第七章 机械能守恒定律
学习目标
1、知道重力势能的概念，会用重力势能的 定义式进行计算.
2、会推导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、理解重力势能的相对性和系统性.
2011年7月2日下午1点半，一个2岁女童从10楼坠落，吴菊萍奋不顾身地冲过去用左臂接住孩子，女童幸免于难。救人的年轻妈妈吴菊萍左臂骨折，受伤较重，被网友称为托举生命的“最美妈妈”。
一、创境激情 引入课题
（一）实例展示 初步感知
2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。
雪崩
2
（一）实例展示 初步感知
美国内华达州亚利桑那陨石坑。它是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。强烈的撞击在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。

3
陨石坑
（一）实例展示 初步感知
由以上实例可以知道，物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。
重力势能
物体由于处在一定的高度而具有的能量是什么能量呢？这种能量的大小与哪些因素有关呢？
（一）实例展示 初步感知
用自己的课本做如下实验，根据感觉体会物体的重力势能与什么因素有关？
1、与高度有关。位置越高，重力势能越大。

2、与质量有关。质量越大，重力势能越大。
（1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉 • • •
（2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉 • • •
结论：
（二）亲身体验 加深认识
思考与讨论：如图，质量为m的小球从高为h1的初位置沿三种不同的路径运动到高为h2的末位置。请计算三种情况下重力做的功分别是多少？根据计算结果你能总结出重力做功的特点吗？
先独立思考，然后小组内交流，讨论完成后各组长发言。
探究一、重力做功的特点
二、 理论探究 把握规律
W1=?
W2=?
W3=?
θ
L
h1
h2
Δh
……
△h1
△h2
△h3
△h4
A
A
A
B
B
B
竖直下落
沿斜线运动
沿曲线运动
W1=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
W2=mgLcosθ
=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
微元法
W3=
重力做功的特点：
重力做功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。
WG =mgh1－mgh2
表达式：
“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。
2、表达式：
1、定义：
物体所受重力mg与所处高度h的乘积叫做物体的重力势能。用Ep表示。
3、单位：
4、重力势能有无方向？
阅读课本，明确以下问题：
Ep = mgh
焦耳，符号为J
无方向，是标量。
重力势能
探究二、重力做功和重力势能变化的关系
二、 理论探究 把握规律
物体向下运动，重力做 功，重力势能 。
物体向上运动，重力做 功，重力势能 。
判一判：如上图，当物体向上或向下运动时，重力做什么功？重力势能如何变化？请完成以下填空，自主回答。
正
减少
负
增加
①如果重力做正功，WG>0，则EP1>EP2，重力势能减少，
重力对物体做的功等于重力势能的减少量。
②如果重力做负功，WG<0，则EP1 物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
重力做功对应重力势能的改变，重力做了多少功就有多少重力势能发生改变。
探究二、重力做功和重力势能变化的关系
脑筋急转弯：
人从五楼窗台上跳下来，为何平安无事？
向里跳到五楼的地板上。
算一算：若人的质量为50kg,五楼窗台距五楼地面的高度为1m，距楼外地面的高度为16m，g=10m/s2。则：
1、相对五楼地面，人的重力势能是多少？
2、相对楼外地面，人的重力势能是多少?
500J
8000J
阅读课本内容“重力势能的相对性”，思考并回答以下问题：
1、什么叫参考平面？在参考平面，物体的重力势能是多少?
2、通常情况下，如何选取参考平面？
3、对选定的参考平面而言，什么情况下重力势能为正值？什么情况下重力势能为负值？
探究三、重力势能的相对性
二、 理论探究 把握规律
练一练: 如图有一个质量2kg的小球从桌面以上高h1=1.2m的A点落到地面上的B点，桌面的高为h2=0.8m。请按要求填写下表 (g=10m/s2)。
24J
►选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
－16J
40J
减少40J
40J
0J
40J
减少40J
►WG、△Ep与参考面的选取无关。
比较、分析表格中的数据，有何特点？
想一想：重力势能跟重力做功密切相关， 如果没有了重力，物体还有重力势能吗？
探究4、重力势能的系统性
二、 理论探究 把握规律
没有！
温馨提示：
严格地说，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，平常所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。
学习小结：
一、重力做功的特点：
与路径无关，只与起点和终点的高度差有关

二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。
三、重力做功与重力势能变化的关系
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
四、重力势能的特征：相对性
系统性
这节课学到了什么？
1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：（ ）
A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；
B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；
C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；
D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
ABD
三、学以致用 巩固提高
2、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、重力做功为-50J。
C、物体的重力势能一定增加了50J；
D、物体的重力势能一定减少50J；
BC
三、学以致用 巩固提高
3、井深8m，井上支架高为2m，在支架上用一根3m长的绳子系住一个重100N的物体，则物体的重力势能是(以地面为参考平面)（ ）
A．100J
B．700J
C．－100J
D．无法确定
C
三、学以致用 巩固提高
重力做功与路径无关
4、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=9.8m/s2)
解:
小球下落高度为5m
=5 x 9.8 x 5J
=245J
9
三、学以致用 巩固提高
作业：
课本“问题与练习”: 2、3
欢迎指导！