高中物理-重力势能教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计步骤教师活动学生活动设计目的新课引入情景引入：故事引入：在荒芜的海岛上，饥饿的小猴捡到了一个核桃，请同学们帮小猴想想，要怎样才能把核桃打开。情景引入：纷飞的雪花一直是大家的最爱。我们爱它的白爱它的软，但是有时就是这看似温柔柔软的皑皑白雪却给我们带来灭顶之灾。——这就是雪崩。（出示幻灯片图片）提问：为什么漂亮柔软的雪具有如此大的破坏力呢？是因为它具有潜在的能量，一有机会它就会把能量释放出来。我们把这种能量叫做重力势能。定义：地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量，我们把这种能量叫做重力势能。

用EP表示。学生可能的答案：用石头砸开；把核桃摔开等。让学生从生活实际中感受重力势能的存在，以及这种能量的普遍存在。新课教学重力做功提问：我们知道物体由于被举高而具有的能叫重力势能。那么重力势能的大小与哪些因素有关呢？也就是什么样的物体具有较大的重力势能呢？大家可以根据自己的生活实际，大胆的做出猜测，并说说你的理由。

实验定性验证：（教师演示）将大小相同，装有相同水的瓶子从不同高度下落，使其穿过蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。将大小相同，装有不同水的瓶子从相同高度下落，使其穿进蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。师：那么我们可不可以通过重力做功来寻找一下重力势能的具体表达式呢？请同学们计算一下三种情况下重力所做的功。质量5kg的物体自由下落10米质量5kg的物体从高10米倾角30度的斜面滑到斜面底端质量为5kg的物体从高10米的不规则斜面下滑到底端师：同学们观察上面三种情况下重力所做的功，发现他们有什么共同点和什么不同点吗?师：通过上述的计算，我们可以得到这样一个结论：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，而与物体运动路径无关。即：WG=mgh1—mgh2重力势能从上式大家可以看出，mgh这样一个物理量它即与重力mg有关，又与物体所处的位置h有关，并且mgh随高度的增加而增大，随质量的增加而增大，符合我们对重力势能的猜测。因此，我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用Ep表示，即Ep=mgh1、重力做功与重力势能的变化WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2重力做功WG（正、负）重力势能Ep（增加、减少）重力做功和重力势能变化的关系物体上升负增加物体克服重力做的功等于重力势能的增加物体下落正减少重力做的功等于重力势能的减少

2.重力势能的相对性师：请同学们讨论一下，将质量是2kg的小球放在2楼的地面上，该球的重力势能是多少？一直g取10米每二次方秒，每层楼高3米。师：大家得到的答案不同，主要原因是大家选择的高度起点不同，也就是我们所说的参考平面不同。从大家的计算可以看出，如果不选择参考平面，重力势能的值也是不确定的。所以选择参考平面应该是我们确定重力势能的第一步。

确定重力势能的方法：选择参考平面——高度为0的面，也即重力势能为0的面。在参考平面上方的物体高度为正值，重力势能也是正值；在参考平面下方的物体高度为负值，重力势能也是负值。＋、－表示重力势能的大小。参考平面的选取是任意的，一般从研究问题的方便出发来选择，很多时候我们选地面为参考平面。例题：如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=9.8m/s)参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化桌面5.88J-3.92J9.8J减少9.8J地面9.8J09.8J减少9.8J请同学们完成表格后回答问题比较小球在A,B两点重力势能的大小。参考平面不同时，重力势能相同吗？重力所做的功呢？重力势能的变化量呢？结论：重力势能的大小与参考平面的选择有关，重力势能的变化量与参考平面的选择无关。重力势能的系统性

重力势能是谁的？是物体的？还是地球的？质量是物体的固有属性，而重力的施力物体是地球，两者缺一不可。故：重力势能是物体和地球组成的系统所共有的。学生分组探究生：与高度有关。依据：放在地上的石块没有威胁，但是从高空落下的石块却十分可怕。生：与质量有关。依据：下雨的时候雨滴打在身上不疼，冰雹打在身上却很疼。雨大和雨小打在身上的痛感也不一样。在教师的引导下得出：物体具有能量的大小可以通过物体做功本领的强弱来衡量。结论：在相同高度，物体质量越大重力势能越大；相同质量的物体，高度越高物体的重力势能越大。第一种情况：WG=mgh=5第二种情况：第三种情况：生：共同点：三种情况重力做功相同不同点：三种情况物体运动的路径不同。学生填写表格学生分组讨论，每个组可能有不同答案。有的得到是60J，有的说是0J.学生填写表格并分组讨论。让学生定性的对重力势能的大小影响因素做出判断。通过简单且观察性强的实验给学生直观的印象。随堂练习1．关于重力势能，下列说法中正确的是()A．重力势能的大小只由物体本身决定B．重力势能恒大于零C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D．重力势能是物体和地球所共有的2．关于重力势能，下列说法中正确的是()A．物体的位置确定，它的重力势能的大小也随之确定B．物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大C．一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能变大了D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功学生做题，教师巡视小结本节我们学习了以下知识：一、重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。表达式三、重力做功与重力势能变化的关系重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加四、重力势能是相对的，正负表示大小。一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。板书设计7.4重力势能一、重力做功WG=mgh1-mgh2二、重力势能Ep=mgh1、重力做功与重力势能的变化2、重力势能大小的确定

