8.2重力势能 教学设计 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册
文档属性
| 名称 | 8.2重力势能 教学设计 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 629.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-13 16:16:36 | ||
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文档简介
重力势能教学设计
【教材分析】
本节内容是首先引入重力势能概念时着重体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本概念，通过分组实验，让学生体验到高处物体具有潜在的能力—重力势能。本节非常重视概念、规律的推导探究过程。在复习初中掌握的重力势能有关知识的基础上，先从理论上探究重力做功的特点，找出重力势能mgh。通过重力做功与重力势能变化之间的关系，体会功能关系。不仅要告诉学生结论，更为重要的是结论的得出过程，体现出科学思维的过程，经历科学思维过程有利于培养学生的逻辑思维能力。
【学情分析】
从知识层面上，学生在初中已经了解重力势能的含义及重力势能与高度、质量有关。学生在学习匀变速运动的位移时间公式，初步了解微元法，但还不能熟练运用微元法处理问题，对于曲线运动，证明重力做功只决定于高度差有一定难度。教学时要考虑学生的物理学习心理特点，设置情景分析，一步步进行。
【教学目标】
1.学生通过对不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的特点。
2.学生通过重力做功与重力势能，体会功能关系。
3.学生理解重力势能表达式，知道重力势能的相对性。
【重难点】
教学重点：重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能变化之间的关系
教学难点：重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力做功跟物体重力势能变化之间的关系
【教学过程】
新课引入：分组实验，两个质量不同的小球，装有米的盒子，利用控制变量法，定性分析重力势能与什么因素有关？
师：什么是重力势能呢？
生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
师：那么重力势能又与哪一些因素有关呢？
生：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.
师：那么，怎样定量地表示重力势能呢 我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少。所以研究重力势能，我们从重力做功入手。
新课进行：
一、重力做的功
自主探究
问题1：如图所示，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，请计算三个过程中重力做的功并分析重力做功特点：
生：由做功的表达式W=Flcosa
WG=mg h=mgh1－mgh2
WG=mgLcosθ=mg h=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2
师：物体沿任意路径运动，我们可以把整个路径分成很多很短的小段，每一小段都可以看成一个斜面设，设每个小斜面的高度差是Δh1，Δh2，Δh3，···，那么每一个小斜面重力所做的功是mgΔh1，mgΔh2，mgΔh3，···，所以通过整条路径重力所做的功就等于重力在每一个小斜面上所做的功的代数和，即
生：WG=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+···=mgh=mgh1-mgh2
生：做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的____和_____的位置有关，而跟物体运动的_______无关。
二、重力势能
师：看起来，物体所受重力mg与它所处位置高度h的乘积mgh，是一个具有特殊物理意义的物理量。一方面与重力做功密切关系，另一方面随着高度的增加而增加，随着质量的增加而增加，恰与势能的基本特征一致。因此我们把物理量mgh叫做物体的重力势能。
生：1.定义：我们把__________叫作物体的重力势能，常用Ep表示。
2.表达式：Ep＝_______________。
3.单位：在国际单位制中是____________，符号为_______。
1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。
4.重力势能是_______________量
合作探究
问题2:把一质量为0.05kg的小球，从距地面高为h1=2m的高度匀速运到高为h2=1m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
把一质量为0.05kg的物体，从距地面高为h1=1m的高度匀速运到高为h2=2m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
师：小球从起点运动到终点，重力势能变化了多少？如何求重力势能的变化量？在必修一部分，物体的运动速度发生变化，如何求速度变化量？
生：变化量是某物理量的末态值减去初态值。重力势能变化量 EP=EP2-EP1.
