1、1第 2 节 势能的改变教学过程（一）重力势能第一层次：探究 EP=mgh提出问题：重力势能的大小与什么因素有关？建立假设师：同学们可以根据已有的知识和经验，大胆提出自己的假设，并且说明你的理由。生：高度有关。由定义：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。例如，放在地面上的石头没有杀伤力，一旦从较高处落下，就会很危险；一个杠铃放在你的脚边，你一定不觉得什么？但是如果把它悬挂在你的头顶之上，那一定会让你如坐针毡。 “禁止高空抛物” ；高层建筑在施工时必须有“工程防护网”等。 （渗透社会公德教育：预防高空坠物的危险）生：与物体的质量（重力）有关。如果悬挂在头顶之上
2、的是一团棉花，不是杠铃，就不会觉得可怕。如果你的头顶电线下悬挂的不是日光灯，而是 200 千克的杠铃，你有何感受？生：与质量和高度都有关系。 （教师做好对学生的即时性评价）检验假设实验定性检验出示实验器材：透明玻璃容器（或塑料桶） 、报纸、大小相同而质量不同的两个小球。以报纸是否被小球击破来体现势能的大小。这样实验效果明显，可见度大。教师演示，要求通过 3 个实验步骤，能够科学严谨的说明重力势能的大小与质量和高度之间的定性关系。教师引导前面我们已学过，物体所具有能量越大，对外做功的本领就越强。得到：同一高度的物体：质量越大，重力势能越大；质量相同的物体：高度越高，重力势能越大。理论定量推导师：
3、功是能量变化的量度，我们可否通过“力做了多少功，对应的重力势能就有多少2发生变化”的角度，来定量推导重力势能的表达式。你能设计一个物理过程来从理论上定量推导重力势能与重力 mg 和高度 h 的关系。学生讨论、设计物理过程，并发表自己的设想。可能的设想：（教师随手演示）如图 1，小球做自由落体运动，由动能定理 mgh= 21mv ;由“能量守恒” （动能由重力势能转化而来）重力势能等于动能即 EP= 2，所以 EP=mgh如图 2，将物体竖直向上匀速抬高 h，由平衡条件 F=mg ；则 F 做功为 WF=Fh=mgh;由功能关系得到：E P=WF=Fh=mgh得出结论：E P=mgh第二层次：理
4、解 EP=mgh主要采取讲授式标矢性：标量单位：焦耳（J）相对性： Ep与参考平面（零势能面）的选择有关系统性：重力势能为地球与物体所共有的，重力势能具有系统性。为了叙述方便，可以说成是某一物体的重力势能。相对性的教学出示电视剧“ 雪城”主题曲 心中的太阳歌词片段：山上有棵小树山下有棵大hm图 1hm图 23树，我不知道我不知道我不知道，那个更大那个更高学生讨论：相对高度和绝对高度的意义教师引导：零高度的参考平面对应零势能参考平面（说明规定零势能参考平面的必要性）举例深化：通过的例子（书放在课桌上，分别以地面和桌子作为参考面，讨论重力势能。教师随手演示。）来说明：重力势能的正负含义；一般情况下
5、以地面作为零势能的参考平面。（重新指出：图 1、图 2 定量推导时是以地面为参考平面的。使推导更加有科学性和完整性）过渡语：功是能量变化的量度，有力做功就有对应的能量发生变化，物体重力势能发生变化与什么力做功相对应呢？生：重力（二）重力做功与重力势能的改变1实例探究举例：一只花盆从 16 楼窗台落地，根据给出数据计算填表（事先印发） 。学生讨论探究：从表格中能总结出什么规律？（分组讨论，交流，教师引导总结）m=2kg，h=50m，h 1=10m，g=10m/s 2A ：16楼B ：3 楼4花盆仅在重力作用下 花盆在重力和阻力作用下规定的零势面花盆在各点处的重力势能 重力势能的改变 重力做功 重
6、力势能的改变 重力做功地面 EPA=1000JEPB =200J-800J 800J -800J 800J三楼 EPA=800JEPB =0-800J 800J -800J 800J教师引导的方向重力势能与零势面选取有关吗？物体在某两点间重力势能的改变与零势面选取有关吗？（指出改变量是末状态量减去初状态量）物体在某两点间重力势能的改变与重力做功有什么关系？与是否有除重力之外的其他力存在或参与做功有关吗？学生总结规律重力势能的具有相对性（相对于不同的参考平面重力势能的大小不同） ，确定了参考平面，物体重力势能才有确定值。重力势能的变化与零势能面的选取无关，具有绝对性重力势能的变化与重力做功的关系
7、。花盆下落，这一过程中重力做正功，重力势能减少，重力做多少功，重力势能减少多少；与是否有除重力之外的其他力存在或参与做功无关。2变式深化若用吊篮将花盆从 3 楼竖直吊回 16 楼，运动方式有匀速上升、匀加速上升，花盆的重力势能分别如何变化，重力对花盆做功分别又将如何？若乘电梯将花盆从 3 楼运到 16 楼，花盆的重力势能如何变化，重力对花盆做功又将如何？3归纳总结：重力做功是重力势能变化的量度物体下落，重力做正功 mgh，重力势能减少 mghEp，物体上升，重力做负功 ，重力势能增加 。GpWE过渡语：上面我们讨论花盆的运动都是在竖直方向，如果某人爬楼梯将花盆从 3 楼搬到 16 楼，重力对花
