2024-2025学年高中物理 第7章 4 重力势能教案 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第7章4重力势能教案新人教版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容2024-2025学年高中物理第7章4节“重力势能”，新人教版必修2。本节内容主要包括重力势能的定义、计算方法以及重力势能的守恒。具体内容有：

1.重力势能的定义：物体在重力场中由于位置的高度而具有的能量。

2.重力势能的计算方法：物体的重力势能等于其质量、重力加速度和高度的乘积，即Ep=mgh。

3.重力势能的守恒：在只有重力做功的系统中，系统的总机械能（包括动能和重力势能）保持不变。

4.重力势能的应用：重力势能的概念在工程、地质、天体物理学等领域有广泛的应用。

教学重点为重力势能的定义和计算方法，教学难点为重力势能守恒的理解和应用。核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要围绕科学思维、科学探究和科学态度展开。通过学习重力势能的定义、计算方法以及重力势能的守恒，培养学生的科学思维能力，提高他们运用物理知识解决实际问题的能力。同时，通过小组讨论、实验探究等环节，培养学生的科学探究能力，使他们能够主动发现问题、解决问题。此外，通过学习重力势能的应用，使学生认识到物理知识在工程、地质、天体物理学等领域的重要性，培养他们对物理学的热爱和科学态度。重点难点及解决办法重点：重力势能的定义与计算、重力势能守恒的理解。

难点：重力势能守恒定律的应用，以及如何在实际问题中判断和运用重力势能。

解决办法：

1.对于重力势能的定义与计算，可以通过具体例子来解释概念，如地球表面物体的高度与重力势能的关系。利用公式Ep=mgh进行计算，让学生在实际问题中掌握计算方法。

2.对于重力势能守恒的理解，可以通过实验演示或者动画模拟，让学生直观地看到在只有重力做功的系统中，系统的总机械能保持不变。同时，可以设计一些守恒问题让学生解答，加深对守恒定律的理解。

3.对于难点部分，可以组织学生进行小组讨论，分享彼此的理解和应用方法。同时，教师可以通过讲解典型例题，引导学生学会如何将重力势能守恒定律应用于实际问题中，如斜面问题、抛体运动等。教学方法与策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法：本节课采用讲授法为主，辅以案例研究、项目导向学习等方法。通过讲解重力势能的概念、计算方法和守恒定律，让学生掌握基本知识。同时，通过分析实际案例，让学生学会将理论知识应用于解决实际问题。

2.设计具体的教学活动：组织学生进行小组讨论，分享对重力势能的理解和应用方法。此外，安排学生进行实验，如探究重力势能与高度的关系，以加深对重力势能概念的理解。还可以运用角色扮演、游戏等教学活动，提高学生的参与度和兴趣。

3.确定教学媒体使用：利用多媒体课件、实验器材、动画模拟等教学媒体。多媒体课件用于展示重力势能的概念和计算方法，实验器材和动画模拟用于演示重力势能守恒定律的应用。通过生动形象的展示，提高学生的学习兴趣和理解程度。教学过程设计1.导入环节（5分钟）

