中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理必修二素养提升学案 第八章 机械能守恒定律 8.2 重力势能 【知识目标与核心素养】 一．知识与技能 1. 认识重力做功与路径无关的特点； 2. 会用重力势能的定义式进行计算；理解知道重力势能具有相对性。 二．过程与方法 1. 理解重力做功与重力势能的变化的关系； 2. 定性了解弹性势能，知道弹力做功与弹性势能变化的关系。 3．情感态度与价值观 1. 理解重力势能的概念，知道重力势能是物体和地球系统所共有的； 2.培养学生理解重力势能、弹性势能的概念，培养学生理解重力势能的物理意义。 1．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？ 【教师引导】设想你要从某座高楼的第17层下到第9层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。两种方式下楼，重力对你做功是否相等？ 解答：相等，重力是恒力，利用恒力做功表达式可以推导。 讲授新课： （1）重力做的功 【教师引导】当物体的高度发生变化时，重力做功势能发生变化：物体下降时重力做功，势能减小；物体被举高时重力做负功，势能增大。因此，重力势能与重力做功密切相关，认识重力势能不应脱离对重力做功的研究。 【教师补充引导】设一个质量为m的物体,从与地面高度为的位置A，竖直向下运动到高度为的位置B，如图甲所示，这个过程中重力做的功是 质量为m的物体仍然从上向下运动，高度由降为，但这次不是沿竖直方向，而是沿着一个斜面向下运动到，再水平运动到B，如图乙所示。物体沿斜面运动的距离是l，在这一过程中重力做的功是 【教师提问】斜面是否光滑对计算“重力做的功”有影响吗？ 【学生小组交流】通过学习上节功的知识，我们知道某个力做功的大小只取决于力、物体在力的方向上的位移及力和位移的夹角，与物体是否受其他力及运动状态等无关，故斜面是否光滑对计算“重力做的功”无影响。 【教师总结】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。 只要起点和终点的位置不变，无论物体沿什么路径运动，重力所做的功都相同。 （2）重力势能 【学生思考】为什么说这个物理量有特殊意义？ 【教师引导】的特殊意义在于它一方面与重力做的功密切相关，另一方面它随着高度的增加而增加、随着质量的增加而增加，恰与前述重力势能的特征一致。因此，我们把叫做物体的重力势能，常用表示，即。 【教师补充引导】重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位之中都是焦耳，符号为J 1J=1kg·m·s-2·m=1N·m 当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即。 当物体由低处运动的高处时，重力做负功，重力势能增加，即。 【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，我们还能把叫做物体的重力势能吗？为什么？ 【教师总结】重力做功与重力势能变化关系的理解 （1）无论物体是否受其他力的作用，无论物体做何种运动，重力做功都取决于重力大小和初、末位置的高度差。 （2）重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况，与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关，与物体做何种运动无关，关系式总是成立的。 （3）重力做正功，重力势能减少，重力势能的减少量等于重力所做的功，即。 重力做负功，重力势能增加，重力势能的增加量等于物体克服重力所做的功，即。 （3）重力势能的相对性 【教师引导】物体的重力势能总是相对于某一水平面来说，这个水平面叫做参考平面。在这个水平面上，物体的重力势能取为零。通常选择地面为参 ... ...
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