如何体会重力势能

这是如何体会重力势能，是优秀的物理教案文章，供老师家长们参考学习。

如何体会重力势能第 1 篇

　教学目标分析：

　　知识目标

　　理解重力势能的概念，会用重力势能的表达式计算。

　　会推导重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。

　　知道重力势能的相对性。

　　技能目标

　　根据功能关系，推导出重力势能的表达式

　　学会从功能关系上解释和分析物理现象。

　　情感目标

　　渗透从对生活中有关物理现象的解释，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。渗透社会公德教育，让学生认识到高空抛物的危害。

　　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

　　重力做功与路径无关及重力势能的相对性。

　　教具准备：

　　Ppt课件，装沙的小桶，大小质量各异的3个小球

　　教学过程设计

　　步骤 教师活动 学生活动 设计目的 新课引入 情景引入：

　　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。

　　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EP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 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)

　　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。

　　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。

　　质量5kg的物体自由下落10米

　　质量5kg的物体从高10米倾角30度的斜面滑到斜面底端

　　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：WG=mgh1—mgh2

　　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Ep表示，即

　　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

　　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：

　　选择参考平面——高度为0的面，也即重力势能为0的面。

　　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。

　　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 )

　　参考平面

　　小球在A点重力势能

如何体会重力势能第 2 篇

（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，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。

如何体会重力势能第 3 篇

⑴从重力势能的定量描述、单位、量性及它的相对性中理解重力势能的概念；

　　⑵理解重力势能得变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关；

　　⑶了解弹性势能。

　　能力目标：

　　⑴学会从功和能的关系推导出重力势能的表达式；

　　⑵在小实验设计研究中，初步会用控制变量法设计实验；

　　⑶在讨论分析中激发质疑探究意识，提高质疑能力。

　　情感目标：生活实验中激发物理研究兴趣。

　　本节课着重解决了两个问题，即重力势能及其对称性；重力势能的变化与重力做功的关系，关于重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加。这个关系由于与动能定理的表述不一致，学生往往不易理解，教学是要结合一些实例，解开学生的困惑。而难点是学生对重力势能相对性的理解。教学中用与温度的相对性类比的方法来突破这个难点。

　　学生对重力势能在初中已初步形成定性概念，知道重力势能是物体举高而具有的能，故本课引入要唤醒学生对这些概念的记忆，为定量认识重力势能打好铺垫。学生在前一节课“动能”学习中已体验定量研究的一些方法，这也为本课的研究学习打下了基础。但估计学生对“Ep=mgh”会进行公式化处理，出现只认公式不认理的现象，故引导学生对“Ep=mgh”中的“h”正确认识显得尤为重要。高一学生的研究探索、质疑提问能力很薄弱，通过本课在培养策略要取得一点突破。

　　依据教学大纲的要求和教材内容的特点、学生的特点，在本节教学中，让学生自己设计和完成实验，探索得到结论，充分体现“学生主体、教师主导”的教学模式。

　　以下为本课教学过程的设计：

　　1、情景引入

　　展出三峡水库大坝的模拟照片，让学生欣赏图片的过程中，引导学生思考、发问，并启发到水坝的作用是提高水位，使水具有重力势能并引入课题，再提出问题“建成后的三峡水库可蕴含多少水的重力势能？” 激发学生对重力势能学习的迫切欲望。

　　通过图片情景，培养学生提问能力，并从三峡大坝的气势中激发学生的民族自豪感；与学生交流中回忆初中所学重力势能概念。

　　2、实验探究

　　在初中知识掌握的基础之上，让学生用身边的小物件设计实验验证重力势能与哪些量有关（书落手上、笔穿纸巾），研究探索后，再让学生自己总结得出结论，体现重力势能是由物体质量和相对位置决定的.能量。并让学生猜想Ep与m、h的定量关系。

