3. 势能教学目标设计

第七章第4节

重力势能的教学设计

教材的地位和作用：

《重力势能》这节课的内容从初中所学知识引入，本节与过去的处理方法相比，教材认真分析了重力做功与路径是否有关的问题。这样做的目的不是为了追求严密，而是想有助于学生形成严肃认真的科学态度，对重力的功以及与重力做功和重力势能变化的关系分析，进而引入重力势能这一概念，一方面承接“功”的概念的应用，另一方面促使功是能量转化的量度这一思想的生成，即功能关系的引入，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。。

学情分析：

1．高一学生与初中生分别不大，认识事物的都是从具体的形象思维向抽象的逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片画面来支持。

2．重力势能是学生在初中已经接触过的，但当时只停留在定性的分析上。新课应注意对知识从定性到定量的转化。

3．学生已学习了功的概念和计算方法，通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。

因此，本节课的教学采用如下的教学流程：

教学目标：[来源:学*科*网]

1．理解重力做功与重力势能的关系，并能用这一结论解决一些简单的实际问题，知道重力做功与运动路径无关。

2．理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算重力势能。

3．知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性,势能是系统共有的。

4．理解重力功是物体重力势能变化的量度。

5．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。

教学重点：重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。

教学难点：重力势能的相对性、重力做功和重力势能变化的绝对性。

教学方法：探究--发现式教学

教学手段：理论分析与多媒体配合辅助

教学过程：

1、引入新课

回顾初中对重力势能的定性分析，为定量分析做铺垫 在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能．

那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢?本节课我们就来学习这个问题．

2、新课过程：

探究重力的功

创设情境，引导学生计算下列三种情况下重力做的功 通过前面的学习我们知道，能量的变化是通过做功实现的，所以要研究重力势能就要先了解重力做功。

需要强调的是第三种情况，要化曲线为直线，利用极限思想来解决。极限法是物理研究的常用方法。

（1）第一种情况若物体从A点竖直下落到B点后，重力做的功是多少？

WG＝mg△h =mgh1－mgh2

（2）第二情况，若物体是从A点沿斜面滑到与B点等高的C点，重力做的功又是多少？WG＝mg△h =mgh1－mgh2

（3）第三种情况，物体从A点沿曲面滑到与B点等高的C点，重力做的功又是多少？

WG＝mg△h =mgh1－mgh2来源:Z#xx#k.Com]

⑴ ⑵

⑶

派三个学生展示计算结果，小组讨论重力做功特点，学生代表发言得出结论：重力对物体所做的功与物体路径无关，只跟起点和终点的位置有关（设计理念：通过简单且观察性强的实验给学生直观的印象理论与实验验证相结合，培养学生科学的世界观，）

学生计算，得出结论，学生在具体学习过程中，发现问题，解决问题，让学习发生在学生的身上

答案：相等 WG＝mgh1－mgh2

探究重力势能

我们已经总结重力做功的表达式：WG＝mg△h =mgh1－mgh2

可见mgh是一个有特殊意义的物理量。我们初中探究过重力势能和哪些因此有关呢?mgh既和质量有关又和高度有关，和重力势能的特征基本一致，我们就把mgh叫重力势能，用Ep=mgh表示。

让学生回忆，初中学过的重力势能和物体的质量和高度有关，（设计理念：让学生做初高中知识的衔接，有助于接受新知识）

再引入重力势能变化量：

△Ep=mgh2-mgh1

探究重力势能的相对性

Ah1h2B

小球的重力势能是多少？

学生讨论后有的回答mgh1,有的回答mgh(h1+h2)，还有的回答是0，（设计理念：是让学生意识到高度具有相对性，所以重力具有相对性）

（继续探究：）所以在确定物体重力势能时要选取零参考面：在参考平面以上势能为正；在参考平面以下势能为负。正的势能大于负的势能。

（1、参考平面：重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面。在参考平面，重力势能为0. 2、参考平面的选择：选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面。）

