3. 势能优质课教案整理

势能教学设计

★教材分析

《重力势能》一节新教材与旧教材相比有很大变化。教材首先从重力做功开始，讨论物体竖直向下运动、沿倾斜直线向下运动、以至物体沿任意路径向下运动几种情况的重力做功，利用极限思想，严格证明了重力对物体做功与路径无关。分析“mgh”是一个具有特殊意义的物理量，来定义重力势能。然后再分析重力势能的变化和重力做功的关系，再讲重力势能的相对性和系统性。这样将重力势能的讲法准确了，也加深了，思路比较清晰。

本节课内容既是重点又是难点，学生在一节课内不容易全面理解和掌握，教学中不宜追求多而全，可以在后续课程中逐渐理解与加深。

教学过程中可以多举身边的实际例子，由简单的现象如自由落体等进行分析，便于得出结论，学生也容易接受。

教法上教师应充分调动学生的思维，使学生始终处于学习的主体，激发探究意识和学习的积极性。

★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.

★新课标要求

（一）知识与技能

1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.

2、理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关. 3、知道重力势能的相对性. （二）过程与方法

用所学功的概念推导重力作功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程

（三）情感、态度与价值观

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

重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。

★教学难点

重力势能的系统性和相对性。

★教学方法

实验观察法、分析归纳法、讲练法。

★教学工具

铁球(大小、质量均不同)两个、透明玻璃容器、沙子、投影片。

★教学过程

（一）引入新课

故事导入：

1994年7月7日，苏梅克·列维9号彗星以60 km/s的速度，向木星飞驰而去.第一颗彗核撞上了木星，紧接着，其余的彗核也接二连三地向木星撞击，这一壮烈的天体碰撞，持续了5天才告结束.碰撞产生了相当于20亿颗原子弹爆炸的威力，产生的火球，直径达10 km，温度达到7 000 ℃，产生的光亮在数亿千米外也能拍到，腾起的蘑菇云极为壮观，形成的尘埃云团与地球同样大小，并存在了几个月之久.

教师引导学生思考讨论：为什么彗星撞击木星时会产生如此大的能量呢? 图片导入：

大屏幕投影展示下面几幅图片，让学生自己仔细观察，并自己提出问题来讨论.

视频导入：

教师活动：放录像：打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里。

从录像中，同学们想到了什么？

学生活动：观看录像，思考问题。

重锤把水泥桩打进地里，说明重锤对水泥桩做了功。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。

总结点评：实际上重锤在下落过程中把重力势能转化为动能，再对水泥桩做功，把其打

入地里。

导入：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。

（二）进行新课

1、重力的功

教师活动：投影教材上的图5.4－1，图5.4－2，图5.4－3，引导学生阅读教材11页“重

力作功”部分。一边阅读，一边在练习本上把推导过程写出来。

通过推导重力在这几种不同情况下做的功，可以得出什么结论？

学生活动：阅读教材，推导三种情况下重力做的功。选出代表发表自己的见解。

点评：通过学生亲手实践，培养学生探求知识的欲望和分析问题解决问题的能力。

教师活动：听取学生汇报，总结点评。

学生活动：认真思考，分组讨论，选出代表回答。

教师活动：倾听学生回答，点评。

结论：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和重点的位置有关，而跟

物体运动的路径无关。可见，物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。

2、对重力势能的学习

教师活动：指导学生阅读教材11－12页“重力势能”一段，提出问题

（1）怎样定量表示物体的重力势能？

（2）重力势能与什么因素有关？你能否列举生活中的实例加以说明？

（3）重力势能的改变和重力作功之间的关系是怎样的？写出它们之间的关系式。

学生活动：阅读教材，认真思考问题。选出代表发表自己的见解、列举实例。

点评：通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力；通过学生的回答，培养学生的语言表达能力。通过学生列举生活实例，培养学生观察生活、热爱生活的良好品质。

教师活动：听取学生汇报，总结点评。

如果学生列举实力有困难，教师可以给与指导和帮助，比如录像中打桩机的例子等。也可以设计演示实验。如下：

［演示］在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个铁球分别从不同的高度释放，使其落到沙子中，观察铁球落入的深度.

［演示］把大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察它们落入沙子中的深度.

学生叙述实验现象：

1.当铁球质量一定时，释放点越高，铁球落入沙子中越深；

2.当释放高度一定时，铁球质量越大，铁球落入沙子中越深. 实验现象说明：

物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。

3、重力势能的相对性和系统性

教师活动：引导学生阅读课文相关内容.

投影阅读思考题：

1.为什么说重力势能具有相对性？

2.什么是参考平面？参考平面的选取是唯一确定的吗？

3.选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是否相同？是否会影响有关重力势能问题的研究？

4.如果物体在参考平面的上方，重力势能取什么值？表示什么含义？

5.如果物体在参考平面的下方，重力势能取什么值？表示什么含义？

6.为什么说“势能是系统所共有的”？

学生活动：带着问题阅读教材。然后选出代表发言。

教师活动：听取学生汇报，总结点评：

1.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.参考平面选取不同，重力势能的数值就不同。可见，重力势能具有相对性。

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.

2.选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力势能的问题，因为在有关的问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同.

3.对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面具有的重力势能要大.

4.在参考平面下方的物体，高度是负值，物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。

5.重力势能根重力有关，而重力是地球施加给物体的，没有地球，也就谈不上重力势能。可见，重力势能是“地球和物体”这个系统共有的。

点评：培养学生阅读理解能力和语言概括能力。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本

上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结

和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

★课堂小结：

1.重力势能：由于物体被举高而具有的能量；重力势能的计算式：EP=mgh.，即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积；重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中都是焦耳。

2. 重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。

3. 弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，我们把物体因发生弹

性形变而具有的势能叫弹性势能。

★随堂检验：

1.以下关于重力势能的说法中，正确的是___. A.地面上的物体的重力势能一定为零

B.质量大的物体重力势能一定大

C.高处物体的重力势能一定大

D.重力做正功时，物体的重力势能一定变化

答案：D

2.关于重力势能，下列说法中正确的是（

）

A.物体的位置一旦确定，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﹣5 J变化到﹣3 J，重力势能变小了

D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功

解析：物体的重力势能与参考面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面的重力势能不同，A选项错.物体在零势能面以上，距零势面的距离越大，重力势能越大，物体在零势面以下，距零势面的距离越大，重力势能越小，B选项错，重力势能中的正、负号表示大小，﹣5 J的重力势能小于﹣3 J的重力势能，C选项错，重力做的功量度了重力势能的变化，D选项正确.

答案：D

3.选择不同的水平面作参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变量（

）

A.都具有不同的数值

B.都具有相同的数值

C.前者具有相同数值，后者具有不同数值

D.前者具有不同数值，后者具有相同数值

解析：物体的重力势能与参考面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面，重力势能的数值不同.物体重力势能的改变量跟参考面无关，选项D正确.

答案：D

★课余作业

书面完成P13“问题与练习”中1－4题。

★教学反思

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。