8、盆做功又将如何？5（三）重力做功和物体运动路径的关系学生讨论：小孩以不同的路径从某一高度回到地面，重力对小孩做功大小有什么关系？为什么？教师引导：从“力做功的两个要素：力与力方向上的位移”的角度思考。从功能关系：重力做功是引起物体重力势能变化的唯一因素的角度思考。结论：重力做功只与物体始末位置的高度差有关，与路径无关。 （进一步说明：重力做功的特点决定重力势能变化的绝对性；重力势能的变化只与重力做功有关，与物体是否受到其他力，和其他力是否做功无关）(四).课堂练习，运用重力势能的知识解决问题训练 1：新闻图片，设置情境在雅典奥运会举重男子 69 公斤级比赛中，中国选手张国政以抓举 160 公斤
9、，挺举 187.5公斤，总成绩 347.5 公斤获得金牌，这也是中国代表团在本届奥运会上的第 11 枚金牌。 张国政制胜的一举，挺举 187.5kg，杠铃被举高约 2m。试求：1、杠铃的势能变化多少？2、重力做功多少？（张国政能在短时间内爆发出如此巨大的功率绝非一日之功，为了能为祖国争得荣誉，运动员在平时的训练中付出心血。 ）训练 2：一位同学说：若以喜马拉雅山的山顶为零势能参考平面，则长江山峡的水库所储备的大量水的势能是负值，所以它就不能发电了。你认为此同学的说法对吗？为什么？训练 3：（选做）做竖直上抛运动的物体，在上升到某一高度时，重力势能的改变量为 E P，动能的改变量为 E K ，物
10、体克服重力做功 WG，物体克服空气阻力做功 Wf，则下列关系正确的是( )A.E P=WG B. E P=WG+WfC. E K= -E p-Wf D. E K = E p+WG+Wf （五） 、弹性势能（据课时情况，可以让学生自学）生活中还有一些物体既没有运动也没有很大的高度却同样“储存”着能量，哪怕它只是孩童手里的玩具（图片：弹弓） 。张紧的弓一撒手就会对箭支做功改变它的动能，松弛的6弓有这样的本领吗？同样是弓前者具有能量而后者没有，那么什么情况下物体才具有这种能量呢？张紧的弓在恢复原状的过程会对外做功，但是拉断的弓还能有做功的本领吗？1定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
11、2弹性势能的大小与哪些因素有关呢？小实验出示玩具弓箭、可以上发条的小汽车，让学生自己做实验。弓箭的皮筋拉得越长，恢复原状时对塑料箭做功越多，塑料箭获得的动能越大，射得越远。发条上的越紧，小车运动的时间越长。学生总结弹性势能的大小同弹性形变的大小有关。弹性形变越大，弹性势能也越大。教师强调弹簧处与原长时弹性势能为 0；弹簧的伸长和压缩的长度相同则弹性势能也相同举例：生活中还有那些利用弹性势能的例子呢？ 拉伸或压缩的弹簧、球拍、撑杆跳高、跳板跳水等。3、势能由相互作用的物体的相对位置决定的能量。重力势能：由地球和物体间相对位置决定。弹性势能：由发生形变的各部分的相对位置决定。（六）课堂小结1重力势
12、能是地球和地面上的物体共同具有的。重力势能的大小具有相对性，确定了参考平面，物体重力势能才有确定值。但重力势能的改变是绝对的。2重力做功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始末位置有关。3重力做功是重力势能变化的量度。教师总结关于人类与重力势能的认识，是一个从恐惧到挑战直到利用的过程。人们对重力势能的恐惧感是与生俱来的（雪崩、泥石流：2006 年 2 月 17 日泥石流突袭菲律宾 2000 人丧生） 。但是随着人们通过生产实践中对重力势能的认识的逐步加深，我们开始变得乐于挑战这种能量（攀岩运动） 。甚至在可以控制的范围内享受重力势能带给我的种种乐趣（过山车） 。但是科学的意义不仅仅是认识自然，
13、挑战自然，更在于能动的利用自然！介绍水力发电（水力发电的图片） 。7【教学后记】本节课在教学设计上遵循学生的认知规律，遵循辩证唯物主义的认识论，使学生对重力势能概念的建立和理解有一个从感性到理性，从定性到定量的过程，使学生对物理概念和规律的学习并不感到突然和困难。本节课运用“实验（举例）理论探究归纳实例研究”教学方法，把“实验观察、学生讨论、教师讲解”融合在一起。本着“学生主体，教师主导”的原则，在特定情景下的实例研究，让学生感到新鲜好奇，讨论问题积极主动，自主地总结规律。贴近生活的实例、小实验，使学生的学习兴趣高涨，体验社会公德、爱国情感及合理利用自然的科学认识。本节课在多媒体、实验、板书的
14、运用上，相互补充，克服了单一媒体运用的呆板的课堂教学形式，对整合课堂教学资源，起到了一定的作用。幻灯片所展示的各种生动、活泼、有趣的图片，激发学生探究知识的欲望和积极性，也是本节课的一大亮点。本节课至始至终围绕“功是能量变化的量度”到“重力做功是重力势能变化的量度”课题中心内容。让学生体会到重力做功是导致重力势能变化的唯一因素。【板书设计】一、重力势能二、弹性势能1定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。2弹性势能的大小同弹性形变的大小有关。三、势能：由相互作用的物体的相对位置决定的能量。GpWE（与路径无关）重力势能重力做功表达式：E p=mgh单位：焦耳（J）标矢性：标量相对性系统性8