学生认识到重力势能有正有负，正负代表大小。难点

通过以上问题的讨论充分认识了h和Ep具有相对性

势能是系统所共有的

重力势能是谁的？

如果没有地球，还有重力势能吗？

学生讨论回答

设计理念：设置问题，引发思维冲突，学生不断思考，讨论，加深对问题的认识，突破本节难点。激发学生对科学探究的的兴趣。

总结：物体重力势能与重力有关，而重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。

通过典型例题讨论：WG 和Ep 的关系

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=10m/s2) Ah1重力h2B

下落过程小球重力做功WG

下落过程小球重力势能变化△Ep

参考

平面

小球在A点小球在B点重力势能EpA

重力势能EpB

-4 J 0 J 桌面

地面

6J 10 J 10 J 10 J -10 J -10 J 观察这两组数据，你能得出什么结论？学生总结：

A、选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同

B、

对一个确定的过程，WG和△EP与参考平面的选择无关

再观察一下这组数据，你还有什么发现吗？

学生思考后有的回答：WG=-△Ep（有的学生心里存有疑问）

有的同学回答：WG=-△Ep，它们之间的关系是不是在这道题里偶然出现呢？让同学们试着证明一下两者的关系

学生通过自已的证明发现：

WG＝mgh1－mgh2

△Ep=mgh2-mgh1

以上关系的确成立，确定相应结论

通过对几个基础问题的训练，巩固了学生对WG 、Ep和△Ep几个知识的认知

巩固训练：

1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是（）

A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；

B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；

C、地球上物体一个物体的重力势能都有一个确定值；

D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。

2.一个质量为0.5kg的小球，从5m高处自由下落，着地后反弹起1m，取地面为参考平面，并取g=10m/s2,则（）

A.初、末位置物体的重力势能分别为25J和-5J B.在下落和反弹过程中重力做功分别为25J和5J C.由初位置到末位置重力做功20J D.重力做的功等于末位置重力势能减初位置的重力势能[来源学科网ZXXK]

学生对本节课的新知识得到了巩固和提高（设计意图：面对高考）

课堂小结（让学生整体把握本节课知识要点）

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 WG＝mg△h 二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。Ep=mgh 三、重力做功与重力势能变化的关系：WG=-△Ep 重力做正功，重力势能减少[来源:学科网ZXXK]

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

面作为参考平面。 五、势能是系统能

教学反思：

在讲第三幅图时应用了微分的思想，把曲线分成无数段，那么每段就相当于第二幅图的类型，所以在讲述第三幅图时应该结合第二幅图，这样既可以加深对功的理解也可以让学生很好的理解第三幅图；

新课教学之重力势能：这块内容主要从重力势能的定义出发引出重力势能的表达式，并且讲述其标量性与单位。

新课教学之重力势能的改变和重力做功之间的关系：本快内容我用了课本上65页的两幅进行讲解，首先分析了第一幅图然后引导学生分析下落过程中重力做功的情况、重力势能的变化情况；再用相同的方法分析重力做功、重力势能的变化；最后总结让学生知道重力所做功与重力势能的变化量在数值上相等的，即重力做了多少功，那么重力势能对应的减少多少； 新课教学之重力势能的相对性：这个地方就让学生自己去计算自己的重力势能，首先取不同的参考系，然后分析相同的点在不同参考系中，他们的重力势能有什么特点（重力势能不同），最后得出重力势能与参考面的选取有关系；再取两个点，分析他们在不同参考系中重力做功、重力势能的变化量，最后发现不管在哪里参考系中这些量都是相等的，最后得出重力势能变化量与参考面的选取无关。 新课教学之重力势能的系统性：这块内容比较简单，一句话带过。

最后联系实际讲解重力势能的应用

不足之处：

整节课在时间分配上不是非常理想，使得重点与难点不是非常突出，应该在重力做功与重力势能变化量上再多花时间，而应该在重力势能相对性重力少花点时间，让重难点更加突出；