设计思想
“重力势能”一节的教学，因其同初中物理相比，梯度很大，致使师生深感教学维艰，因此列为本章难点内容。如何突破这一难点，使学生在知识和能力方面大上台阶，激励学生兴趣，强化物理学习风气，是个值得深思的课题。在复习重力势能有关知识的基础上，进一步根据功的定义，推导出重力做功与路径无关，只与物体起点和终点位置的高度差有关，进一步得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．
教学目标
知识与技能：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。
过程与方法：通过典型事例分析和实验演示来探究分析讨论，指导学生总结、归纳。
情感态度与价值观：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。
教学重点
重力势能大小的确定
重力做功与重力势能变化的关系
教学难点
重力势能的相对性的理解，参考平面的选择方法。
教学资源
智慧课堂 平板 大小不同的铁球两个 铁架台
教法设计
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。
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
一、重力势能引入
二、重力做功
三、重力势能
四、重力势能的相对性
五、势能的系统性
六、课堂小结
打桩机重锤从高处落下的视频，提出重锤可以把桩打进地里，为什么？
教师：什么是重力势能？
演示实验：
实验：用大小不同的两铁球从同一高度释放，观察铁球上升的高度。用同一铁球从不同高度释放，观察铁球上升的高度。
教师：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。
引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢？
板书课题：重力势能
演示并解说：粉笔盒高度变化，重力势能也变化，此过程中重力一定了做功。认识重力势能，先研究重力做功
写出几种情况下，物体从A→C，重力做的功：
（1）竖直下落
（2）沿倾斜直线向下运动
（3）沿任意路径向下运动
(提示)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。
让学生总结出规律。板书：
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。
WG=mgh1-mgh2
看起来，物体所受到的重力mg与它所处的高度h的乘积mgh是一个具有特殊意义的物理量。这个物理量与重力做功有关，又随高度而变化，与势能特征一致。我们把这个物理量mgh叫做体的重力势能，用Ep表示。
EP=mgh
问（1）重力势能的单位如何？
（2）重力做功与重力势能的变化
教师将手中粉笔头竖直上抛，让学生分析其上升和下落过程中重力做功与重力势能的变化。
总结：重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功（或称克服重力做了多少功），重力势能就增加多少。即重力做功等于重力势能的减少量。若用WG表示重力做功，Ep1表示初态的重力势能，Ep2表示末态的重力势能，则上述关系可表达为：
WG=Ep1-Ep2= -△Ep
注意公式中两个势能的先后位置和△Ep前负号的意义（-△Ep指减少量）。
讨论：歌词：山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道那棵更高，为什么？
结论：高度具有相对性，重力势能也具有相对性。
（1）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。
（2）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。
（3）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。
对于重力势能来说，物体处于不同高度，他的重力势能就不同。若没有地球，物体就不受重力，就谈不到重力势能。所以，重力势能是地球与受重力作用的物体所组成的系统所共有的。
引导：
（1）通过这一节的学习你有哪些收获？
（2）重力做功可以度量重力势能的变化，这一结论是否具有更广泛的意义，你能利用现有的知识将其推广吗？
学生：因为重锤具有重力势能。
学生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
学生回答观察的现象：
在实验中不同质量同一高度时质量大的铁球上升的高度大，同一铁球释放位置高的上升的高度。
推测影响重力势能的因素是质量和高度。
学生自己动手算
WG=mgh
=mgh1-mgh2
WG=mgcosθl
=mgh
=mgh1-mgh2
WG＝ｍｇΔh1+ｍｇΔh2+ｍｇΔh3+┅=mg(Δh1+Δh2+Δh3+┅)
=ｍｇ（ｈ１－ｈ２）
学生得出结论：既然是能量单位，应是焦耳。
上升过程中，重力做功为-mgh，重力势能增加mgh；下落过程中，重力做功为mgh，重力势能减少mgh，（或称增加-mgh），
高度具有相对性,重力势能具有相对性。
提供重力做功与重力势能变化的关系的相关背景。
经过探究进行推理判断决定势能的因素，进一步提出问题，如何探究其表达式？
通过研究重力做功探究重力势能的表达式。
此极限方法亦可由学生自己提出。
认识了重力做功与路径无关后，才引入重力势能的概念，学生会感到困难，不宜要求过高。
重力势能的相对性与其正负值的理解是本节的难点从学生感兴趣的问题入手。
只做一般了解
渗透功是能量转化的量度这一观点。
板书设计
重力势能
一、重力做功
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。
WG＝ｍｇΔh（Δh为起点和终点位置的高度差)
二、重力势能
EP=mgh
特点：（1）单位：焦耳（J）
(2)标量，有正负。
（3）重力势能的相对性
（4）是物体与地球共有
三、课堂小节
课件22张PPT。 重力做功的特点一、重力的功类型1:
类型2:
类型3:
