2024-2025学年高中物理 第四章 机械能和能源 3 势能教学实录 教科版必修2

2024-2025学年高中物理第四章机械能和能源3势能教学实录教科版必修2授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间设计思路本节课以“势能”为主题，结合高中物理必修2教材内容，通过实验、讨论、讲解等多种教学方式，引导学生理解和掌握势能的概念、计算方法以及势能的应用。课程设计注重理论与实践相结合，通过实验探究，使学生深刻理解势能的本质，培养科学探究能力和创新思维。核心素养目标培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，提高科学探究精神和创新意识。通过探究势能的变化，学生能够学会从不同角度观察和思考问题，发展逻辑推理和数据分析能力，同时增强对科学、技术、社会和环境相互关系的认识。重点难点及解决办法重点：势能的概念理解和计算方法。

难点：势能守恒定律的应用和势能变化与机械能守恒的关系。

解决办法：

1.通过实验演示，直观展示势能的变化，帮助学生建立势能的概念。

2.结合具体实例，引导学生分析势能的计算方法，强化公式应用。

3.通过课堂讨论，引导学生理解势能守恒定律，并运用到实际问题中。

4.设计分层练习，逐步提高学生解决复杂问题的能力，突破学习难点。教学资源准备1.教材：确保每位学生拥有教科版《物理》必修2教材。

2.辅助材料：准备与势能相关的图片、图表、动画等多媒体素材。

3.实验器材：准备弹簧秤、橡皮筋、斜面等实验器材，确保安全操作。

4.教室布置：设置分组讨论区，布置实验操作台，确保教学环境适宜。教学过程1.导入新课

（1）师：同学们，上节课我们学习了动能和重力势能，了解了动能与哪些因素有关。今天我们来继续学习势能的另一种形式——势能。

（2）生：势能是指物体由于位置而具有的能量。

师：很好，那今天我们就来探究势能的概念、计算方法以及势能的应用。

2.新课学习

（1）探究势能的概念

①师：首先，我们来回顾一下重力势能的概念。重力势能是物体由于被举高而具有的能量，那么势能是否只与物体的高度有关呢？

②生：我觉得还与物体的质量有关。

③师：很好，那我们通过实验来验证一下。请同学们分组进行实验，将相同质量的物体从不同高度释放，观察落地时的现象。

④生：我们发现，从更高的地方落下的物体落地速度更快。

⑤师：这说明，势能的大小不仅与物体的高度有关，还与物体的质量有关。我们将物体由于位置而具有的能量称为势能。

（2）势能的计算

①师：那么，如何计算势能呢？

②生：我觉得可以用公式E_p=mgh来计算，其中m是物体的质量，g是重力加速度，h是物体的高度。

③师：非常好，你提出了计算势能的公式。接下来，我们通过实例来验证一下这个公式的正确性。

④生：我们小组找到了一本物理课本，测量了它的质量是0.2kg，从1米高的地方释放，落地时的势能是多少？

⑤师：根据公式，我们可以计算出落地时的势能E_p=0.2kg×10N/kg×1m=2J。

（3）势能的应用

①师：那么，势能在现实生活中有哪些应用呢？

②生：我想到了一个例子，就是电梯。当电梯上升时，我们感到身体被挤压，这是因为我们具有势能。

③师：非常好，电梯上升时，我们确实具有势能。那么，电梯下降时，势能会怎样呢？

④生：下降时，势能会转化为动能，我们感到身体变轻。

⑤师：没错，势能可以转化为动能，这是势能的一种重要应用。

3.巩固练习

（1）师：请同学们完成课本中的例题和习题，巩固所学知识。

（2）生：我完成了课本中的例题，现在来检查一下。

4.总结提升

（1）师：今天我们学习了势能的概念、计算方法以及势能的应用，那么，请同学们谈谈本节课的收获。

（2）生：我学会了势能的概念和计算方法，还了解了势能在现实生活中的应用。

（3）师：很好，希望同学们能够将所学知识应用到实际生活中，解决实际问题。

5.课堂小结

（1）师：本节课我们学习了势能的概念、计算方法以及势能的应用。在日常生活中，我们可以观察到的现象很多都涉及势能，例如跳伞、弹射等。同学们要善于观察、思考，将所学知识应用到实际生活中。