师：重力做功WG= EP吗？
生：不等于，WG=EP1-EP2=- Ep
师：重力做功等于重力势能的变化量吗？
师：变化量 Ep也称为重力势能的增加量。WG=- EP，
师：重力做功与重力势能有什么关系？
生：重力做功等于重力势能的减少量。
生：重力做功与重力势能变化的关系
(1)表达式：WG ＝－ΔEp。（重力做的功等于重力势能的减少量。）
(2)两种情况
①当物体从高处运动到低处时，重力做_____，重力势能____ ，即WG＞0，Ep1＞Ep2。
②当物体由低处运动到高处时，重力做_____ ，重力势能____，即WG＜0，Ep1＜Ep2。
师：物体的高度总是相对某个平面来说的，所以重力势能也是相对于某个平面来说的，所以我们在讲一个物体具有多少重力势能时，我们先选择一个参考平面，物体在这个参考平面上高度为零，重力势能为零。
生：重力势能具有相对性。
问题3:如图，质量为0.05 kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1 m，桌面高h2为0.5 m。在表格的空白处按要求填入数据。(g取10m/s2)
参考 平面 小球在A点的重力势能 小球在B点的重力势能 小球下落过程重力做功 小球下落过程重力势能的变化
桌面
地面
生：1.选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
2.对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关
师：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。重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力。所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。
生：重力势能具有系统性。
学生练习
1.关于重力势能，下列说法中正确的是()
A．重力势能的大小只由物体本身决定 B．重力势能恒大于零
C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零 D．重力势能是物体和地球所共有的
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，重力加速度为g，如图8所示，若以桌面为参考平面，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)
【教材分析】
本节内容是首先引入重力势能概念时着重体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本概念，通过分组实验，让学生体验到高处物体具有潜在的能力—重力势能。本节非常重视概念、规律的推导探究过程。在复习初中掌握的重力势能有关知识的基础上，先从理论上探究重力做功的特点，找出重力势能mgh。通过重力做功与重力势能变化之间的关系，体会功能关系。不仅要告诉学生结论，更为重要的是结论的得出过程，体现出科学思维的过程，经历科学思维过程有利于培养学生的逻辑思维能力。
【学情分析】
从知识层面上，学生在初中已经了解重力势能的含义及重力势能与高度、质量有关。学生在学习匀变速运动的位移时间公式，初步了解微元法，但还不能熟练运用微元法处理问题，对于曲线运动，证明重力做功只决定于高度差有一定难度。教学时要考虑学生的物理学习心理特点，设置情景分析，一步步进行。
【教学目标】
1.学生通过对不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的特点。
2.学生通过重力做功与重力势能，体会功能关系。
3.学生理解重力势能表达式，知道重力势能的相对性。
【重难点】
教学重点：重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能变化之间的关系
教学难点：重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力做功跟物体重力势能变化之间的关系
【教学过程】
新课引入：分组实验，两个质量不同的小球，装有米的盒子，利用控制变量法，定性分析重力势能与什么因素有关？
师：什么是重力势能呢？
生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
师：那么重力势能又与哪一些因素有关呢？
生：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.
师：那么，怎样定量地表示重力势能呢 我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少。所以研究重力势能，我们从重力做功入手。
新课进行：
一、重力做的功
自主探究
问题1：如图所示，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，请计算三个过程中重力做的功并分析重力做功特点：
生：由做功的表达式W=Flcosa
WG=mg h=mgh1－mgh2
WG=mgLcosθ=mg h=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2
师：物体沿任意路径运动，我们可以把整个路径分成很多很短的小段，每一小段都可以看成一个斜面设，设每个小斜面的高度差是Δh1，Δh2，Δh3，···，那么每一个小斜面重力所做的功是mgΔh1，mgΔh2，mgΔh3，···，所以通过整条路径重力所做的功就等于重力在每一个小斜面上所做的功的代数和，即
生：WG=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+···=mgh=mgh1-mgh2
生：做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的____和_____的位置有关，而跟物体运动的_______无关。
二、重力势能
师：看起来，物体所受重力mg与它所处位置高度h的乘积mgh，是一个具有特殊物理意义的物理量。一方面与重力做功密切关系，另一方面随着高度的增加而增加，随着质量的增加而增加，恰与势能的基本特征一致。因此我们把物理量mgh叫做物体的重力势能。
生：1.定义：我们把__________叫作物体的重力势能，常用Ep表示。
2.表达式：Ep＝_______________。
3.单位：在国际单位制中是____________，符号为_______。
1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。
4.重力势能是_______________量
合作探究
问题2:把一质量为0.05kg的小球，从距地面高为h1=2m的高度匀速运到高为h2=1m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
把一质量为0.05kg的物体，从距地面高为h1=1m的高度匀速运到高为h2=2m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
师：小球从起点运动到终点，重力势能变化了多少？如何求重力势能的变化量？在必修一部分，物体的运动速度发生变化，如何求速度变化量？
生：变化量是某物理量的末态值减去初态值。重力势能变化量 EP=EP2-EP1.
师：重力做功WG= EP吗？
生：不等于，WG=EP1-EP2=- Ep
师：重力做功等于重力势能的变化量吗？
师：变化量 Ep也称为重力势能的增加量。WG=- EP，
师：重力做功与重力势能有什么关系？
生：重力做功等于重力势能的减少量。
生：重力做功与重力势能变化的关系
(1)表达式：WG ＝－ΔEp。（重力做的功等于重力势能的减少量。）
(2)两种情况
①当物体从高处运动到低处时，重力做_____，重力势能____ ，即WG＞0，Ep1＞Ep2。
②当物体由低处运动到高处时，重力做_____ ，重力势能____，即WG＜0，Ep1＜Ep2。
师：物体的高度总是相对某个平面来说的，所以重力势能也是相对于某个平面来说的，所以我们在讲一个物体具有多少重力势能时，我们先选择一个参考平面，物体在这个参考平面上高度为零，重力势能为零。
生：重力势能具有相对性。
问题3:如图，质量为0.05 kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1 m，桌面高h2为0.5 m。在表格的空白处按要求填入数据。(g取10m/s2)
参考 平面 小球在A点的重力势能 小球在B点的重力势能 小球下落过程重力做功 小球下落过程重力势能的变化
桌面
地面
生：1.选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
2.对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关
师：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。重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力。所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。
生：重力势能具有系统性。
学生练习
1.关于重力势能，下列说法中正确的是()
A．重力势能的大小只由物体本身决定 B．重力势能恒大于零
C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零 D．重力势能是物体和地球所共有的
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，重力加速度为g，如图8所示，若以桌面为参考平面，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)