3、重力势能的系统性学情分析重力势能及其相对性是本节的主要教学内容.教材从分析重力做功与路径无关入手，来建立重力势能的概念.按照“以学生为主体”新课程标准要求，在这一环节，要让学生亲自动手算一算这两种情况下重力对物体做了多少功，来加深对探究过程的理解.正是因为重力做功有这样的特点，才引入重力势能的概念，对这一点学生会感觉比较困难.这一认知是逐渐建立起来的，在这里要求不宜过高.教师可以帮助学生回忆，在“追寻守恒量”一节中，给出了势能的定义，“物体势能是物体凭借其位置而具有的能量.”启发学生思考，请学生说一说重力势能应该与哪些物理量有关.经过讨论，学生会得出，重力势能应跟物体在地球的相对位置有关，还应与物体受到的重力有关.本节重点讲述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系.重力做正功时，重力势能减少，克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，关于这个关系，学生往往不易理解，教学时最好能结合一些实例，从能量转化的角度分析，解开学生的困惑，例如可举在自由落体运动中，重力做正功，重力势能减少，同时由动能定理可知，动能增加,重力势能转化为动能，这样做，也可以为下一节讲解机械能守恒定律作好准备.为了突出重点，突破难点，采用学生实际操作、推理和互动探究的方法，学生对计算结果分析，先思索由结果发现什么问题，激发学生的学习热情，然后由教师层层提出问题，分析问题，逐步解决问题，使学生理解和掌握本节的知识.关于重力做功与路径无关和弹性势能的教学，只要求学生知道即可.效果分析我的总体感觉是，这节课的效果不错，学生动手，动脑，积极思考，参与度高，课堂测评和回答问题上看，学生普遍都听懂弄明白了。在上一个学段中，由于课时紧张，我的一个指导原则即在有限时间中，以高效的方式授课方式传授知识，这样很多探究直接由教师讲授，一堂课下来，学生被动紧张，身心疲惫，学生学习效果不佳。但为了赶进度，也是无计可施，最终进度是赶完了，可教学效果很差，于是我们也在不断反思调整教学策略，在有限时间资源下，做到最优化。同时给自己教学确定了几项原则和做法，并付诸实践。（1）教学中不平均用力，要做到张驰有度，对于重点难度放慢放缓教学，以学生为中心，不赶进度。（2）综合应用各种教学辅助手段，提升上课效率。（3）加强对学生学法指导。（4）课前有计划布置学生做好课前预习，课堂探究教师要做到有效指导。基于以上的理念，这堂课还有一点体会就是，“直接的传授式教学，学生接受式学习”在课堂中仍然是的最直接有效的教学方式，“探究式学习”并不是所有学习内容都适合，所有的学生都适合，适合学生个体特点的学习方法才是最有效的。如果学习对学生是有意义的，它肯定能启迪学生思维，它肯定有“探究”的成份。因此，我们应该根据学习内容和学生的实际情况，合理选择、运用各种学习方式，取长补短，互相促进，实现课堂的最优化。教材分析本节教材首先提出重力势能的基本定义，指出物体由于被举高而具有的能为重力势能，接着引出在物体被举高的过程中，伴随着重力做功，然后通过分析重力做功与路径无关的特点，推导得出重力势能的表达式。最后教材又安排了重力势能的相对性以及重力势能是与地球系统共有的特点这部分知识，以便完善和加深学生对重力势能的理解。新教材在知识安排上与老教材相比有很大不同。老教材在给出“功是能量变化的量度”这一结论后探究重力做功与重力势能的变化关系，从而引出重力势能。而新教材对这一思想的引入采用的是逐渐渗透的方式。在对生活中生动实例的定性分析以后，引入重力做功，给出重力势能的表达形式，让学生在阶梯式的学习中自己寻找“功与能量”的关系。提升了学生对物理知识的兴趣，锻炼了学生的物理思维能力。评测练习1．下列关于重力势能的说法正确的是（）A．重力势能是地球和物体共同具有，而不是物体单独具有的B．重力势能的大小是相对的C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D．在地面上的物体，它的重力势能一定等于零2．一个实心铁球和一个实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是（）A．铁球的重力势能大于木球的重力势能B．铁球的重力势能小于木球的重力势能C．铁球的重力势能等于木球的重力势能D．上述三种情况都有可能3．