8.2重力势能（第2课时） 教案（word版教案）
文档属性
| 名称 | 8.2重力势能（第2课时） 教案（word版教案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 880.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-05 17:25:43 | ||
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文档简介
8.2重力势能（第2课时）
〖教材分析〗
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。在高中物理评价标准中，弹簧弹性势能的表达式未做要求，弹性势能的概念也是直接就给出来的，这是要求必须掌握。但是并不要去弹性势能的表达式。所以本节关于弹性势能只要求做定性的分析就好了。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：树立系统观念，掌握重力做功与重力势能变化的关系，理解重力势能的相对性，并运用到实例当中。
科学思维：知道系统的表达重力势能和弹性势能，了解它们的区别与联系。
科学探究：对实例进行研究，理解重力势能的相对性，知道势能正负值的含义。
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。
〖教学重点与难点〗
重点：重力势能的相对性。
难点：重力势能的相对性。
〖教学准备〗
多媒体课件、多个弹簧、小球。
〖教学过程〗
一、新课引入
回顾重力做功：WG=mgh（h是高度差），重力势能：EP=mgh（h是高度）
关系：WG=EP1-EP2
重力做功的量=重力势能变化量，即重力做了多少功就有多少重力势能发生改变。
重力势能的表达式Ep=mgh中的h表示物体的高度。但物体的高度是有相对性。如同样一个小球从地面量高度是2m，从桌面量高度那只有1m了。
问:1：重力势能也具有同样的相对性吗？
二、新课教学
（一）重力势能的相对性
假设小球的质量为0.1 kg，g=10m/s2。还是刚才那个图，分别以桌面和地面为零势能面参考面，物体的重力势能各是多少呢？
以桌面为参考面：Ep1=mgh1=0.1×10×1=1J。
以地面以参考面：Ep2=mgh2=0.1×10×2=2J。
从这个两个结果可以看出参考面不同，重力势能也就不同。即重力势能是相对的。
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。
问题2：既然参考面的选择会影响重力势能的大小，那要如何选参考面呢？
如果没有特殊说明，又可视研究问题的方便而定，那么我们默认是以地面为0参考面的。
问题3：为什么说3J>-4J的重力势能？
假设我们选择桌面为0，那么建立竖直的坐标轴，则上面的部分就是正的1、2、3、4，下面的就是-1、-2、-3、-4。如图所示
根据重力势能的表达式Ep=mgh，可知上半轴的重力势能能为正，下半轴的重力势能为负。负值的重力势能，表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小。所以我们才会说3J>-4J的重力势能。
再比如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。
例如：有一物体在A点的重力势能是1J，在B点的重力势能是0，在C点的重力势能是-2J，则物体在哪一点的重力势能最大？
我们先画出高度坐标，在B点为0，上正下负。如图，因为重力势能是标量，所以在A点的势能大于在B点的势能大于在C点的势能，因为在A的位置最高。
课堂练习
例1：质量m=0.5kg的小球，从桌面以上高h1=1.2m的A点下落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。在表格的空白处按要求填入数据。
参考平面 小球在A点重力势能 小球在B点重力势能 整个下落过程小球重力做功 整个下落过程小球重力势能变化
桌面 6J -4J 10J 10J
地面 10J 0 10J 10J
解题提示：只要降低的高度相同，重力做功就相同，跟坡度、粗糙程度都无关。所以重力做功是一样的。
由表格可以看出选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的。尽管重力势能的具有不确定性，但无论选择什么参考面，小球在落下来的过程中，重力势能都是减少了10J，可见
重力势能的变化具有绝对性，与参考面的选择无关。
因为在与重力势能相关的问题中，有价值的是重力势能的差值，而选择不同的参考平面对这个差值没有影响。
重力势能：EP=mgh具有相对性。
重力势能的变化具有绝对性。
选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的， 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，有价值的是重力势能的差值，而选择不同的参考平面对这个差值没有影响。
（二）弹性势能
（播放跳跳僵尸和跳跳杆动图）跳跳弹压下又弹上来，把人也一起弹了起来说明它具有能量。
（播放动图感受这种能量）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。
①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程度有关。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。
②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。（播放弹簧动图）
我们以后还会学到其他形式的势能。
课堂练习
例2：关于弹性势能，下列说法中正确的是（ ）