　　3、建立概念

　　重力势能的大小是否与重力做功有关系？给学生三个简单的运动过程，例从某高度做自由落体，从光滑斜面由静止滑下，沿曲面从与前两者相同的初平面运动至同一末平面，让学生运算三种情况下重力的功《重力势能》教学设计 ，类比于从动能定理《重力势能》教学设计 ，得到动能的定量表达式，也从中得到重力势能的定量关系：Ep=mgh。接着得到重力做功与重力势能变化量的关系：《重力势能》教学设计 ，从自由下落过程中的重力做功与重力势能具体变化间的关系，帮助学生理解“-”和“=” 的含义。提供情景，物体越高，重力势能越大吗？展开对=g中“h”的大讨论，总结重力势能是对于某个参考面来说的。再讨论中“h”含义。从中在学生互促学习中对重力势能的相对性有真正地理解。

　　4、提出问题

　　《重力势能》教学设计 ，E p=mgh中，“△h”与“h”的区别？引出重力势能具有相对性。明确指出“△h”是绝对量，“h”是相对量，所以重力势能是具有相对性的，要确定物体在某一状态所具有的重力势能，就必须首先选择一零势能面作参考。而后类比温度来讲明重力势能是标量，但有正负，启发学生思考其正负的含义。

　　5、弹性势能

　　小结重力势能概念形成过程，结合情景图片，让学生发现弹性势能与重力势能的共同点，都是由物体的相对位置决定的能量，并且都是客观存在的能。

　　6、概括总结,作业布置

　　必做题：P/45：1、3、5

　　本课较多采用的是情景讨论法，教师不是简单的呈现问题让学生解决，而是创设问题情景，让学生从中发现问题、提出问题，并在强烈内驱作用下进入学生小组合作探究、讨论过程，使研究性学习方式渗透到学科课堂教学中，一节课上尽可能有实验可操作、有问题可讨论、有平台可交流。在该教法中，教师对学生讨论过程的把握显得尤为重要，对学生的问题、讨论点的评价要及时，并能产生激励效应。

如何体会重力势能第 4 篇

一.教学目的：

高一物理重力势能的优质课教案

　　1.能正确计算物体或物体系的重力势能.

　　2.会用重力势能的变化求重力的功。

　　3．复习动能定理，培养学生灵活运用动能定理解决实际问题的能力。

　　二.教学难点：

　　1.能正确计算物体或物体系的重力势能.

　　2.会用重力势能的变化求重力的功。

　　三.教学方法：

　　讲授、练习、讨论

　　四.教具

　　长方体木块、铁链、木棒等

　　五.教学过程：

　　（一）复习提问，引入新课

　　上一节课我们已经学习了重力势能的有关知识，请同学们回忆一下上节所学的内容，并回答下列问题：

　　1. 重力势能是怎样定义的？如何计算重力势能？

　　2. 重力做功有何特点？

　　3. 重力势能的变化和重力做功有何关系？

　　本节学习用重力势能的变化求重力的功在解题中的应用。

　　（二）进行新课

　　例题1：盘在地面上的一根不均匀的金属链重G=30N，长L=1,从一端缓慢提起至另一端恰好离开地面时需做功10，金属链重力势能增加 ，此时金属链重心位置距地面 .如果改从另一端缓慢提起至金属链恰好离地面需做功 。

　　学生先做，然后评讲。

　　解析：从一端缓慢提起至另一端恰好离开地面时需做功10，金属链重力势能增加ΔEP=Gh1=10, 此时金属链重心位置距地面h1=0.33. 如果改从另一端缓慢提起至金属链恰好离地面需做功W2=G(L-h1)=20.

　　例题2：如图1所示，一个人通过定滑轮匀速地拉起质量为 的物体，当人沿水平地面从A点走到B点时，位移为S，绳子方向与竖直方向成α角，原先绳子方向竖直，不计阻力，则人拉物体所做的功为多少？

　　解析：由于人拉绳的力的方向不确定，不能用功的'定义式来计算人所做的功，须通过动能定律来计算人所做的功。而重力的功根据重力做功的特点可得：WG=gh=g ).