将重为50N的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10m高，此过程中物体的重力势能变化了J，拉力对物体做功J．若物体以1m/s2的加速度上升10m高，此过程中物体的重力势能变化了J，拉力对物体做了J的功．（g取10m/s2）4．盘在地面上的一根不均匀的金属链重30N，长1m，从甲端缓慢提起至乙端恰好离地面时需做功10J，如果改从乙端提起至甲端恰好离地面需做功J．（g取10m/s2）5．地面上竖直放置一根劲度系数为k，原长为L0的轻质弹簧，在其正上方有一质量为m的小球从h高处自由落到下端固定于地面的轻弹簧上，弹簧被压缩，求小球速度最大时重力势能是多少？（以地面为参考平面）6．质量为10kg的物体静止在地面上，现用120N的竖直拉力提升物体，g取10m/s2．在物体上升10m时，拉力做功J，物体动能增加J，重力势能增加J．7．质量是100g的球从1．8m的高处落到水平板上，又弹回到1．25m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？8．如图所示，一个质量为m、半径为r、体积为V的铁球，用一细线拴住，慢慢地放入截面积为S、深度为h的水中．已知水的密度为ρ，求铁球从刚与水面接触至与杯底接触的过程中，水与铁球的重力势能分别变化了多少？系统总的重力势能变化了多少？9．如图，长为L的细线拴一个质量为m的小球悬挂于O点，现将小球拉至与O点等高的位置且线恰被拉直．求放手后小球摆到O点正下方的过程中：（1）球的重力做的功；（2）线的拉力做的功；（3）外力对小球做的总功．10．如图所示，一个质量为m的木块，以初速度v0冲上倾角为θ的斜面，沿斜面上升L的距离后又返回运动．若木块与斜面间的动摩擦因数为μ，求：（1）木块上升过程重力的平均功率是多少？木块的重力势能变化了多少？（2）木块从开始运动到返回到出发点的过程滑动摩擦力做的功是多少？重力做的功是多少？全过程重力势能变化了多少？答案1．AB2．B3．解析：物体重力势能增加了ΔEp=mgh=50×10J=500J拉力做功W=F·h=mgh=500J若物体匀加速上升，但重力势能仍增加了500J因为F－G=·a所以F=G+G·a/g=G·=50×N=55N从而WF=F·h=55×10J=550J．答案：5005005005504．解析：设链子两端分别为甲、乙，链子的质心距甲端xm，距乙端ym，则x+y=1m提甲端，质心需提高ym，W甲=mgy=10J提乙端，质心需提高xm，W乙=mgx所以W甲+W乙=mg（x+y）=30×1J=30J所以W乙=20J．答案：205．解析：当mg=kx时，小球的速度最大，所以x=mg/k．此时小球离地面高度为：H=L0－x=L0－mg/k重力势能Ep=mgH+mg（L0－mg/k）=mgL0－m2g2/k．答案：Ep=mgL0－m2g2/k6．解析：拉力做功WF=Fh=120×10J=1200J克服重力做功WG=Gh=10×10×10J=1000J重力势能增加1000J动能增加了ΔEk=WF－WG=200J．答案：120010002007．解析：由重力做功的特点可知，此时重力所做的功为：WG=mgH=mg（h1－h2）=0.1×9.8×（1.8－1.25）J=0.54J由重力做功与重力势能的变化之间的关系可知，此时重力做正功，重力势能应减少，且减少量ΔEp=WG=0.54J．答案：0.54J重力势能减少了0.54J．8．重力势能减少了mgh，水的重力势能增加了ρgV2/S，铁球与水总的重力势能减少了mgh-ρgs(Δh)2=mgh-ρgV2/S9．（1）WG=mgL（2）WF=0（3）W总=mgL10．（1）=mgsinθ重力势能增加了mgLsinθ（2）Wμ=-2μmgLcosθ重力做功为零，重力势能无变化课后反思这节课是一节关于物理概念的教学。对于一个物理概念的形成，学生往往从感性认知到理性认知，从定性认识到定量计算，对于概念应用更需要创设一些特例情景供学生探究，在实践中强化物理概念。遵循以上规律，在这堂课中《重力势能的变化》教学中做了如下处理：首先引入概念，这一阶段主要通过视频图片创设情景，联系生活，激发学生的学习兴趣及对引入的物理概念的认同感。接着通过实验和理论探究相结合引入重力势能的定义式，该环节教学以学生的最近发展区为起点，引导学生从感性思维过渡到理性思维，接受表达物理现象的抽象符号系统，在这个