WG＝mgh＝mgh1－mgh2WG＝mgl cosθ＝mgh＝mgh1－mgh2WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋mgΔh3＋…
＝mgh
＝mgh1－mgh2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（只跟它的初末位置的高度差有关），而跟物体运动的路径无关。WG＝mgh1－mgh2问题与练习 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? (g=10 m/s2)思考物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关（只跟它的初末位置的高度差有关），而跟物体运动的路径无关。功是能量转化的量度
WG＝mgh1－mgh2
重力做功能？二、重力势能1、物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积EP＝mgh2、重力势能是标量，单位是焦耳（J）二、重力势能
的相对性哎嗨哎嗨呀
山上有棵小树
山下有课大树
我不知道
我不知道
我不知道
哪个更高 哪个更高
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。
讨论（2）小球的重力势能是多少？（1）小球的高度是多少？二、重力势能的相对性1、参考面（0势能面）的选取是任意的。2、选不同的参考面物体的重力势能各不相同。3、通常选地面为参考面。二、重力势能的相对性EPB=-3mghEPA=2mghEPB=-2mghEPA=0EPA=-mghEPB=0重力势能具有相对性，为了比较势能的大小我们通常选一个参考面，处在参考面的物体的重力势能为0 ，参考面上方的物体的重力势能是正数，参考面下方的物体的重力是负数。重力势能的变化 EPB－EPA ＝-2mgh例 题 甲、乙两个物体的位置如图7-4-3所示,质量关系m甲 A.Ep1>Ep2 B.Ep1 C.Ep1=Ep2 D.无法判断 二、重力势能
与重力做功3、重力做功和重力势能的关系：WG＝mgh1－mgh2初态的重力势能末态的重力势能重力做的功WG＝EP1－EP2①当物体由高处向低处运动时：
重力做正功，即WG＞０，EP1＞EP2
重力势能减小②当物体由低处向高处运动时：
重力做负功，即WG＜０，EP1＜EP2
重力势能增大重力做功对应着重力势能的变化练习 塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？若物体加速或减速下降呢？(g=10m/s-2)分析：重力做功为：
WG=mg(h1-h2)=14000J
WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=14000J
重力势能减少了14000J请同学们完成重力做正功重力势能减少练习 塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？若物体加速或减速上升呢？(g=10m/s-2)分析：重力做功为：
WG=mg(h1-h2)=－14000J
WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=－14000J
重力势能增加了14000J请同学们完成重力做负功重力势能增加问题与练习 3．物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则( )
A．重力做功为50J
B．重力做了50J的负功
C．物体的重力势能一定减小了50J
D．物体的重力势能一定增加了50J
例题、如图，质量m = 0.5kg的小球，从桌面上方高h1 = 1.2m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)总结：选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同，但 重力势能的变化量不变。
对一个确定的过程，重力做功和重力势能变化与参考面的选择无关。练 习1.下列关于重力势能的说法正确的是（ ）
A.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
B.某物体位置一定时，重力势能的大小是一定的
C.重力势能等于零的物体，其重力势能只能增加，不可能再减小
D.在地面上的物体，它的重力势能一定等于零练 习2.有关重力势能的变化，下列说法中正确的是（ ）
A.物体受拉力和重力作用向上运动,拉力做功是1 J,但物体重力势能的增加量有可能不是1 J
B.从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛,落到地面上时,物体重力势能的变化是相同的
C.从同一高度落下的物体到达地面,考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的
D.物体运动中重力做功是-1 J,但物体重力势能不是1 J练 习3.下面关于重力势能的说法中，正确的是（ ）
A.有A、B两个物体，A的高度是B高度的2倍，那么物体A的重力势能的数值一定是物体B的2倍
B.从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛或平抛，从抛出到落地的过程中，物体重力势能的变化是相同的
C.有一物体从楼顶落到地面，如果受到空气阻力，物体重力势能的减少量小于自由下落时重力势能的减少量
D.重力做功时，不仅与物体运动的高度差有关，还与物体运动的路径有关一、学习目标
1.认识重力做功与物体运动路径无关的特点.
2.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行有关计算.
3.理解重力做功与重力势能变化的关系.
4.知道重力势能具有相对性.
5.知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的．
二、课前预习
1、重力的功：重力的功与路径______，只与它的_______________有关，即：WG=_____________.
