人教版高中物理必修二重力势能和弹性势能

.课重力势能、弹性势能、动能和动能定理题教学目的重难点1、掌握重力势能、弹性势能和动能的概念2、熟练应用动能定理动能定理的应用教学内容【根底知识总结与稳固】一、重力做功和重力势能（1〕重力做功特点：重力对物体所做的功只跟物体的初末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关。

物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零，其实恒力〔大小方向不变〕做功都具有这一特点。

如物体由 A 位置运动到 B 位置，如图 1 所示， A、 B 两位置的高度分别为h1、 h2，物体的质量为m，无论从A 到 B 路径如何，重力做的功均为：W G=mgs×cosa=mg〔h1－h2〕=mgh l －mgh2可见重力做功与路径无关。

（2〕重力势能定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

公式： Ep=mgh。

单位：焦〔 J〕（3〕重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性重力势能是一个相对量。

它的数值与参考平面的选择相关。

在参考平面内，物体的重力势能为零；在参考平面上方的物体，重力势能为正值；在参考平面下方的物体，重力势能为负值。

重力势能变化的不变性〔绝对性〕尽管重力势能的大小与参考平面的选择有关，但重力势能的变化量都与参考平面的选择无关，这表达了它的不变性〔绝对性〕。

某种势能的减小量，等于其相应力所做的功。

重力势能的减小量，等于重力所做的功；弹簧弹性势能的减小量，等于弹簧弹力所做的功。

重力势能的计算公式E p=mgh，只适用于地球外表及其附近处g 值不变时的范围。

假设g 值变化时。

不能用其计算。

二、弹力做功和弹性势能探究弹力做功与弹性势能（1〕功能关系是定义某种形式的能量的具体依据，从计算某种力的功入手是探究能的表达式的根本方法和思路。

（2〕科学探究中必须善于类比已有知识和方法并进行迁移运用。

（3〕科学的构思和猜想是创造性的表达。

可使探究工作具有针对性。

（4〕分割——转化——累加，是求变力功的一般方法，这是微积分思想的具体应用。

《重力势能》知识全解【教学目标】1．通过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．理解重力势能的表达式。

通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系。

3．知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。

4．了解弹性势能的决定因素。

【内容解析】1．什么是弹性势能？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。

可见，物体具有弹性势能的条件是发生了弹性形变。

卷紧的发条、拉长或压缩的弹簧、拉开的弓、正在击球的网球拍、撑杆运动员手中弯曲的杆，等等，都发生了弹性形变，都具有弹性势能。

2．研究弹性势能的出发点弹性势能与重力势能都是物体凭借其位置而具有的能。

在讨论重力势能的时候，我们从重力做功的分析入手。

同样，在讨论弹性势能的时候，则要从弹力做功的分析入手，弹力做功应是我们研究弹性势能的出发点。

3．弹性势能的表达式可能与哪些物理量有关呢？（1）可能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度有关。

这是因为，与重力势能相类比，重力势能与物体被举起（或下降）的高度有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度有关。

重力势能与高度成正比，但是弹性势能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度则不一定成正比，在地球表面附近可认为重力不随高度变化，而弹力在弹簧形变过程中则是变力。

