人教版2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 教案

优选重力势能在复习初中掌握的重力势能有关知识的基础上，进一步根据功的定义，推导出重力势能的计算公式，并通过实例分析，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．【物理观念】树立能量观念：理解重力势能的概念,知道重力做功与路径无关；掌握重力做功与重力势能变化的关系；【科学思维】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。【科学探究】对实例进行研究,推导出重力势能的表达式，然后通过计算归纳得出重力做功与重力势能变化的关系【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】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。【教学难点】重力势能的系统性和相对性。PPT【新课导入】-6-/6 优选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？【新课讲授】一、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8.2-1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8.2-1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从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-6-/6 优选，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-mgh2二、重力势能我们把mgh叫作物体的重力势能，常用Ep表示，即Ep＝mgh-6-/6 优选重力势能也是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为J。1J＝1kg·m·s2m＝1N·m重力做的功与重力势能的关系可以写为WG＝Ep1－Ep2其中Ep1表示物体在初位置的重力势能，Ep2表示物体在末位置的重力势能。当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即WG>0，Ep1>Ep2当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即WG