A. 任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能
B. 任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变
C. 物体只要发生形变，就一定具有弹性势能
D. 弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
解题提示：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。它与弹簧形变的大小有关系，还与弹簧的劲度系数有关。
例3：如图，在一次“蹦极”运动中，人由高空跃下到最低点的整个过程中，下列说法正确的是：（ ）
A.重力对人做正功
B.人的重力势能减小了
C.“蹦极”绳对人做负功
D.“蹦极”绳的弹性势能增加了
解题提示：由重力势能的定义式，和弹性势能的相关因素求解。
例4：以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错。
A、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
B、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
C、物体运动，重力做的功是一1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
D、没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1J，有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，克服重力做的功大于1J。
解题提示：A正确。例如：物体在向上的拉力作用下，如果做匀加速直线运动，这时拉力的功大于重力势能的增加量。如果物体做匀减速直线运动，这时拉力的功小于重力势能的减少量。
B错误。物体匀速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力势能的增加量。
C错误。根据WG=EP1-EP2可知，重力做-1J的功，重力势能的增加量为1J。
D错误。重力做功只与起点和终点的位置有关，与路径无关,A、B两点的位置不变，从A点到B点的过程中，无论经过什么路径，重力的功都是相同的。
〖板书设计〗
8.2重力势能（第2课时）
一、重力势能的相对性
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。
①重力势能：EP=mgh,相对性
②重力势能的变化 绝对性
弹性势能
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，
这种势能叫做弹性势能。
①跟弹簧形变的大小有关系
②跟弹簧的劲度系数有关
势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。
〖教学反思〗
本节内容是在学习重力势能后的进一步拓展，让学生再一次感受功和能的紧密联系。同时通过对两种势能的对比认识，能够更加理解重力势能的系统性。
〖教材分析〗
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。在高中物理评价标准中，弹簧弹性势能的表达式未做要求，弹性势能的概念也是直接就给出来的，这是要求必须掌握。但是并不要去弹性势能的表达式。所以本节关于弹性势能只要求做定性的分析就好了。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：树立系统观念，掌握重力做功与重力势能变化的关系，理解重力势能的相对性，并运用到实例当中。
科学思维：知道系统的表达重力势能和弹性势能，了解它们的区别与联系。
科学探究：对实例进行研究，理解重力势能的相对性，知道势能正负值的含义。
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。
〖教学重点与难点〗
重点：重力势能的相对性。
难点：重力势能的相对性。
〖教学准备〗
多媒体课件、多个弹簧、小球。
〖教学过程〗
一、新课引入
回顾重力做功：WG=mgh（h是高度差），重力势能：EP=mgh（h是高度）
关系：WG=EP1-EP2
重力做功的量=重力势能变化量，即重力做了多少功就有多少重力势能发生改变。
重力势能的表达式Ep=mgh中的h表示物体的高度。但物体的高度是有相对性。如同样一个小球从地面量高度是2m，从桌面量高度那只有1m了。
问:1：重力势能也具有同样的相对性吗？
二、新课教学
（一）重力势能的相对性
假设小球的质量为0.1 kg，g=10m/s2。还是刚才那个图，分别以桌面和地面为零势能面参考面，物体的重力势能各是多少呢？
以桌面为参考面：Ep1=mgh1=0.1×10×1=1J。
以地面以参考面：Ep2=mgh2=0.1×10×2=2J。
从这个两个结果可以看出参考面不同，重力势能也就不同。即重力势能是相对的。
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。
问题2：既然参考面的选择会影响重力势能的大小，那要如何选参考面呢？
如果没有特殊说明，又可视研究问题的方便而定，那么我们默认是以地面为0参考面的。
问题3：为什么说3J>-4J的重力势能？
假设我们选择桌面为0，那么建立竖直的坐标轴，则上面的部分就是正的1、2、3、4，下面的就是-1、-2、-3、-4。如图所示
根据重力势能的表达式Ep=mgh，可知上半轴的重力势能能为正，下半轴的重力势能为负。负值的重力势能，表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小。所以我们才会说3J>-4J的重力势能。
