第4節(jié)重力勢能新課教學(xué)一、重力的功師：重力做功與什么因素有關(guān)呢?我們現(xiàn)在就通過幾個(gè)例子來探究一下．(多媒體投影教材上的圖7．4—1、圖7．4—2、圖7．4—3，讓同學(xué)獨(dú)立推導(dǎo)這幾種狀況下重力做的功)師：比較簡潔做的是哪一個(gè)問題?生：第一個(gè)和其次個(gè)問題．師：為什么這兩個(gè)問題簡潔爭辯呢?生：由于這兩個(gè)問題中物體運(yùn)動的路徑是直線，所以在爭辯重力做功問題上比較簡潔爭辯．師：那么這兩個(gè)問題的答案是什么呢?生l：第一個(gè)問題中WG＝mg△h=mghl一mgh2．生2：其次個(gè)問題中WG=mgcosa=mg△h＝mgh1一mgh2；，和第一個(gè)問題中所求出的答案相同．師：我們大膽猜想一下，第三個(gè)圖中重力做的功和前兩個(gè)是否相等呢?生：可能是相等的．師：我們來驗(yàn)證一下我們的猜想，第三個(gè)圖的困難在哪里?生：力做功的路徑是曲線．師：我們怎樣突破這個(gè)難點(diǎn)呢?生1(很犯難)：這是力在曲線上做功的狀況，不簡潔爭辯．生2：我記得在其次節(jié)學(xué)習(xí)力對物體做功的問題時(shí)曾經(jīng)接觸過有關(guān)變力做功的問題．師(鼓舞)：說說看，解決的途徑是什么?生2：曲線問題不簡潔解決，我們可以把這一條曲線看作由很多小的直線組成，這樣把每小段直線上重力做的功合起來就是整個(gè)過程中重力做的總功．師(表揚(yáng))：這個(gè)同學(xué)分析得格外好，依據(jù)這個(gè)同學(xué)的分析方法，第三個(gè)問題的答案應(yīng)當(dāng)是什么呢?生：在第三種狀況下重力做的功和前兩種狀況中重力做的功相同．師：我們可以得到什么樣的結(jié)論?生：重力做功與路徑無關(guān)．師：既然重力做功與路徑無關(guān)，那么它與什么因素有關(guān)呢?生：與物體的初末位置有關(guān)．師：具體的表達(dá)式是什么?生：WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物體所處位置的高度．師：很好，可見物體的重力mg與它所在位置的高度h的乘積“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量.1．沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面對上將同一物體拉到頂端，以下說法正確的是………………()A．沿坡度小、長度大的斜面上升克服重力做的功多B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多C.沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多D．上述幾種狀況重力做功同樣多2．將一物體由A移至B，重力做功………()A.與運(yùn)動過程中是否存在阻力有關(guān)B．與物體沿直線或曲線運(yùn)動有關(guān)C.與物體是做加速、減速或勻速運(yùn)動有關(guān)D．與物體發(fā)生的位移有關(guān)參考答案1．D解析：重力做功的特點(diǎn)是與運(yùn)動的具體路徑無關(guān)，只與初末狀態(tài)物體的高度差有關(guān)，不論光滑路徑還是粗糙路徑，也不論是直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)動，只要初末狀態(tài)的高度差相同，重力做的功就相同．2．D解析：重力做功只與重力方向上發(fā)生的位移有關(guān)，與物體運(yùn)動所經(jīng)過的路徑，與物體的運(yùn)動狀態(tài)都沒有關(guān)系二、重力勢能探究影響小球勢能大小的因素有哪些．預(yù)備兩個(gè)大小相同的小球：一個(gè)鋼球、一個(gè)木球，再盛一盆細(xì)沙．如圖。5.4—l所示．在沙盆上方同一高度釋放兩個(gè)小球，鋼球的質(zhì)量大，在沙中陷得較深些．讓鋼球分別從不同的高度落下，鋼球釋放的位置越高，在沙中陷得越深．請同學(xué)們親自做試驗(yàn)探究一下重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)．師：下面大家閱讀教材11～12頁“重力勢能”一段，回答下面幾個(gè)問題．同學(xué)閱讀課文，可以把問題用多媒體投影到大屏幕上．師：怎樣定義物體的重力勢能?生：我們把物理量mgh叫做物體的重力勢能．師：為什么可以這樣來進(jìn)行定義?生：這是由于mgh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力做功親密相關(guān)，另一方面它隨高度的變化而變化．