【新教材精创】8.2 重力势能 教学设计（1）-人教版高中物理必修第二册.docx

1、第八章机械能守恒定律第2节重力势能本节内容是首先引入重力势能概念时着重体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本概念，通过一些生活实例，让学生体验到高处物体具有潜在的能力重力势能。通过例题总结出重力做功的特点和重力的功，接着，以例题计算引出高度具有相对性。重力势能与高度有关，在研究重力势能时应选取参考平面或零势能面。在零势能上，物体的重力势能为零，解释重力势能“+”“”号的含义。其次，在掌握了势能零点的基础上，通过一道分组计算，发现，选取不同的势能平面，计算得出的重力做功的大小是一样的，从而得出结论：选择不同的参考平面，物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的，并不随参考平面的改变而改变，即

2、重力做功具有绝对性，最后讲解的是弹性势能的概念以及弹性势能跟形变的大小有关系。物理观念：利用微元法和图象法计算变力做功的问题，理解重力势能与零势能面的选择有关，是一个相对物理量，大小取决于到零势能面的高度科学思维：通过重力做功和重力势能的变化关系，推导出重力势能的表达式，体验推导过程中获得新知的乐趣科学探究：根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式。科学态度与责任：通过探究过程体会物理学的逻辑之美和方法之美，体会数理的巧妙结合，激发学生求知欲和学习兴趣，享受成功的乐趣。1、 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2、教学难点：重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变

3、化和重力做功的关系；多媒体课件一、 新课导入首先我们先来了解一下一个鸡蛋的威力：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。陨石划过天空，放出耀眼的光芒，在地上留下巨大的陨石坑那么什么是重力势能呢？在初中的时候，我们学过物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。那么重力势能又与哪一些因素有关呢？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?二、新课教学举例：把一个质量为的物体竖直向上抛出，在它上升和下落的过程中，重力分别做什么功?重力势能如何变化?上升过程中，物体克服重力做功(重

4、力做负功)物体的重力势能增大。下落过程中，重力做正功，物体的重力势能减小。教师：我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少，那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?学生：重力所做的功等于物体重力势能的变化.(一)重力做的功来源:学科网ZXXK例1：三个质量均为m的相同铁球从离地h1的高度开始下落至离地高度为h2的高度，如图所示图1如图1，小球由h1的高度落到h2的高度，位移为h=h1-h2，所以重力所做的功为WG=mgh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2图2来源:学#科#网Z#X#X#K如图2，小球沿斜面从A点到运动到C点,位移为

5、L，WG=mgLcos=mgh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2图3如图3，物体沿任意路径运动，我们可以把整个路径分成很多很短的小段，每一小段都可以看成一个斜面设，设每个小斜面的高度差是h1，h2，h3，那么每一个小斜面重力所做的功是mgh1，mgh2，mgh3，所以通过整条路径重力所做的功就等于重力在每一个小斜面上所做的功的代数和，即WG=mgh1+mgh2+mgh3+=mgh=mgh1-mgh2所以分析表明：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点位置有关，而跟物体运动的路径无关。重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差。(二)重力势能

6、 看起来，物体所受重力mg与它所处位置高度h的乘积mgh，是一个具有特殊物理意义的物理量。一方面与重力做功密切关系，另一方面随着高度的增加而增加，随着质量的增加而增加，恰与势能的基本特征一致。因此我们把物理量mgh叫做物体的重力势能。.定义：物体由于处于一定的高度而具有的能量叫做重力势能，物体的质量越大，离地面越高，物体的重力势能就越大。2表达式：Ep=mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。3.单位：焦耳，J。4.标量。重力势能的系统性：重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量。重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，倘若没有地球，就谈不

7、上重力。所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。(三)重力做功与重力势能变化的关系如图所示，质量为m的物体自高度h1处的A点，落到高度为h2的B点。左图只受重力的作用，右图受到重力和阻力的共同作用。重力做功：WG=mgh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2A处的重力势能：EpA=mgh1B处的重力势能：EpB=mgh2重力势能的变化量：Ep=EpB-EpA=mgh2-mgh1两种情况的重力势能变化一样，说明物体重力势能的变化只与重力做功有关，与其它力做功无关。当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少，重力做做多少正功，重力势能就减

8、少多少；当重力对物体做负功时，物体的重力势能增加，重力做做多少负功，重力势能就增加多少。 （四）重力势能的相对性：物体的高度总是相对某个平面来说的，所以重力势能也是相对于某个平面来说的，所以我们在讲一个物体具有多少重力势能时，我们先选择一个参考平面，物体在这个参考平面上高度为零，重力势能为零。参考平面的选取是任意的，视处理问题的方便而定，一般可以选择地面或者物体运动所达到的最低点为参考平面。如上图所示，选择二楼的地面为参考平面，二楼的物体相对参考平面高度为正值，具有正的重力势能，表示物体的重力势能比在参考平面上的具有的重力势能大；一楼的物体相对参考平面高度为负值，具有负的重力势能，表示物体的重

9、力势能比在参考平面上具有的的重力势能小。重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关，零势能参考平面不同，同一点的重力势能也不同。所以要比较重力势能的大小时，应该选择同一个零势能参考平面。 不管选取哪一个零势能参考平面，Ep=EpB-EpA=-2mgh,重力势能的变化量是不变的，所以重力势能的变化具有绝对性，与零势能参考平面的选取无关。例3：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=10m/s2)小结：1.选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 2.对一个确定的过程，WG和EP与参考面的选择无关（五）弹性势能（1）什么是弹性势能通过举例看出，发生弹性形变的物体，在恢复形变时能对外界做功，所以它也具有一种潜在的能量，称之为弹性势能。（2）弹性势能与什么因素有关？弹簧弹性势能与形变量、劲度系数有关本节课内容既是重点又是难点，学生在一节课内不容易全面理解和掌握，教学中不宜追求多而全，可以在后续课程中逐渐理解与加深。教学过程中可以多举身边的实际例子，教法上教师应充分调动学生的思维，使学生始终处于学习的主体，激发探究意识和学习的积极性。