（2）生：明白了，谢谢老师。学生学习效果学生学习效果

1.知识掌握：学生在学习本节课后，能够准确理解并掌握势能的概念，包括重力势能和弹性势能的基本定义，以及它们与物体位置、质量、弹性形变等因素的关系。

2.能力提升：

-探究能力：学生通过实验和观察，学会了如何设计实验来验证物理规律，提高了实验探究能力。

-分析能力：学生在分析势能变化时，能够运用逻辑推理和公式计算，提高了分析问题的能力。

-解决问题能力：学生能够将所学知识应用于解决实际问题，如计算物体的势能、分析物体在势场中的运动等。

3.思维发展：

-创新思维：学生在面对新问题时，能够尝试不同的方法和思路，提出创新的解决方案。

-系统思维：学生能够将势能的概念与其他物理概念（如动能、机械能守恒等）联系起来，形成系统的物理观念。

4.应用能力：

-实际应用：学生能够识别并解释生活中常见的势能现象，如抛物运动、弹簧的弹性势能等。

-技术应用：学生能够理解势能在工程技术中的应用，如机械设计、能源储存等领域。

5.情感态度：

-科学态度：学生通过学习势能，对科学探究有了更深的兴趣和认识，培养了严谨的科学态度。

-团队合作：在实验和讨论环节，学生学会了与他人合作，共同解决问题，提高了团队协作能力。

6.综合评价：

-学生在课堂上的表现活跃，能够积极参与讨论和实验，表现出对物理学科的热情。

-学生在课后能够自主复习和巩固知识，通过练习题的应用，对势能的理解更加深入。

-学生在作业和考试中的成绩反映了他们对势能知识的掌握程度，整体评价良好。课后作业1.实际问题应用题：

一辆质量为500kg的汽车以20m/s的速度从斜坡上滑下，斜坡的高度为10m。不计空气阻力，求汽车到达斜坡底部时的动能和势能之和。

解答：动能E_k=1/2mv^2=1/2×500kg×(20m/s)^2=10000J

势能E_p=mgh=500kg×10N/kg×10m=5000J

动能和势能之和E_total=E_k+E_p=10000J+5000J=15000J

2.势能计算题：

一弹簧的劲度系数为200N/m，当弹簧被拉伸5cm时，求弹簧的弹性势能。

解答：弹簧的形变量x=5cm=0.05m

弹性势能E_p=1/2kx^2=1/2×200N/m×(0.05m)^2=0.25J

3.势能守恒定律应用题：

一物体从高度h自由落下，落地时的速度为v。假设空气阻力不计，求物体下落过程中势能减少了多少？

解答：根据势能守恒定律，物体下落过程中势能减少量等于动能增加量。

势能减少量ΔE_p=mgh

动能增加量ΔE_k=1/2mv^2

ΔE_p=ΔE_k

mgh=1/2mv^2

h=v^2/(2g)

ΔE_p=mg(v^2/(2g))=1/2mv^2

4.势能转换题：

一物体从高度h自由落下，落在一弹性体上，弹性体的劲度系数为k。求物体落地后弹性体被压缩的距离x。

解答：物体落地时，势能完全转化为弹性势能。

势能E_p=mgh

弹性势能E_p=1/2kx^2

mgh=1/2kx^2

x=√(2gh/k)

5.势能与功的关系题：

一物体在水平面上受到一个大小为F的恒力作用，沿水平方向移动了s的距离。求物体在这个过程中克服摩擦力所做的功。

解答：物体在水平方向移动，没有势能的变化，所以势能保持不变。

克服摩擦力所做的功W=F×s

其中F是摩擦力的大小，s是物体移动的距离。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实验探究式教学：在教学中，我注重实验探究的过程，让学生通过亲自操作实验来感受和发现物理规律，这样不仅提高了学生的动手能力，也激发了他们的学习兴趣。

2.案例教学法的运用：我尝试将实际问题引入课堂，让学生在解决案例的过程中学习物理知识，这种教学方式能够让学生更加贴近生活，理解物理学的应用价值。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对概念的理解不够深入：部分学生在学习势能这一概念时，对势能的来源和转化过程理解不够透彻，这需要在今后的教学中加强概念的解释和实例分析。

2.教学互动性不足：在课堂讨论环节，我发现部分学生参与度不高，可能是由于课堂氛围不够活跃，或者学生对于讨论的主题不感兴趣，需要改进教学方法和讨论方式。

3.评价方式单一：目前的评价方式主要依赖于作业和考试，缺乏对学生实际应用能力的评估，这需要我探索多元化的评价方式。

反思改进措施（三）

1.深化概念教学：为了帮助学生深入理解势能的概念，我计划在今后的教学中，增加更多实例分析，并通过类比、比较等方法，让学生更清晰地认识到势能的本质。

2.提升课堂互动性：我会尝试设计更具吸引力的讨论话题，并鼓励学生积极参与讨论，通过小组合作、角色扮演等方式，营造活跃的课堂氛围。

3.丰富评价方式：除了传统的作业和考试，我还将引入项目式学习、课堂表现评价等多元化的评价方式，以全面评估学生的知识掌握和应用能力。

4.加强与学生的沟通：通过课后辅导、个别谈话等方式，了解学生的学习困难和需求，针对性地进行教学调整，确保每个学生都能得到有效的帮助。

5.注重教学反思：每节课结束后，我会及时反思教学过程中的得失，总结经验教训，不断改进教学方法，以提高教学效果。板书设计①势能的概念

-重力势能：物体由于被举高而具有的能量，E_p=mgh

-弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量，E_p=1/2kx^2

②势能的计算

-重力势能公式：E_p=mgh，其中m为质量，g为重力加速度，h为高度

-弹性势能公式：E_p=1/2kx^2，其中k为劲度系数，x为形变量

③势能守恒定律

-在没有非保守力做功的情况下，系统的总机械能（动能+势能）保持不变

④势能的应用

-电梯运动中的势能变化

-弹簧振子中的势能转换

-物体自由落体中的势能变化课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们学习了势能的相关知识，主要包括以下几个方面：

1.势能的概念：我们了解了势能是物体由于位置或状态而具有的能量，包括重力势能和弹性势能。

2.势能的计算：我们学习了重力势能和弹性势能的计算公式，以及如何应用这些公式来计算物体的势能。

3.势能守恒定律：在没有非保守力做功的情况下，系统的总机械能（动能+势能）保持不变。

4.势能的应用：我们讨论了势能在电梯运动、弹簧振子运动和物体自由落体运动中的应用。

现在，让我们回顾一下今天所学的内容，并做一些当堂检测来巩固我们的学习成果。

当堂检测：

1.一物体从高度h自由落下，不计空气阻力，落地时的速度是多少？落地时的动能和势能之和是多少？

2.