師：重力勢能的表達(dá)式是什么?用文字怎樣敘述?生：Ep=mgh，物體的重力勢能等于它所受到的重力與所處高度的乘積．師：重力勢能是矢量還是標(biāo)量?生：與全部的能量一樣，重力勢能也是標(biāo)量．師：重力勢能的單位是什么?符號是什么?生：重力勢能和其他能量一樣，它們的單位和功的單位相同，都是焦耳，符號是J．師：重力勢能與什么因素有關(guān)?你能否列舉生活中的實(shí)例加以說明?生：依據(jù)重力勢能的表達(dá)式，重力勢能與物體所受到的重力和物體的相對高度有關(guān)．例如塔吊上吊著的重物比較可怕，但是當(dāng)這個(gè)重物被放下之后就不再可怕了，由于物體被放下之后重力勢能削減了；再例如樹梢上的樹葉，雖然所處位置比較高，但是由于它受到的重力比較小，所以它雖然比塔吊上的物體可能還高，但是我們并不感覺可怕它．師：剛才這位同學(xué)分析得格外好．依據(jù)重力勢能的定義式，它和重力做功的表達(dá)式格外相像，么它們之間的關(guān)系是什么呢?生：當(dāng)物體由高處向低處運(yùn)動時(shí)，重力做正功，物體重力勢能削減，也就是WG>0，Ep1>Ep2；當(dāng)物體從低處運(yùn)送到高處時(shí)，重力做負(fù)功(或者說物體克服重力做功)，重力勢能增加，也就是WG<0，Epl<Ep2．師：它們的數(shù)值具體用一個(gè)公式應(yīng)當(dāng)如何表示?生1：它們之間的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是WG＝△Ep生2：當(dāng)物體受到的重力做正功時(shí)，物體重力勢能削減；當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體重力勢能增加，所以說重力勢能的變化量和重力做功之間的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是互為相反數(shù)，用公式表示應(yīng)當(dāng)為：WG＝一△Ep．師(鼓舞)：剛才這個(gè)同學(xué)補(bǔ)充得相當(dāng)好．下面大家閱讀一下課本12頁“說一說”，回答上面提出的問題．(同學(xué)閱讀思考．回答有關(guān)問題)師：假如重力的功與路徑有關(guān)，即對應(yīng)于相同的起點(diǎn)和終點(diǎn)，重力對同一物體做的功，隨物體運(yùn)動路徑的不同而不同，我們還能把mgh叫做物體的重力勢能嗎?生：當(dāng)然不能，由于此時(shí)這個(gè)能量不能表示物體重力做功的實(shí)際狀況．師：當(dāng)摩擦力對物體做功時(shí)，我們能不能定義有一個(gè)摩擦力勢能存在呢?為什么?生：不行，摩擦力做功與路徑有關(guān)。下面一供老師參考．物體從A點(diǎn)動身，分別沿光滑斜面下滑和水平拋出到達(dá)同一位置B點(diǎn)(如圖5．4—2所示)．不計(jì)阻力，重力所做的功相同嗎?你認(rèn)為重力做功與物體運(yùn)動的路徑有關(guān)嗎?為什么?請與其他同學(xué)爭辯溝通．(課堂訓(xùn)練)(供老師們參考選用)1．當(dāng)重力做負(fù)功時(shí)………………()A.重力勢能肯定增加B．重力勢能肯定削減C物體速度可能增大D．物體速度可能減小2．當(dāng)重力對物體做正功時(shí)，物體的……()A.重力勢能肯定削減，動能肯定增加B．重力勢能肯定增加，動能肯定削減C．重力勢能肯定削減，動能不肯定增加D．重力勢能不肯定削減，動能也不肯定增加3．下列關(guān)于重力勢能的說法，正確的是………………()A．重力勢能只跟物體所處的初末位置有關(guān)，與物體實(shí)際經(jīng)過的路徑無關(guān)B．重力勢能的變化，只跟重力做功有關(guān)，和其他力做功多少無關(guān)C．重力勢能是矢量，在地球表面以上為正，在地球表面以下為負(fù)D．重力勢能的變化量等于重力對物體做的功4．質(zhì)量是50kg的人沿著長150m、傾角為30°的坡路走上土丘，重力對他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力勢能增加了多少?(g取10m／s2)5．在排球競賽中，某運(yùn)動員用400N的力把質(zhì)量為270g的排球從2．8m的高度扣向?qū)Ψ降膱龅貎?nèi)．在球被扣到落地的過程中，排球的重力勢能變化了多少?(g取10m／s2)參考答案1．ACD2．C3．AB解析：重力勢能是跟相對位置有關(guān)的能量，勢能的變化只跟重力做功有關(guān)，跟物體受不受其他力、其他力做不做功，以及物體的運(yùn)動狀態(tài)都沒有關(guān)系．