【新教材精创】8.2 重力势能 教学设计（2）-人教版高中物理必修第二册.docx

1、第八章机械能守恒定律8.2重力势能在复习初中掌握的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【物理观念】树立能量观念：理解重力势能的概念,知道重力做功与路径无关；掌握重力做功与重力势能变化的关系；【科学思维】在探究过程中渗透科学的研究方法：控制变量法，实验过程观察法及实验结果分析法，体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。【科学探究】对实例进行研究,推导出重力势能的表达式，然后通过计算归纳得出重力做功与重力势能变化的关系【科学态度与责任】从对生活中有关物理现象的观察，渗透在探究过程

2、中体验解决问题的成功喜悦，激发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。PPT【新课导入】初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？【新课讲授】一、重力做的功设一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B（图8.2-1甲），这个过程中重力做的功是WGmghmgh1mgh2再看另一种情况。质量为m的物体仍然从上向下运动，高度由h1降为h2，但这次不是沿竖直方向，而是

3、沿着一个斜面向下运动到B，再水平运动到B（图8.2-1乙）。物体沿斜面运动的距离是l，在这一过程中重力做的功是WG（mgcos）lmghmgh1mgh2从B沿水平方向运动到B的过程中，重力不做功。物体沿曲面滑下时重力做的功假设这个物体沿任一路径由高度是h1的起点A，运动到高度是h2的终点B，如图。我们把整个路径分成许多很短的间隔AA1，A1A2，A2A3，由于每一段都很小，因而都可以近似地看做一段倾斜的直线。设每段小斜线的高度差分别是h1，h2，h3，则物体通过每段小斜线时重力所做的功分别为mgh1，mgh2，mgh3，物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和，即WG

4、mgh1mgh2mgh3mg(h1h2h3+)mghmgh1mgh2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的位置有关，而跟物体运动的路径无关。也就是说，只要起点和终点的位置不变，不论物体沿什么路径运动，重力所做的功都相同。功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积mgh1与跟终点高度的乘积mgh2两者之差。WG=mgh1-mgh2二、重力势能我们把mgh叫作物体的重力势能，常用Ep表示，即Epmgh重力势能也是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为J。1J1kgms2m1Nm重力做的功与重力势能的关系可以写为WGEp1Ep2其中Ep1表示物体在初位置的重力势能，E

5、p2表示物体在末位置的重力势能。当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即WG0，Ep1Ep2当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即WG0，Ep1Ep2严格说来，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的三、重力势能的相对性1.物体的高度 h 总是相对于某一水平 面来说的，实际上是把这个水平面的高度取做 0。因此，物体 的重力势能也总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫 做参考平面。在参考平面，物体的重力势能取做 0。2.选择哪个水平面做参考平面，可视研究问题的方便而定。 通常选择地面为参考平面。3.选择不同的参考平面，物体重力势能

6、的数值是不同的， 但这并不影响问题的研究，因为在与重力势能相关的问题 中，有价值的是势能的差值，而选择不同的参考平面对这个 差值没有影响。4.对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力 势能也是正值；下方物体的高度是负值，重力势能也是负值。 负值的重力势能，表示物体在这个位置具有的重力势能比在 参考平面上具有的重力势能要小。以二楼的地面作为参考平面，二楼房间里 A 处的物体具有正的重力势能，一楼房间里 B 处的物体具有负的重力势能。四、弹性势能拉长或压缩的弹簧、卷紧的发条、拉开的弓、正在击球的网球拍、撑竿跳高运动员手中弯曲的竿，等等，这些物体都发生了弹性形变，每个物体的各部分之间都有弹力

7、的相互作用。发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。弹性势能跟形变的大小有关系。例如，在弹性限度内，弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关。被拉伸或压缩的长度越长，恢复原状过程中对外做的功就越多，弹簧的弹性势能就越大。弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数有关不同的弹簧发生同样大小的形变，劲度系数越大，弹簧恢复原状过程中对外做的功就越多因而弹簧的弹性势能就越大。势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的；弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的。我们以后还会学到其他形式的势能。上节课中学习了功的计算方法，学生初中阶段对重力势能也有定性的认识。本节课将从重力做功与能量的角度定量分析重力势能的大小和特点。让学生从生活实际中感受重力势能的存在，以及这种能量的普遍存在。渗透u功是能量变化的量度，培养学生总结规律的能力;培养学生的探索精神。