8.2 重力势能（教学设计）-【上好课】高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册）

第2节　重力势能 教学设计 备课人 学科 物理 课题 8.2重力势能 教学内容分析 “重力势能”是建立功能关系，体现“功是能量转化的量度”这一思想的重要一节。上一节学习的功的概念的重要意义在于它可以决定能量的变化。教材对力学中功能关系的讨论给予了极大的重视。本节从重力做功和重力势能的变化视角，讨论功能关系。在得出重力势能表达式的过程中，不仅要告诉学生结论，更为重要的是该结论是怎样得出来的。这就是科学思维之路，对培养学生的逻辑思维能力和研究方式都是非常重要的。 学情分析 学生已经学习了基本的力学知识，具备一定的力学基础。学生在初中阶段已经接触过势能的概念，但对重力势能的计算和应用不够熟练。同时，根据第一节的学习已经掌握了功的计算方法。 教学目标 1.知道重力做功的特点，理解重力势能的概念，知道重力势能具有相对性。 2.知道重力做功和重力势能变化的关系，并会分析相关问题。 3.了解弹力做功和弹性势能的变化关系。 教学 重难点 1.重力势能的概念的理解和计算（重点） 2.理解重力做功和重力势能变化间的关系（重点难点） 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 观察与思考： (1)在发生雪崩时蓬松的雪和在开闸泄洪时轻柔的水为什么都产生了如此“势不可挡”的威力？ (2)根据你初中所学，重力势能的大小跟那些因素有关？ 实验与思考： 请同学们用课本做如下实验，体会物体的重力势能与什么因素有关？ (1)同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉是怎么样的？ (2)不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉是怎么样的？ 思考与讨论： 当人向上或向下运动时，重力做什么功？重力势能如何变化？ (1)人向下运动，重力做正功，重力势能减少。 (2)人向上运动，重力做负功，重力势能增加。 学生观看视频，思考影响重力势能大小的因素 学生实验，通过实验研究影响重力势能大小的因素 学生分析讨论 为探究影响重力势能大小因素做铺垫 通过实验让学生定性认识到影响重力势能大小的因素 为重力做功和重力势能变化之间的关系做铺垫 讲授新课 一、重力做的功 （一）不同路径下的重力做功 思考与计算： 质量为m的小球从离地面高为h1的A位置运动到离地高度为h2的B位置，求三种情况下重力做的功的多少？ （二）重力做功的特点、表达式 1.重力做功的特点：重力做功只跟它的起点和终点的位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。 2.重力做功的表达式：WG =mgh1－mgh2 二、重力势能 思考与讨论：根据刚才做的课本掉落实验，你是否认为的重力做功表达式中mgh有什么特殊的意义？ （一）重力势能的定义及公式 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。 2.公式：Ep = mgh 3.单位：焦耳，符号为J 4.重力势能是标量 5.重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是物体单独具有的。 （二）重力做功与重力势能的关系 重力做功WG(正、负） 重力势能EP（增加、减少） 重力做功和重力势能变化的关系 物体上升 负 增加 物体克服重力做的功等于重力势能的增加 物体下降 正 减少 重力做的功等于重力势能的减少 思考与讨论： 若重力做的功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体的运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗？为什么？ 三、重力势能的相对性 如果取如图所示的参考平面，物体的高度和重力势能是正是否？ (1)物体在参考面上，h=0，Ep=0； (2)物体在参考面上方，h为正值，Ep为正值； (3)物体在参考面下方，h为负值，Ep为负值。 四、弹性势能 观察与思考：观察以下这几张图中的物体有什么共同点？ 1.弹性势能的定义 (1)定义：发生弹性形变的物体（弹簧）各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。 (2)影响弹性势能大小的因素： ①弹性势能的大小与形变量有关； ②弹性势能的大小与劲度系数有关。 2.弹性势能的变化与弹力做功的关系 (1)弹力做正功时，弹性势能减小。 (2)弹力做负功时，弹性势能增大。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp。 3.弹簧弹力做功 思考与讨论： (1)弹簧弹力的特点是怎样的？ (2)拉伸弹簧时，弹力做什么功？如何求出弹力做功的大小？ (3)若取弹簧自然长度时为弹簧零势能，则弹簧伸长量为x时的弹性势能为多大？ 4.对弹性势能的理解 (1)系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变和发生弹力作用而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。 (2)相对性：弹性势能的大小与选定的零势能位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧原长处