8.2重力势能-2021-2022学年高一物理备课帮导学案（人教版2019必修第二册）

§8.2重力势能 目标展示 〖教学目标〗 1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算； 2.理解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.知道重力势能的相对性和系统性。 4.理解弹性势能的概念及其物理意义。 5.知道弹性势能具有相对性。 〖核心素养〗 【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。 〖教学重点与难点〗 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 难点：重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变化和重力做功的关系。 预习案 使用说明及学法指导（正确的方法会取得事半功倍的效果！） 1．首先明确“知识必备”中的两个知识点；然后再通读教材，查找资料，完成“教材助读”中的问题； 2．完成时间：20分钟。 知识必备（你准备好了吗？） 1． 微元法 2． 胡克定律 教材助读（问题引领方向！） 1．如何求重力做功 2．理解重力势能的相对性以及重力势能变化量的绝对性 预习检测（检测有助于查找存在的问题和不足！） 1.如图所示,质量为m的苹果从距地面高度为H的树上由静止开始下落,树下有一深度为h的坑,则苹果落到坑底过程中,苹果的重力势能　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。若以地面为参考平面,则落到坑底时苹果的重力势能为　　　　。(选填“正”或“负”) 【答案】减小 负 2.下列物体中,具有弹性势能的是 (　　) A.被举高的重物　　　　　　　　 B.弯曲的撑杆 C.飞行的子弹　　　　　　　　 D.滚动的足球 【答案】B 3． 判一判 (1)重力做功与物体沿直线或曲线有关． ( ) (2)物体只要运动，其重力一定做功． ( ) (3)同一物体在不同位置的重力势能分别为Ep1＝3 J，Ep2＝－10 J，则Ep1<Ep2. ( ) (4)物体由高处到低处，重力一定做正功，重力势能一定减少．( ) (5)重力做功一定与路径无关，只与初、末位置的高度差有关． ( ) (6)弹簧的长度越长，弹性势能一定越大． ( ) 【答案】×××√√× 我的疑问（发现问题比解决问题更重要！） 请将预习中未能解决的问题和疑问写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。 探究案 质疑探究（质疑解疑，合作探究） 探究点一：重力做功的特点 例1.如图2所示，一个质量为m的物体，从高度为h1的位置A分别按下列三种方式运动到高度为h2的位置B，在这个过程中，思考并讨论以下问题： 图2 (1)求出图甲情形中重力做的功； (2)求出图乙情形中重力做的功； (3)求出图丙情形中重力做的功； (4)重力做功有什么特点？ 【答案】(1)mgh1－mgh2(2)mgh1－mgh2(3)mgh1－mgh2.(4)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. 【解析】(1)甲中WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2 (2)乙中WAB′＝mglcos θ＝mgΔh＝mgh1－mgh2，WB′B＝0故WAB＝mgΔh＝mgh1－mgh2 (3)丙中把整个路径AB″分成许多很短的间隔AA1、A1A2…，由于每一段都很小，每一小段都可以近似地看成一段倾斜的直线，设每段小斜线的高度差分别为Δh1、Δh2…，则物体通过每段小斜线时重力做的功分别为mgΔh1、mgΔh2….WAB″＝mgΔh1＋mgΔh2＋…＝mg(Δh1＋Δh2＋…)＝mgΔh，WB″B＝0 故WAB＝mgΔh＝mgh1－mgh2. (4)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. 针对训练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点滑到同一水平地面上,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 【答案】D　 【解析】物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平地面上,重力做的功都是W=mgh,所以沿三条轨道滑下重力做的功一样多,选项D正确,A、B、C错误。 针对训练2.如图3所示，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下，经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为(重力加速度为g)(　　) 图3 A. B. C.mgh D