１ 研究背景

“重力勢能”是人教版高中物理必修二第八章“機(jī)械能守恒定律”第二節(jié)的內(nèi)容，在本節(jié)中，通過研究重力做功對重力勢能做了定量研究，得到了重力勢能的表達(dá)式．在第七章“萬有引力與宇宙航行”中重點(diǎn)討論了萬有引力的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用，而對與萬有引力相關(guān)的引力勢能及三個宇宙速度的研究則相對較少．

從后續(xù)的教材相關(guān)內(nèi)容編排及教學(xué)實(shí)踐來看，有必要引領(lǐng)學(xué)生對引力勢能及三個宇宙速度作進(jìn)一步討論．之所以這樣，是因?yàn)榻滩某藢Φ谝挥钪嫠俣茸髁讼鄬υ敿?xì)的推導(dǎo)以外，對第二和第三宇宙速度只是作了定性的說明;而新教材在必修二第６４頁“科學(xué)漫步”中對“黑洞”進(jìn)行了定性研究，其中就涉及第二宇宙速度及其與環(huán)繞速度的關(guān)系．眾所周知，在研究第二宇宙速度的過程中必定要用到引力勢能的概念．可見，這個必要性是確實(shí)存在的．這樣做，不僅有利于完善學(xué)生的知識體系，提升學(xué)生科學(xué)思維的深度和廣度，還有利于激發(fā)學(xué)生探索宇宙、探索未知的熱情和勇氣．另外，從“課程思政”的角度來看，教師還可以基于我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展，如“神舟十五號”載人飛船的發(fā)射、中國空間站的建設(shè)、“天問一號”的發(fā)射等，適時對學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和民族自豪感．

２ 研究方法

我們從定量研究萬有引力的功出發(fā)，通過問題引領(lǐng)進(jìn)行理論探究，在發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程中，得到引力勢能的表達(dá)式，進(jìn)而應(yīng)用其解決實(shí)際問題．在定量研究萬有引力的功的過程中，采用了“數(shù)形結(jié)合”“定性到定量”的研究方法，通過“類比”，得到了引力勢能的表達(dá)式．這個過程符合學(xué)生由“已知探究未知”的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生較易接受．需要說明的是，由于學(xué)生的數(shù)學(xué)知識水平不一，故在求“萬有引力的功”時可靈活采取不同的方法，可以選用積分或者“微元求和法”，但數(shù)學(xué)方法并不是這里的重點(diǎn)，教師甚至可以直接給出結(jié)論．

３ 研究過程

３.１ 探究引力勢能表達(dá)式

問題１ 從哪個角度入手探尋引力勢能？

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)和回顧，得到以下規(guī)律．

合外力做功與動能變化的關(guān)系為