情境创设：播放一段关于登山运动员攀登珠穆朗玛峰的视频，引发学生对高度与能量关系的思考。

问题提出：登山运动员在攀登过程中，为什么越高越难攀登？他们的体重和高度对能量有什么影响？

学生回答：高度越高，重力势能越大，运动员需要消耗更多的能量。体重越重，重力势能越大。

2.讲授新课（15分钟）

（1）重力势能的定义：物体在重力场中由于位置的高度而具有的能量。

（2）重力势能的计算方法：Ep=mgh，其中m为物体质量，g为重力加速度，h为高度。

（3）重力势能的守恒：在只有重力做功的系统中，系统的总机械能（包括动能和重力势能）保持不变。

3.巩固练习（10分钟）

（1）练习题1：一个质量为2kg的物体从高度h1=5m自由落下，另一个质量为3kg的物体从高度h2=10m自由落下，求两物体着地时的速度大小。

学生解答：根据机械能守恒定律，物体着地时的速度大小与初始高度有关。通过计算可得，第一个物体着地时的速度大小为v1，第二个物体着地时的速度大小为v2。

（2）练习题2：一个质量为5kg的物体从高度h=15m处自由落下，求物体着地时的重力势能。

学生解答：根据重力势能的计算公式，可得物体着地时的重力势能为Ep。

4.师生互动环节（10分钟）

（1）教师提问：重力势能的概念和计算方法有哪些应用场景？

学生回答：重力势能在天体物理学、工程、地质等领域有广泛应用，如水电站的设计、卫星轨道计算等。

（2）学生提问：在实际问题中，如何判断和运用重力势能守恒定律？

教师回答：在只有重力做功的系统中，系统的总机械能保持不变。因此，在解决实际问题时，要分析系统中各物体的动能和重力势能的变化，判断是否满足守恒条件。

5.课堂小结（5分钟）

本节课主要学习了重力势能的定义、计算方法和重力势能守恒定律。通过实例和练习，使学生掌握了重力势能的基本概念和应用。

6.作业布置（5分钟）

请学生总结本节课所学内容，撰写一篇关于重力势能的短文，并在下节课前进行分享。

总用时：45分钟。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）科普读物：《自然世界》、《科学美国人》等科普杂志和期刊，介绍重力势能在自然界和科技领域的应用。

（2）网络资源：中国国家地理网、科普中国网等，提供关于重力势能的相关科普文章和视频。

（3）学术资源：物理学学术期刊和论文，深入了解重力势能的研究进展和应用领域。

2.拓展建议：

（1）阅读拓展：课后让学生选择一篇科普文章或论文，阅读并总结重力势能的相关知识，提高学生的自主学习能力。

（2）实验拓展：结合学校实验条件，设计关于重力势能的实验，如探究不同高度下物体落地时的速度变化。通过实验操作，加深对重力势能的理解。

（3）项目拓展：组织学生进行小组项目，研究重力势能在某个领域的应用，如水电站设计、卫星轨道计算等。通过项目实践，培养学生的团队合作能力和解决问题的能力。

（4）讨论拓展：邀请相关领域的专家或学者，进行专题讲座或讨论，让学生了解重力势能在实际应用中的最新研究进展和挑战。教学反思与改进在刚刚结束的高中物理第7章4节“重力势能”的教学中，我以讲授法为主，辅以案例研究、项目导向学习等方法，力图让学生在掌握基本知识的同时，能够将理论知识应用于解决实际问题。现在我将对本次教学进行反思，并提出改进措施。

首先，在导入环节，我通过播放登山运动员攀登珠穆朗玛峰的视频，成功引发了学生对高度与能量关系的思考。但在提问环节，我发现部分学生对于高度和重力势能的关系仍有一定的困惑，这让我意识到在今后的教学中，我需要更加深入地引导学生理解重力势能的概念。

其次，在讲授新课环节，我围绕教学目标和教学重点进行了讲解，但在授课过程中，我发现部分学生对于重力势能守恒的理解存在困难。这让我意识到，在今后的教学中，我需要更加注重学生对重力势能守恒定律的理解，并通过更多的实例和练习，让学生能够熟练运用这一定律解决实际问题。

在巩固练习环节，我设计了两个练习题，让学生能够通过练习进一步巩固所学知识。但在解答过程中，我发现部分学生对于如何将理论知识应用于解决实际问题仍存在一定的困难。因此，在未来的教学中，我需要更加注重培养学生的应用能力，让学生能够将所学知识真正运用到实际问题中。

在师生互动环节，我提问了学生关于重力势能的应用场景，并解答了学生的问题。但在此过程中，我发现部分学生对于如何将重力势能守恒定律应用于实际问题仍存在一定的困惑。因此，在今后的教学中，我需要更加注重引导学生如何将理论知识应用于解决实际问题，并通过更多的案例分析和实验操作，让学生能够更好地理解和运用重力势能守恒定律。

课堂小结环节，我让学生总结本节课所学内容，并撰写一篇关于重力势能的短文，希望他们能够在下节课前进行分享。但我意识到，仅仅依靠撰写短文可能无法让学生全面掌握重力势能的知识，因此，在未来的教学中，我需要设计更多的教学活动，让学生能够在实践中掌握重力势能的知识。

