8.2 重力势能 教学设计-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦《机械能守恒定律》中重力势能的核心知识，涵盖重力做功特点、重力势能表达式、重力做功与势能变化关系及弹性势能。通过“想一想”（乘电梯与走楼梯重力做功是否相等）和“判一判”判断题导入，衔接功的知识，搭建学习支架，自然引出重力势能概念。 此资料亮点在于紧扣新课标核心素养，物理观念上强化能量观念（如重力势能相对性），科学思维上用微元法探究重力做功、乘积定义法定义物理量，科学探究通过小球运动重力做功计算、弹簧弹性势能情景分析引导主动思考。学科教学方法注重概念辨析与实例应用，帮助学生构建能量观、提升科学思维，也为教师提供清晰教学路径，提高课堂效率。

高中物理人教版必修第二册 第八章《机械能守恒定律》 第2节 重力势能 教学设计 上课班级 上课时间 年 月 日 课时： 节 课题 第2节 重力势能 学习目标 一、物理观念 1.了解重力做功与运动路径无关的特点。 2.理解重力势能的概念。 3.掌握重力做功和重力势能的变化关系。 二、科学思维 1.微元法和累积法探究重力做功的特点。 2.乘积定义法定义物理量：重力势能。 三、科学探究 1.知道重力势能和弹性势能的概念，理解重力做功的特点，初步具有能量观和相互作用观。 2.知道重力势能大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。 四、科学态度与责任 1.通过重力做功、重力势能、弹性势能在日常生活中的应用，体验学以致用的科学乐趣。 学习重难点 理解重力势能的表达式，通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系。 教学过程 一、新课引入 【想一想】 　如图，同一个人从高楼的15层下到地面，乘电梯和沿楼梯走下，这两种方式，重力对人做的功是否相等？ 答案　相等 【判一判】 (1)将物体水平抛出后，重力做正功。(√) (2)物体重力势能增加，一定克服重力做了功。(√) (3)重力做功的大小取决于始末位置的高度差，与路径无关。(√) 二、新课内容 （一）重力做的功 1.表达式： ， 指初位置与末位置的高度差。 2.重力做功的特点：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。 【例1】 如图所示，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)(　　) A. B. C.mgh D.0 答案　B 解析　小球由A点运动到D点过程中，小球的高度差为h1－h2＝h，故WG＝mgh，B正确。 （二）重力势能 1.定义：物体由于被举高而具有的能。 2.公式： ，式中 是物体重心到参考平面的高度。 3.重力势能是标量。 4.单位：焦耳；符号为 。 5.重力做功与重力势能的关系： 。 6.重力势能的相对性:物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫作参考平面，在这个水平面上，物体的重力势能取为0。通常选地面为参考平面。 【例2】 质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，如图所示，若以桌面为参考平面，重力加速度为g，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为(　　) A．mgh，减少mg(H－h) B．mgh，增加mg(H＋h) C．－mgh，减少mg(H＋h) D．－mgh，增加mg(H－h) 答案　C 情景分析 观察比较下图中的弹簧，判断下列说法是否正确。 (1)不同的弹簧只要形变量相同，弹性势能就相同。(×) (2)同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能就越大。(√) (3)弹簧被压缩时，弹性势能为负；弹簧被拉伸时，弹性势能为正。(×) （三）弹性势能 1.定义：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而具有的势能。 2.弹簧的弹性势能：弹性势能跟形变的大小有关。弹簧的长度为原长时，弹性势能为0。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，弹簧的弹性势能越大。弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数有关。 【例3】 如图所示，一轻弹簧左端固定，右端连接一物体，物体放在光滑的水平面上。现对物体施加一作用力 ，使物体处于静止状态。然后撤去 ，物体将向右运动。则物体从静止开始向右运动一直到速度再次为零的过程中，下列说法正确的是( C ) A. 弹簧的弹性势能逐渐减小 B. 弹簧的弹性势能逐渐增大 C. 弹簧的弹性势能先减小后增大 D. 弹簧的弹性势能先增大后减小 [解析]物体从静止开始向右运动一直到速度再次为零的过程中，弹簧先逐渐恢复原长，再逐渐被拉长，则弹性势能先减小后增大。 板书设计 一、重力做功 1．重力做功的特点 2．重力势能 (1)定义 (2)表达式：Ep＝mgh.(3)单位：焦耳． 3．重力做功与重力势能变化的关系式：WG＝Ep1－Ep2. 二、重力势能的相对性 1．重力势能的相对性 2．标矢性 三、弹性势能 1．定义 2．影响弹性势能的因素 课后作业 1.某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功 B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功 C．从A到B重力做功mg(H＋h) D．从A到B重力做功mgH 2.如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h。如果工人将砖一块一块地叠放起来，则(　　) A.砖块平铺时，砖块的重心高度为0 B.砖块平铺时，砖块的重心高度为h C.此过程共需克服重力做功nmgh D.此过程共需克服重力做功n(n－1)mgh 3．起重机将质量为50 kg的物体从地面提升到10 m高处，在这个过程中，下列说法正确的是(g取10 m/s2)(　　) A．重力做正功，重力势能减少5.0×103 J B．重力做正功，重力势能增加5.0×103 J C．重力做负功，重力势能减少5.0×103 J D．重力做负功，重力势能增加5.0×103 J 4.图甲是玩蹦极游戏的示意图，将弹性绳子的一端系在人身上，另一端固定在高处，然后人从高处跳下。图乙是人到达最低点时的情况，其中 为弹性绳子的原长， 点是弹力等于重力的位置， 点是弹性绳到达的最低点，对于人离开跳台至最低点的过程中，下列说法错误的是( ) A. 重力对人一直做正功 B. 人的重力势能一直减小 C. 人通过 点之后，弹性绳子具有弹性势能 D. 从 点到 点，弹性绳子的弹性势能一直增加 5.如图所示，假设某跳高运动员质量为 、身高为 ，在某次背越式跳高中跳过 高的横杆而平落在垫子上，落垫时运动员的重心离地高度为 。 取 ，试估算： （1） 上升阶段运动员至少要克服重力做多少功？ （2） 下降阶段重力做了多少功？ 1.答案　D 解析　重力做功与物体的运动路径无关，只与物体初、末位置的高度差有关．从A到B的高度差是H，故从A到B重力做的功是mgH，选项D正确． 2.答案　BD 解析　取n块砖的整体为研究对象，叠放起来后整体的重心距地面nh，砖块平铺时，重心的高度为h，故有W＝ΔEp＝nmg×nh－nmg×h＝n(n－1)mgh，B、D正确。 3.答案D　[起重机将质量为50 kg的物体从地面提升到10 m高处，重力对物体做功W＝－mgh＝－50×10×10 J＝－5 000 J。克服重力对物体做多少功，重力势能增加多少，则重力势能增加5.0×103 J, 故D正确。] 4.答案 [解析] 人离开跳台至最低点的过程中，人一直向下运动，则重力对人一直做正功，人的重力势能一直减小， 、 正确；人通过 点之后，弹性绳子开始伸长，弹性绳子具有弹性势能， 正确；从 点到 点，弹性绳子处于松弛状态，弹性势能一直为零，保持不变；从 点到 点，弹性绳子的弹性势能逐渐增加， 错误。 5.[1] [解析]上升阶段，重心升高的距离约为 克服重力做功 。 [2] [解析]下降阶段，重心下降距离 重力做功 。 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $