课题

重力势能

课时

1课时

教

材

内

容

的

地

位

本节教材与过去的处理方法相比，教材认真分析了重力做功与路径是否有关的问题。这样做的目的不是为了追求严密，而是想有助于学生形成严肃认真的科学态度。教材强调科学方法，引导学生用比较高的观点处理问题，只要求学生能够“跟”来，并不要求学生去重复。形成他们的“科学素质”。在讨论物体沿任意路径运动时重力做功的问题时，又一次用到了极限的思想。学生经过多次接触，对这样的方法逐渐就熟悉了。本节重力势能是机械能的重要内容。要从重力做功与路径无关的特点出发，理解建立重力势能概念的可能性，掌握重力势能的定义式，明确重力做功和重力势能变化的关系。

教

学

目

标

一、知识与技能

1．理解重力势能的概念，强调“势”的含义，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。

二、过程与方法

1．用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程。

三、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。

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。

教学

资源

铁球（大小、质量均不同的两个）、透明玻璃容器、沙子等。

教学

方法

探究、讨论、讲授、实验观察法、分析归纳法、讲练法。

教学过程设计

教师活动

学生活动

引入新课（创设情境，引出课题，激发学生的求知欲。）

1．(多媒体播放视频)把木桩打进地里，石头从山上滚下来，苹果自高处下落；飞机投弹等等。

2．提出问题：从刚才的画面中，同学们想到了什么？从做功和能量转化的角度分析问题。

认真观看视频后，根据初中学过的重力势能知识讨论得出：重锤把木桩打进地里；苹果自高处下落；飞机投下的炸弹等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功。据功和能的关系，既然重力做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能。因为一个物体能够对外做功，具有做功的本领，所以这个物体具有能量。

一、重力势能概念的建立

1．提出问题：这个能量与什么因素有关？

2．由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能？

3．那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？本节课我们就来学习这个问题。

1．领会重力势能的概念：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

2．猜想：重力势能的大小可能与物体所处的高度有关。

二、探究重力势能的大小与什么因素有关

1．创设情境，启发学生思考，提问：铅球从高处落在地上撞出坑，而下落的雨滴却不能造成同样的效果，这是为什么？

2．演示实验：在一个透明的玻璃容器内装上沙子。

实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。

实验二：用大小不同的两铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。

3．通过上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。

4．要求学生用身边的物品设计实验，动手操作。

5．那么，怎样定量地表示重力势能呢？

1．在创设的物理情境下，学生产生强烈的求知愿望。

2．学生回答观察的现象：在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大。在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度越大。

3．动手实验，各个小组用身边的物品去演示，如用钢笔从高出落向绷直的纸上，有的情况能将纸打破，有的却不能打破……。

各小组学生根据自己探究的情况在班上作发言、交流、逐渐形成共识。

积极思考。

三、重力做功与重力势能的变化的关系（师生交流讨论）

1．指导学生观察教材上的图5．4—1、图5．4—2、图5．4—3，让学生独立推导这几种情况下重力做的功。

2．循序渐进提出以下问题提示学生思考：

(1)比较容易做的是哪一个问题？

(2)为什么这两个问题容易研究呢？

(3)那么这两个问题的答案是什么呢？

(4)我们大胆猜想一下，第三个图中重力做的功和前两个是否相等呢？

(5)我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里？

(6)我们怎样突破这个难点呢？

(7)说说看，解决问题的途径是什么？

(8)第三个问题的答案应该是什么呢？

(9)我们可以得到什么样的结论？

(10)既然重力做功与路径无关，那么它与什么因素有关呢？

(11)具体的表达式是什么？（提示：再次用到极限的思想，如分析得不完善，只要有一定道理，教师给予肯定。）

3．据进行讨论：用E_P1=mgh₁来表示物体在初位置的重力势能，用E_P2=mgh₂来表示物体在末位置的重力势能，则W_G= E_P1 -E_P2，那么当h₁ >h₂和h₁ <h₂时，重力做功与重力势能变化之间的关系是怎样的？

4．总结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功。物体克服重力做功（重力做负功时，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。

5．指导学生讨论：物体从高为h₁处运动到高为处时，运动的路径有无数条，讨论在这此运动过程中，重力所做的功是否相同。

6．由此得到：重力所做功只跟物体的初位置的高度和末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关。

7．让学生阅读一下课本12页“说一说”，回答上面提出的问题。

8．出示例题：质量是50kg的人沿着长150 m、倾角为30°的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力势能增加了多少？(g取10m／s²)

1．认真看图，积极思考问题。

2．亲自动手算一算这两种情况下重力对物体做了多少功回答第一个和第二个问题。

3．充分发言，注意客观地评价自己小组的得失，体现实事求是的作风。

4．按照问题思路积极提出看法。

5．讨论得到：当物体由高处向低处运动时h₁>h₂，W_G>0 ，∴E_P1>E_P2

当物体由低处向高处运动时，₁ <h₂，W_G<0 ，∴E_P1<E_P2

6．重力所做的功相同，因为重力所做的功等于重力势能的减少量，而重力势能的减少量mg(h₁- h₂)是一定的。

学生阅读思考，回答有关问题。

学生演算，巩固所学的知识。

巩固练习、评估、交流、小结

出示随堂练习设计题。

引导学生回顾本节所学的内容，自我完善，并在小组内交流。

对本节学习情况进行总结、评价。

根据要求完成练习题。

按要求回顾本节学习内容，并在组内交流，小结。

听课，领会。