人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律2 重力势能教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律2 重力势能教学设计，共8页。教案主要包含了讲授新课，重力做的功，重力势能的相对性，弹性势能等内容，欢迎下载使用。
8.2 重力势能教学目标：（一）知识与技能1．知道重力做功与路径无关的特点。2．理解重力做功与重力势能变化的关系。   3．知道重力势能具有相对性。4．知道弹性势能的概念，知道弹性势能大小的相关因素。（二）过程与方法1．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。2．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。3．在探究过程中渗透科学的研究方法：控制变量法，实验过程观察法及实验结果分析法，体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。（三）情感态度与价值观1．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。 2．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。重点：1．重力势能的概念。2．重力做功跟物体重力势能改变的关系。难点：1．重力做功与路径无关。2．重力势能的概念。3．重力势能的变化和重力做功的关系；教学过程：一、         导入新课：初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？二、讲授新课：1、重力做的功设一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B（图甲），这个过程中重力做的功是WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2再看另一种情况。质量为m的物体仍然从上向下运动，高度由h1降为h2，但这次不是沿竖直方向，而是沿着一个斜面向下运动到B′，再水平运动到B（图乙）。物体沿斜面运动的距离是l，在这一过程中重力做的功是WG＝（mgcosθ）l＝mgΔh＝mgh1－mgh2注意：B′沿水平方向运动到B的过程中，重力不做功。物体沿曲面滑下时重力做的功假设这个物体沿任一路径由高度是h1 的起点A，运动到高度是h2的终点B，如图。我们把整个路径分成许多很短的间隔AA1，A1A2，A2A3 ，…由于每一段都很小，因而都可以近似地看做一段倾斜的直线。设每段小斜线的高度差分别是∆h1，∆h2，∆h3 …则物体通过每段小斜线时重力所做的功分别为 mg∆h1，mg∆h2，mg∆h3， …物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和，即WG＝mg∆h1＋mg∆h2＋mg∆h3＋…     ＝mg(∆h1＋∆h2＋∆h3+ …)      ＝mgh      ＝mgh1－mgh2 分析表明，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。也就是说，只要起点和终点的位置不变，不论物体沿什么路径运动，重力所做的功都相同。功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积mgh1与跟终点高度的乘积mgh2两者之差。WG=mgh1-mgh22、重力势能物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积 mgh，具有特殊的意义。定义：物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积mgh叫重力势能。符号：EP标量，单位是焦耳（J） 1J ＝1kg·m·s-2·m ＝1N·m重力势能的改变和重力做功之间有怎样的关系呢？ WG＝EP1－EP2重力势能的“四性”标量性：重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正负。相对性：选取不同的水平面作为参考平面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与参考平面的选取有关。绝对性：物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体重力势能的变化与参考平面的选取无关。系统性：重力是地球对物体吸引而产生的，如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力势能是这个系统共同具有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法。重力做功与重力势能的关系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？分析：如果重力的功与路径有关，我们就不能把mgh叫做物体的重力势能了。解：因为重力做功对应着重力势能的改变。当重力功与路径有关时则h不能与重力的位移相对应，不能称为重力势能。3、重力势能的相对性 1.为了比较势能的大小我们通常选一个参考面，处在参考面的物体的重力势能为0 ，参考面上方的物体的重力势能是正数，参考面下方的物体的重力势能是负数。2.参考面的选取不影响重力势能的变化：  EpB－EpA ＝-2mgh说明：1、参考面（0势能面）的选取是任意的。2、选不同的参考面,物体的重力势能各不相同(相对）,但对重力势能的变化没有影响（绝对）。3、通常选地面为参考面。4、弹性势能1、定义：发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能。4．弹性势能的产生原因(1)物体发生了弹性形变(2)各部分间的弹力作用5．影响弹性势能的因素(从弹力做功的角度考虑)(1)弹簧的形变量l(形变量是指拉伸或压缩的变化量)。因为形变量越大，用力越大，做功越多。(2)弹簧的劲度系数k。拉伸相同的长度，不同弹簧的“软硬”不一样，做功不一样。6．弹性势能与弹力做功的定性关系(1)弹力做负功时，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能．(2)弹力做正功时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能．7．弹性势能与弹力做功的定量关系：弹力做功与弹性势能的关系式为W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2.弹性势能与重力势能的区别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。 练习：见ppt【板书设计】8.2 重力势能一、重力做的功1、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。2、重力的功WG=mgh1－mgh2二、重力势能1、大小：E=mgh；2、重力做功与重力势能变化的关系WG＝Ep1－Ep2三、重力势能的相对性1、参考平面2、重力势能的正负在参考平面上方的物体，重力势能是正值；在参考平面下方的物体，重力势能是负值。四、弹性势能在弹性限度内，劲度系数越大，被拉伸或压缩的长度越长，弹簧的弹性势能就越大。【教学反思】