（2）可能与弹簧的劲度系数有关。

这是因为，不同弹簧的“软硬”程度不同，即劲度系数不同，使弹簧发生相同长度的形变所需做的功也不相同。

4．弹性势能与拉力做功的关系当弹簧的长度为原长时，我们设它的弹性势能为0，弹簧被拉长或缩短后就具有了弹性势能。

我们研究弹簧被拉长的情况，那么弹簧的弹性势能应该与拉力所做的功相等。

可见，研究弹性势能的表达式，只需研究拉力做功的表达式。

5．如何计算拉力所做的功？在拉伸弹簧的过程中，拉力是随弹簧的形变量的变化而变化的，拉力还因弹簧的不同而不同。

物体的重力势能和弹性势能重力势能是指物体在重力作用下所具有的储存能量。

它源于物体相对于地面的高度差，是一种与位置有关的势能。

重力势能的计算可以通过以下公式得到：重力势能 = 力的大小 ×物体的高度 ×重力加速度。

而弹性势能是指物体由于形变产生的势能。

当物体被施加力或压缩时，会发生形变，形变过程中储存的能量即为弹性势能。

弹性势能的计算可以通过以下公式得到：弹性势能 = 0.5 ×弹性系数 ×形变的平方。

物体的重力势能和弹性势能是两种不同类型的势能，分别来源于重力和形变。

它们是物理学中非常重要的概念，在描述物体运动和能量转换时起着关键的作用。

举个例子来说明重力势能和弹性势能的不同。

想象一个球被抛向空中的场景。

当球离地面越高，它的重力势能越高。

当球达到最高点时，它的重力势能达到最大值。

随后，球开始下落，重力势能逐渐转化为动能，使球的速度增加。

当球再次回到地面时，它的重力势能变为零，而动能达到最大值。

在这个过程中，重力势能与动能不断互相转化。

然而，如果我们考虑到物体的形变，例如一个弹簧，情况就略有不同。

当弹簧被拉伸或压缩时，它会储存弹性势能。

当施加力量解除时，弹簧会恢复原状，并释放出储存的弹性势能。

这种势能转化的过程是一个频繁出现的现象，例如我们日常生活中使用的弹簧门、弹簧床等都是基于弹性势能的工作原理。

重力势能和弹性势能的存在使得物体能够在不同形态之间转换能量。

从一个形态到另一个形态的能量转换过程中，能量的守恒定律得到了充分体现。

这是能量在物理学中的基本原理之一。

总结一下，物体的重力势能和弹性势能是两种不同类型的势能，分别与重力和形变相关。

重力势能与物体的高度相关，而弹性势能与物体的形变相关。

这两种势能的存在使得物体能够进行能量转换，体现了能量守恒定律的重要性。

在理解物体的运动和能量转化过程时，重力势能和弹性势能是不可忽视的概念。

重力势能和弹性势能一、重力势能1定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。

2公式：mgh E P =h ——物体具参考面的竖直高度3参考面a 重力势能为零的平面称为参考面；b 选取：原则是任意选取，但通常以地面为参考面若参考面未定，重力势能无意义，不能说重力势能大小如何选取不同的参考面，物体具有的重力势能不同，但重力势能改变与参考面的选取无关。

4标量，但有正负。

重力势能为正，表示物体在参考面的上方；重力势能为负，表示物体在参考面的下方；重力势能为零，表示物体在参考面上。

5单位：焦耳（J ）6重力做功特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的初、末位置有关，而跟物体运动的路径无关。

7、重力做功与重力势能变化的关系 p E W ∆-=（1）物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；（2）物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。

（3）重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。

二、弹性势能1概念：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用具有势能，称之为弹性势能。

2 弹力做功与弹性势能的关系 p E W ∆-=当弹簧弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其它形式的能；、当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增大，其它形式的能转化为弹簧的弹性势能。

这一点与重力做功跟重力势能变化的关系相似。

3势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能，势能是系统所共有的。

三、动能1概念：物体由于运动而具有的能量，称为动能。

2动能表达式：221υm E K = 3动能定理（即合外力做功与动能关系）：12K K E E W -=4理解：①合F 在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。

②合F 做正功时，物体动能增加；合F 做负功时，物体动能减少。

③动能定理揭示了合外力的功与动能变化的关系。

4适用范围：适用于恒力、变力做功；适用于直线运动，也适用于曲线运动。

听课记录：2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《重力势能》一、教学目标（核心素养）•物理观念：理解重力势能的概念，掌握重力势能的表达式及其决定因素。

•科学思维：通过实例分析，培养学生运用重力势能概念解决实际问题的能力，以及逻辑推理和抽象思维能力。

•科学探究：通过观察、实验等方法，探究重力势能的变化规律，体验科学探究的过程和方法。

•科学态度与责任：培养学生对物理现象的好奇心和探索欲，以及尊重科学、实事求是的态度。

二、导入•教师行为：教师手持一个物体（如书本），从高处缓慢放下，让学生观察物体的运动过程，并提问：“在这个过程中，物体具有什么能量？这种能量是如何变化的？”引导学生思考重力与能量的关系。

•学生活动：学生观察物体的运动过程，思考教师提出的问题，并尝试结合已有知识做出初步回答。

•过程点评：通过直观的实验演示和问题引导，有效激发学生的兴趣和探究欲，为学习重力势能的概念做好铺垫。

三、教学过程3.1 重力势能概念的引入•教师行为：结合学生的回答，引入重力势能的概念，解释重力势能是物体由于位置而具有的能量，与物体的质量和相对于参考平面的高度有关。