　　由动能定律可得：W-WG=0-0

　　所以人所做的功为： 。

　　例题3：以20/s的初速度，从地面竖直向上抛出一物体，它上升的最大高度是18。如果物体在运动过程中所受阻力的大小不变，则物体在离地面多高处，物体的动能与重力势能相等。(g=10/s2)（以地面为零势点）

　　解析：以物体为研究对象，画出运动草图2，设物体上升到h高处动能与重力势能相等

　　此过程中，重力阻力做功，据动能定理有：

　　物体上升的最大高度为H

　　由式①，②，③解得h=9.5

　　设物体下落过程中经过距地面h′处动能等于重力势能，运动草图如图3所示。

　　据动能定理有：

　　解得h′=8.5

　　注意：在此较复杂的问题中，应注意不要出现漏解。比较好的方法就是逐段分析法。本题很容易漏解，要求学生仔细审题，问物体离地面多高处，物体动能与重力势相等，一般人首先是将问题变形为上升过程中什么位置动能与重力势能相等。而实际下落过程也有一处动能与重力势能相等。

　　例题3:有一质量为，边长为a的正方体与地面之间的摩擦因素μ=0.3。为使它水平移动距离a,可以采用将它翻倒或向前匀速平推两种方法。则： （ ）

　　A．将它翻倒比平推前进做的功少。

　　B．将它翻倒比平推前进做的功多。

　　C．两种情况做功一样多。

　　D．翻倒时不做功。

　　解析：物体被平推着匀速前进，推力与摩擦力相平衡。翻倒则要克服物体重力做功。

　　匀速平推时：F=f=μg,因而物体被平推着前进，外力对物体所做的功为：W1=Fa=μga=0.3ga.

　　将物体推导前进 a, 如图4所示。在翻倒过程中，立方体将绕其中一条棱（如A）转动。仅在使其对角线AC转到竖直过程中（以后，稍有一倾侧，立方体会在重力作用下翻倒）这个过程中外力所做的功，就是使立方体的重心O升高所增加的重力势能，所以外力做功为：W2=ΔEP=g( .

　　因而推着物体匀速前进比翻倒前进相同距离所做的功多。

　　课堂堂讨论：

　　1．质量为1g的物体从静止开始，经过去时3S落地，落地时速度为10/s ，若重力加速度为g=10/s2，则在此过程中：

　　A．物体的重力势能减少了50；

　　B．物体的动能增加了100；

　　C．重力对物体做功150;

　　D．物体克服阻力做功.

　　2.一弹性小球质量为,距地面高度为 h处以初速度V0竖直上抛，运动过程中所受空气阻力为f,与地面碰撞时，能量损失不计，则它最后停在地面上重力做功为多少？它在运动停止前通过的总路程为多少？

　　（三）、课堂小结：

　　1．由于重力做功与路径无关，只与始末两点位置的高度差有关，因此，在计算重力做功就不需要考虑过程，只看始末位置。这使重力功的计算变得简便。

　　2．重力势能的变化只与重力做功有关，与其它外做功情况无关。因此在计算重力势能的变化时只看重力做功的多少即可。

　　（四）、课外作业：

　　1．用恒力F向上拉一物体，使其由地面处开始加速上升到某一高度。若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中

　　A.力F所做的功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增量

　　B.物体克服重力所做的功等于重力势能的增量

　　C.力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于重力势能的增量

　　D.力F和阻力的合力所做的功等于物体机械能的增量。

　　2．一人将一质量为的物体举高h并获得速度Ｖ，则：

　　Ａ.合力对物体做功为gh + v2 ； Ｂ.人对物体做功为gh + v2 ；

　　Ｃ.人对物体做功为gh； Ｄ.人对物体做功为 v2 。

　　3．如图5，物体Ａ的质量为，置于水平地面上，其上表面竖直连着一根轻弹簧，弹簧的自由长度为Ｌ，倔强系数为Ｋ，现将弹簧上端Ｐ缓慢地竖直上提一段距离Ｈ，使重物离开地面，这时重物的重力势能为（设地面的重力势能为零）：

　　Ａ.g(H ) Ｂ.g(H +g/)

　　Ｃ.g(H ) Ｄ.g(H )。

　　4．质量为的物体，从静止开始以a=g/2的加速度竖直向下运动h米，下列说法中 的是：

　　Ａ．物体的动能增加了gh/2 Ｂ．物体的机械能减少了gh/2

　　Ｃ．物体的势能减少了gh/2 Ｄ．物体的势能减少了gh。