再比如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。
例如：有一物体在A点的重力势能是1J，在B点的重力势能是0，在C点的重力势能是-2J，则物体在哪一点的重力势能最大？
我们先画出高度坐标，在B点为0，上正下负。如图，因为重力势能是标量，所以在A点的势能大于在B点的势能大于在C点的势能，因为在A的位置最高。
课堂练习
例1：质量m=0.5kg的小球，从桌面以上高h1=1.2m的A点下落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。在表格的空白处按要求填入数据。
参考平面 小球在A点重力势能 小球在B点重力势能 整个下落过程小球重力做功 整个下落过程小球重力势能变化
桌面 6J -4J 10J 10J
地面 10J 0 10J 10J
解题提示：只要降低的高度相同，重力做功就相同，跟坡度、粗糙程度都无关。所以重力做功是一样的。
由表格可以看出选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的。尽管重力势能的具有不确定性，但无论选择什么参考面，小球在落下来的过程中，重力势能都是减少了10J，可见
重力势能的变化具有绝对性，与参考面的选择无关。
因为在与重力势能相关的问题中，有价值的是重力势能的差值，而选择不同的参考平面对这个差值没有影响。
重力势能：EP=mgh具有相对性。
重力势能的变化具有绝对性。
选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的， 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，有价值的是重力势能的差值，而选择不同的参考平面对这个差值没有影响。
（二）弹性势能
（播放跳跳僵尸和跳跳杆动图）跳跳弹压下又弹上来，把人也一起弹了起来说明它具有能量。
（播放动图感受这种能量）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。
①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程度有关。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。
②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。（播放弹簧动图）
我们以后还会学到其他形式的势能。
课堂练习
例2：关于弹性势能，下列说法中正确的是（ ）
A. 任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能
B. 任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变
C. 物体只要发生形变，就一定具有弹性势能
D. 弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
解题提示：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。它与弹簧形变的大小有关系，还与弹簧的劲度系数有关。
例3：如图，在一次“蹦极”运动中，人由高空跃下到最低点的整个过程中，下列说法正确的是：（ ）
A.重力对人做正功
B.人的重力势能减小了
C.“蹦极”绳对人做负功
D.“蹦极”绳的弹性势能增加了
解题提示：由重力势能的定义式，和弹性势能的相关因素求解。
例4：以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错。
A、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
B、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
C、物体运动，重力做的功是一1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
D、没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1J，有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，克服重力做的功大于1J。
解题提示：A正确。例如：物体在向上的拉力作用下，如果做匀加速直线运动，这时拉力的功大于重力势能的增加量。如果物体做匀减速直线运动，这时拉力的功小于重力势能的减少量。
B错误。物体匀速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力势能的增加量。
C错误。根据WG=EP1-EP2可知，重力做-1J的功，重力势能的增加量为1J。
D错误。重力做功只与起点和终点的位置有关，与路径无关,A、B两点的位置不变，从A点到B点的过程中，无论经过什么路径，重力的功都是相同的。
〖板书设计〗
8.2重力势能（第2课时）
一、重力势能的相对性
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。
①重力势能：EP=mgh,相对性
②重力势能的变化 绝对性
弹性势能
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，
这种势能叫做弹性势能。
①跟弹簧形变的大小有关系
②跟弹簧的劲度系数有关
势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。
〖教学反思〗
本节内容是在学习重力势能后的进一步拓展，让学生再一次感受功和能的紧密联系。同时通过对两种势能的对比认识，能够更加理解重力势能的系统性。