的物体的重力势能一定小于在零重力势能平面以上物体的重力 势能．

2．如图所示，质量为m的物体置于水平地面上，其上表面竖立直着一根轻弹簧，弹簧长为L0，劲度系数为k，下端与物体相连接，现将弹簧上端缓缓竖直向上提起一段距离L，使物体离开地面，这时物体重力势能增加 ．

3．一根质量分布不均匀的金属链条重30N，长1m，盘曲在水平地面上，当从链条的A端慢慢提起链条到使它的另一端B恰好离开地面需做功12J，如改从B端慢慢提起链条使链条A端恰好离开地面需要做功多少？

4．如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高为H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为（）A．B． C．D．

5．如图所示，物体从A点出发，沿3条不同的轨道运动到B点，则在移动的过程中重力做功的情况是（）