而且它是標(biāo)量，但有正負(fù)，正值表明物體處在零勢能參考平面上方，負(fù)值表明物體處在零勢能參考平面下方．重力勢能的變化量等于重力對物體做功的負(fù)值，也就是說，重力做正功，重力勢能削減，削減量等于重力所做的功；重力做負(fù)功，重力勢能增加，增加量等于克服重力所做的功。4．-3．75X104J3．75X104J3．75X104J解析：重力對人做的功為WG＝mg／cos(90°+30°)=50X10X150X(-0.5)J＝-3．75X104J．人克服重力所做的功為3．75X104J．重力勢能增加了3．75X104J．5．高度減小，重力勢能削減了7．56J．解析：Ep＝mg△h：0．270X10X2．8=7．56J．三、重力勢能的相對性和系統(tǒng)性(舉例說明高度具有相對性，可以用身邊的物體做試驗(yàn)，也可以投影演示)師：我把課本放在桌面上，課本的高度是多少呢?生1：大約是課桌的高度，約為1m左右．生2：不對，它比一樓地面高出4m左右(假設(shè)同學(xué)在二樓)．師：這兩位同學(xué)哪位同學(xué)錯(cuò)了呢?生：兩個(gè)同學(xué)都沒錯(cuò)，只是選取的參考平面不同．師：我們可以得到一個(gè)什么結(jié)論?生：物體所處相同位置時(shí)它的高度值可能不一樣，是由于高度的參考平面不同．師：那么重力勢能有沒有相對性呢?生：由于高度有相對性，所以重力勢能也應(yīng)當(dāng)有相對性．師：我們在爭辯一個(gè)物體重力勢能時(shí)應(yīng)當(dāng)怎么辦?生：應(yīng)當(dāng)也選擇一個(gè)參考平面，在這個(gè)平面上物體的重力勢能值為零．師(總結(jié))：重力勢能總是相對于某個(gè)水平面來說的，這個(gè)水平面叫參考平面．參考平面選取不同，重力勢能的數(shù)值就不同．可見，重力勢能具有相對性．選擇哪個(gè)水平面作為參考平面，可視爭辯問題的便利而定，通常選擇地面作為參考平面．選擇不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的，但并不影響爭辯有關(guān)重力勢能的問題，由于在有關(guān)的問題中，有確定意義的是重力勢能的差值，這個(gè)差值并不因選擇不同的參考平面而有所不同．師：那么重力勢能是誰具有的呢?生(齊聲回答)：當(dāng)然是物體具有的．師：假如沒有地球，有沒有重力呢?…生(開頭懷疑)：當(dāng)然沒有。師：那么重力勢能是誰具有的呢?生：重力勢能應(yīng)當(dāng)是物體與地球組成的系統(tǒng)共同具有的，而不是地球上某一個(gè)物體單獨(dú)具有的，師：不只是重力勢能，任何形式的勢能，都是相應(yīng)的物體系統(tǒng)由于其中各物體之間，或物體內(nèi)的各部分之間存在相互作用而具有的能，是由各物體的相對位置打算的．1，關(guān)于重力勢能的幾種理解，正確的是………()A.重力勢能等于零的物體，肯定不會對別的物體做功B.放在地面上的物體，它的重力勢能肯定等于零C.在不同高度將某一物體拋出，落地時(shí)重力勢能相等D．相對不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢能，但并不影響爭辯有關(guān)重力勢能這節(jié)課內(nèi)容不多但是格外重要，關(guān)鍵是如何爭辯勢能，以后有關(guān)勢能的學(xué)習(xí)，都可以從這節(jié)課的學(xué)習(xí)方法中得到借鑒．例如分子勢能，彈性勢能，特殊是電勢能的爭辯，更有很多類似的地方，所以這節(jié)課肯定要加以重視．對于勢能的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)緊緊抓住力做功和對應(yīng)勢能的變化開放．在這一節(jié)中，圍繞重力做功和重力勢能的變化開放，知道重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)共同具有的，這一點(diǎn)同學(xué)往往簡潔忽視．知道重力勢能具有相對性，但重力勢能的變化量是不變的．全部這些學(xué)問，同學(xué)可能一時(shí)把握不了，在今后的學(xué)習(xí)中還要留意逐步滲透．板書設(shè)計(jì)一、重力做功：Wmg=mgh=mgh1-mgh2物體運(yùn)動時(shí)，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。二、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(biāo)量。

4、單位：1J=1kg·m/s2·m=1Nm三、重力勢能的