1.在讲授重力势能概念时，通过更多具体的例子和图片，帮助学生深入理解重力势能的概念。

2.在讲解重力势能守恒定律时，通过更多的实验演示和案例分析，让学生能够更好地理解和运用这一定律。

3.设计更多的实践活动，如实验、项目等，让学生能够在实践中掌握重力势能的知识，并培养他们的应用能力。

4.在教学过程中，加强与学生的互动，引导学生主动思考和探索，提高他们的学习兴趣和参与度。

5.定期进行教学反思，及时发现教学中存在的问题，并制定相应的改进措施，以提高教学质量。内容逻辑关系①重力势能的定义与计算方法

-重点知识点：物体在重力场中由于位置的高度而具有的能量；重力势能的计算公式Ep=mgh。

-板书设计：在黑板上写出重力势能的定义，并用公式表示。

②重力势能守恒定律

-重点知识点：在只有重力做功的系统中，系统的总机械能（包括动能和重力势能）保持不变。

-板书设计：用简洁明了的语言写出重力势能守恒定律，并用图示或符号表示。

③重力势能的应用

-重点知识点：重力势能在工程、地质、天体物理学等领域的应用。

-板书设计：列举一些重力势能的应用实例，并用图示或符号表示。作业布置与反馈1.作业布置：

（1）请学生总结本节课所学内容，撰写一篇关于重力势能的短文，并在下节课前进行分享。

（2）设计一个关于重力势能的实验，如探究不同高度下物体落地时的速度变化。通过实验操作，加深对重力势能的理解。

（3）选择一篇关于重力势能应用的科普文章或论文，阅读并总结，提高学生的自主学习能力。

2.作业反馈：

（1）在批改学生关于重力势能短文的过程中，注意学生的理解程度和对概念的应用。对于存在误解或不足的地方，给予具体的修改建议，如加强对重力势能计算公式的应用，或者提供更多的实际应用场景。

（2）在评价学生实验报告时，关注学生对实验原理的理解、实验数据的准确性和实验结果的分析。对于实验设计不合理或数据处理错误的情况，提供改进的建议，如优化实验步骤、注意数据采集的准确性等。

（3）在对科普文章或论文的阅读反馈中，检查学生对文章主要观点的理解和总结能力。鼓励学生提出自己的看法和疑问，并在反馈中给予解答，同时引导学生将所学知识与实际生活相结合，提高学生的知识应用能力。课后作业1.请学生总结本节课所学内容，撰写一篇关于重力势能的短文，并在下节课前进行分享。

2.设计一个关于重力势能的实验，如探究不同高度下物体落地时的速度变化。通过实验操作，加深对重力势能的理解。

3.选择一篇关于重力势能应用的科普文章或论文，阅读并总结，提高学生的自主学习能力。

4.请学生解决以下问题：

（1）一个质量为2kg的物体从高度h1=5m自由落下，求物体落地时的重力势能。

（2）一个质量为3kg的物体从高度h2=10m自由落下，求物体落地时的速度大小。

（3）一个质量为5kg的物体从高度h=15m处自由落下，求物体落地时的动能和重力势能之和。

（4）一个质量为2kg的物体从高度h=10m处自由落下，求物体落地时的速度大小和落地时的总机械能。

（5）一个质量为3kg的物体从高度h=5m处自由落下，求物体落地时的速度大小和落地时的总机械能。

5.请学生思考以下问题：

（1）重力势能在实际生活中有哪些应用？

（2）如何利用重力势能进行能量转换？

（3）重力势能守恒定律在哪些情况下适用？

（4）重力势能的大小与哪些因素有关？

（5）如何通过实验验证重力势能的存在和守恒？

答案：

1.短文分享。

2.实验设计。

3.科普文章或论文阅读总结。

4.问题解答：

（1）物体落地时的重力势能为Ep=mgh=2kg*10m/s²*5m=100J。

（2）物体落地时的速度大小为v=sqrt(2gh)=sqrt(2*10m/s²*10m)=10m/s。

（3）物体落地时的动能和重力势能之和为E总=E动+Ep=1/2*5kg*10m/s²+5kg*10m/s²*15m=75J。

（4）物体落地