2、重力势能：物体受到的______________的乘积，即：Ep=________.重力势能具有系统性，它是物体和地球组成的系统所共有，尽管习惯上说物体的重力势能是多少，但不是地球上的物体单独具有的；重力势能具有相对性，只有规定了_______之后，重力势能才有确定的值.这个值可以是__值（在零势能面以上），可以是_____值（在零势能面以下），可以是_____（在等势面上）.
3、重力做功跟重力势能的关系：重力做功改变物体的重力势能，重力做了多少功，物体的重力势能_______________.重力对物体做正功时，物体的重力势能_______，重力做负功时，物体的重力势能________.即WG=Ep1-Ep2= —ΔEp
三、预习检测
1、下面说法正确的是（ ）
地面上的物体重力势能一定为零。
质量大的物体的重力势能一定打。
不同的物体中离地面高度最高的物体重力势能最大。
离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零。
2、沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体由底端拉到顶端，以下说法正确的是（ ）
沿坡度小，粗糙程度大的斜面上升时克服重力做的功多。
沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升时克服重力做的功多。
沿坡度小，粗糙程度小的斜面上升时克服重力做的功多。
D、上述几种情况克服重力做的功一样多。
3、质量为1kg的物体从高处自由落下，经过3s落地，那么它在下落的第1s秒内，重力势能的减少是 。提示：根据自由落体公式计算位移。g=10m/s2。
四、知识探究
（一）、重力做功的特点
【自主探究】：如图所示，质量为m的物体从高为h1的A点分别以三种方式落到高为h2的B点，求各种情况下重力做的功。
类型1
类型2
类型3
重力做功的特点：______________________________________________________
重力做功的大小等于
例1、如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则（ ）
A. 沿轨道1滑下重力做功多 B. 沿轨道2滑下重力做功多
C. 沿轨道3滑下重力做功多 D. 沿三条轨道滑下重力做的功一样多
（二）、重力势能
1、定义：
2、公式：
3、单位：
4、标矢性：
【自主探究】：阅读课本[重力势能的相对性]部分，完成以下问题：
(1)为什么说重力势能具有相对性？
(2)何为参考平面？参考平面的选取是唯一的吗？
(3)如果物体在参考平面的上方，重力势能取什么值？表示什么含义？
(4)如果物体在参考平面的下方，重力势能取什么值？表示什么含义？
(5)选择不同的参考平面，物体的重力势能的值是否相同？是否会影响有关重力势能问题的研究？
5、重力势能的相对性：
6、势能是系统所共有的
例2、在同一参考平面内，物体1的重力势能Ep1=3J，物体2 的重力势能Ep2=－3J，则（ ）
A. Ep1= Ep2 ?B. Ep1＞Ep2 ?
C. Ep1＜Ep2 ?D. 无法判断
例3、如图，A点距地面1﹒5m，B点距桌面0﹒3m，桌面距地面1﹒0m，C距地面0﹒4m，小球的小球的质量为2㎏。
⑴以地面为参考平面，小球在A、B、C三点的重力势能？由A到B小球的重力势能的变化是多少？
⑵以桌面为参考平面，小球在A、B、C三点的重力势能？由A到B小球的重力势能的变化是多少？
（三）、重力做功跟重力势能变化的关系
关系式：WG＝mgh1－mgh2=Ep1-Ep2= —ΔEp
1、当物体由高处运动到低处时
重力做 功，重力势能 （填“增加”“减少”or“不变”）。即WG ０，EP1 EP2。重力势能减少的数量 重力做的功。
2、当物体由低处运动到高处时
重力做 功，重力势能 （填“增加”“减少”or“不变”）。即WG ０，EP1 EP2。重力势能增加的数量 物体克服重力做的功。
例4、质量是100 g的球从1.8 m的高处落到水平板上，又弹回到1.25 m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？（g取10 m/s2）
五、达标检测
1．关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的位置一但确定，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—5J变化到—3J，重力势能变小了
D．离地面有一定高度的物体，其重力势能可能为零
2. 下列说法中正确的是（ ）
A. 物体克服重力做功，物体的重力势能增加
B. 物体克服重力做功，物体的重力势能减少
C. 重力对物体做正功，物体的重力势能增加
D. 重力对物体做负功，物体的重力势能减少
3. 物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（ ）
A. 物体的重力势能一定为50J ?B. 物体的重力势能一定增加50J
C. 物体的重力势能一定减少50J ?D. 物体的重力势能可能不变
4.起重机以g/4的加速度，将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升h高度，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少?物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?(空气阻力不计)
