3. 势能教学设计案例

《重力势能》教学设计

设计思想：重力势能一节是高中第一次定量地研究能量，它在教材中的地位是不言而喻的，它的研究方法将会对今后的学习产生深远的意义。对于能量是如何来定义或是量度，这是这节课首先要解决的问题,也就要求本课需先阐述物理学中是通过功能关系来定义能量这一思想，规定“功是能量转化的量度”，让学生明白物体做功的过程就是能量转化的过程。这样就能促进学生今后不管碰到什么形式的能量问题，都能通过做功的角度来思考并解决问题。

这节以重力势能变化为线索，组织引导学生进行探究学习，通过举出一些例子让学生现象加以分析，让学生从困惑中走出，对问题加以理解。课堂教学采用集体思考、讨论、举例的方法，注重学生学习过程、态度、能力、价值观的培养。课堂教学主要以学生探究学习为主，教师只是一个课堂活动的组织者和引导者，教师的任务在于参与

，体现了教改的精神。

一、教学目标

【知识与技能】

(1)能说出什么是重力势能，能用公式表示重力势能，知道影响重力势能的因素。

(2)能用重力势能的公式进行计算。

【过程与方法】

通过类比功的概念推导重力做功与路径的关系。

【情感态度与价值观】

通过联系生活实际，激发学习物理的兴趣;通过类比推导，形成严谨的物理思维。

二、教学重难点

【重点】

重力势能的概念及其表达式。

【难点】

重力势能的概念及其标矢性。

三、教学方法

多媒体教学、问答、讨论、启发、引导、讲练结合。讲授等。

教学过程

四、教学过程

（一）导入新课

[放视频] 打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里

师：为什么水泥桩会进入地里？

生：因为重锤砸到水泥桩上面。把水泥桩打进地里，说明对水泥桩做功。

师：根据功和能的关系，既然重锤可以对水泥桩做功，表明重锤具有能，实际上重锤在下落过程中重力势能转化为动能，在对水泥桩做功，把其打入地里。

[导入] 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哪些因素有关呢？本节课我们就来学习这个问题。

（二）新课教学

提问1：前面我们提到恒力做功（除摩擦力外）有什么特点？

1、重力做功的特点：

重力对物体做的功只跟它的起点和终点的位置有关,与物体运动的路径无关。[板书]

提问2：怎么来证明呢？（让学生看书思考一下）

教师提示：如图2所示，物体由A点沿三条不同的路径运动到B点的过程中，重力做的功为多少？（这里用到了微元思想）

总结：在这个过程中，重力所做的功都为：，得证重力做功与其运动路径无关，只与初末位置有关。

扩展：对于今后凡是碰到哪个力做功与路径无关，我们都可以引入一个相应的势能概念。

2、重力做功的表达式：提问3：重力势能与那些因素有关

演示实验

演示一、在一个玻璃容器里放入沙子，让同一个铁球从不同高度掉入玻璃容器中，观察铁球落入沙子中的深度。

演示二、把大小不同的两个铁球从同一高度释放，分别掉入两个玻璃容器中，观察两个铁球落入沙子中的深度。

师：同学们看到什么想象呢？

生：同一个铁球释放点越高，铁球落入沙子中越深；不同铁球从同一高度落下，质量大的落入沙子的深度越深。

师和生共同总结：物体质量越大，高度越大，重力势能越大。

举实例

。

师：一片树叶，和一块小石头，从同一高度落到同一个人头上，结果一样吗？

生：，树叶落到人头上没有感觉，小石头落到人头上头感觉疼，甚至会砸破流血。

师：这说明什么问题呢？

生：质量大，重力势能大。

师：同一小石头从不同一高度落到同一个人头上，结果一样吗？

生：不同，小石头处的越高，砸的越重。

师：这又说明什么问题呢？

生：高度越高，重力势能越大。

点评：通过实例，让学生建立一个物理模型，使学生对这一过程有更深层次的认识。

归纳总结：物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。[练习] 提问3：回过来看一看，既然功是能量转化的量度，表达式的右边表示的是什么？

总结：表示的能量之差，量。也就是说、就应该是物体在初末位置所对应的能就是我们寻找的重力势能的表达式。

3、重力势能[板书] （1）定义：物体所受的重力与其所处的高度的乘积。

（2）表达式：。

（3）理解：①状态量，②标量，③单位：焦耳（J）。

（4）特点：

①具有相对性。因高度h具有相对性，重力势能也具有相对性。

提问4：对于讲桌上的粉笔盒，它所处的高度是多少？（等待学生思考）

要确定高度就必须先确定一个参考平面。我们把所选的参考平面认为势能为零。物体处在零势能面之上，就认为势能为正；处在零势能面之下，就认为势能为负。

提问5：物体大小形状不能忽略时，它距参考平面的高度怎么来确定？（等待学生思考）

物体大小形状不能忽略时，它距参考平面的高度应是物体重心到参考面的高度。如图3所示。

②重力势能有正负，正负表示大小。

③具有系统性。物体的重力是地球施加的，如果没有地球，

就不可能受到重力作用。重力势能应该归物体和地球所共有的。

例1 如图4所示，质量m=0.5kg的小球，从桌面以上高h1=1.2m的A点下落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。

（1）在表格中的空白处按要求填入数据。

所选考平面

桌面

地面

小球小球在B点的整个过程中小的功

整个下落过程中小球重力势能的变化

择的的参在A点的重力势能

重力势能

球重力做（2）如果下落时有空气阻力，表格中的数据是否会改变？

4、重力势能与重力做功的关系[板书]

上面重力做功的表达式就可以写成：

讨论：当重力做正功时，重力势能就要减小，即力做负功时，重力势能就要增加，即

重力势能的变化定义为：。

。（与参考面的选取无关。）

。

。当重

提问6：我们发现例1中，整个过程中小球重力做的功与整个下落过程中小球重力势能的变化成什么关系？

总结：重力势能的变化与重力做功的关系：。

例2 质量为m的均匀链条长为L，开始放在光滑的水平桌面上时，有1/4的长度悬在桌面边缘，如图5所示，松手后，链条滑离桌面，问从开始到链条刚滑离桌面过程中重力势能变化了多少？

(三)课堂小结：

1．重力做功的特点：与路径无关，只与起点和点的高度差有关。

2．重力势能：。

终3．重力势能具有相对性与系统性，具有正负且表示大小。

4．重力做功与重力势能变化的关系：教学反思

重力势能以及重力势能的变化与重力做功的关系是同时引入的，学生很难理。

解，必须通过大量的实例，从能量转化的角度去分析，学生才能掌握，对于重力势能这一概念，一定要让学生清楚，被举高的物体由于能够做功而具有的能量叫重力势能。从课堂效果来看，学生能在教师恰如其分的引导下，完全能够把所学知识应用的实际中去，但是必须给学生充分的时间和空间，让他们去实验、分析、比较，不能操之过急。

重力势能与哪些因素有关系，让学生做实验，得到结论，印象深刻的多，多一份亲身体验，就多一点感性认识，理论与实践相结合，学生学习效果更好。