给出重力势能的表达式Ep=mgh，并解释各符号的含义。

•学生活动：认真听讲，理解重力势能的概念和表达式，尝试将概念与实例相结合。

•过程点评：通过清晰的讲解和实例分析，帮助学生准确理解重力势能的概念和表达式。

3.2 重力势能的变化分析•教师行为：通过多媒体展示不同情境下物体重力势能的变化（如物体上升、下降、水平移动等），引导学生分析重力势能的变化规律。

强调重力势能的变化与重力做功的关系，即重力做正功时重力势能减小，重力做负功时重力势能增加。

•学生活动：观察多媒体展示，分析不同情境下物体重力势能的变化情况，理解重力势能变化与重力做功的关系。

•过程点评：通过多媒体展示和实例分析，加深学生对重力势能变化规律的理解，同时培养学生的观察和分析能力。

3.3 实验探究：验证重力势能的变化•教师行为：设计一个简单的实验（如利用斜面和小球模拟重力势能的变化），引导学生观察并记录小球在运动过程中重力势能的变化情况。

必修二第7章第4节《重力势能》教案一、教材分析《重力势能》是人教版高中物理必修二第7章《机械能守恒定律》第4节课的教学内容，这节课通过分析重力做功的特点，推导得出了重力势能的表达式，并进一步讨论重力势能具有相对性及重力势能是物体与地球系统所共有；是后面学习机械能守恒定律的基础。

二、教学目标1．知识目标：(1)理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算．(2)理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关．(3)知道重力势能的相对性．2．能力目标：用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程．3．情感、态度和价值观目标：渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣．三、教学重点难点重点：重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系．难点：重力势能的系统性和相对性．四、学情分析五、教学方法1．实验探究：物体的势能和哪些因素有关。

2．学案导学：见后面的学案。

六、课前准备1．学生的学习准备：预习重力势能一节2．教师的教学准备：多媒体课件制作，制作学案3．教学环境的设计和布置：教室七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑检查落实学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师提出问题：打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里，为什么?学生回答：重锤具有重力势能.教师继续提问：那么什么是重力势能?学生回答：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.在一个透明的玻璃容器内装上沙子.实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.实验二：用大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大.在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度大.教师：通过上述演示，我们可以定性得到：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.引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢?设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。

重力势能和弹性势能【学习目标】1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算．2．理解重力势能的变化和重力做功的关系．知道重力做功与路径无关． 3．知道重力势能的相对性．4．明确弹性势能的含义，理解弹性势能的相对性 5．知道弹性势能与哪些量有关． 【要点梳理】要点一、重力做功的特点 要点进阶：重力对物体所做的功只跟物体的初末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关．物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零，其实恒力(大小方向不变)做功都具有这一特点．如物体由A 位置运动到B 位置，如图所示，A 、B 两位置的高度分别为h 1、h 2，物体的质量为m ，无论从A 到B 路径如何，重力做的功均为：cos G W mgl α=＝mgh ＝mg(h 1-h 2)＝mgh 1-mgh 2．可见重力做功与路径无关．要点二、重力势能 要点进阶：(1)定义：物体由于被举高而具有的能．(2)公式：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积．P E mgh =．h 是物体重心到参考平面的高度． (3)单位：焦(J)．1J ＝21kg m s 1N m m -•••=•．(4)重力势能是一个相对量，它的数值与参考平面的选择有关．实际上是由h 为相对量引起的．参考平面的选择不同，重力势能的值也就不同，一般取地面为参考平面．在参考平面内的物体，E P ＝0； 在参考平面上方的物体，E P ＞0； 在参考平面下方的物体，E P ＜0．(5)重力势能是标量，它的正、负值表示大小． (6)重力势能是地球和物体共有的．要点三、重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性 要点进阶：(1)重力势能是一个相对量，它的数值与参考平面的选择有关．在参考平面内，物体的重力势能为零；在参考平面上方的物体，重力势能为正值；在参考平面下方的物体，重力势能为负值． (2)重力势能变化的不变性(绝对性)．尽管重力势能的大小与参考平面的选择有关，但重力势能的变化量都与参考平面的选择无关，这体现了它的不变性(绝对性)．(3)某种势能的减少量，等于其相应力所做的功．重力势能的减少量，等于重力所做的功；弹簧弹性势能的减少量，等于弹簧弹力所做的功．(4)重力势能的计算公式E P ＝mgh ，只适用于地球表面及其附近g 值不变时的范围，若g 值变化时，不能用其计算．要点四、重力做功和重力势能改变的关系 要点进阶：(1)设A 、B 两点为物体在运动过程中所经历的两点(如图所示)。