高中物理4 重力势能教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

高中物理4 重力势能教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

《高中物理4 重力势能教学设计学情分析教材分析课后反思.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理4 重力势能教学设计学情分析教材分析课后反思.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高中物理4重力势能教学设计学情分析教材分析课后反思

7.4重力势能教学设计

一、教材分析:

《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中的二级主题“机械能与能源”的内容标准中涉及本节内容的条目是：

“理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系”，该条目要求学生理解什么是重力势能，并能从功是能量转化的量度出发，理解重力势能的变化与重力做功之间的关系，同时在高中物理学习中，学生可能遇到的势能有：

重力势能、电势能、分子势能，重力势能的学习对以后相关概念的学习至关重要。

“势能的改变”是下节“能量守恒定律”的知识基础，是本章的一个重要知识点。

本节进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，为下节讲机械能守恒定律做好准备。

二、学情分析：

（1）高一学生对事物的认知还停留在具体的形象思维上，抽象的逻辑思维的建立还需要时间。

所以在教学中我们要借助图片视频等直观手段逐渐引入抽象的物理概念。

（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。

三、教学目标分析：

1.知识与技能

（1）理解重力势能的概念，会用重力势能的表达式计算。

（2）会推导重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。

（3）知道重力势能的相对性。

2.过程与方法

（1）根据功能关系，推导出重力势能的表达式

（2）学会从功能关系上解释和分析物理现象。

3.情感态度与价值观

渗透从对生活中有关物理现象的解释，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。

渗透社会公德教育，让学生认识到高空抛物的危害。

四、教学重点、难点

重点：

重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变化和重力做功的关系。

难点：

重力势能的变化和重力做功的关系，重力势能的相对性和系统性。

五、教法和学法

教法：

理论探究法、实验法、讲授法、归纳法。

学法：

让学生通过演示实验，来学习体验应用“控制变量法”与“比较法”定性研究；通过设计物理过程体会“理论探究法”定量研究。

通过实例计算来认识重力势能的相对性以及重力势能变化的绝对性，从而突破教学难点。

根据功和能的关系，推导重力做功跟重力势能改变的关系，加深理解功是能量转化的量度。

六、设计思路

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。

七、教具准备：

PPt课件，小桶，小球，报纸

八、教学过程设计

步骤

教师活动

学生活动

设计目的

新课引入

情景引入：

（1）故事引入：

在荒芜的海岛上，饥饿的小猴捡到了一个核桃，请同学们帮小猴想想，要怎样才能把核桃打开。

（2）情景引入：

纷飞的雪花一直是大家的最爱。

我们爱它的白爱它的软，但是有时就是这看似温柔柔软的皑皑白雪却给我们带来灭顶之灾。

——这就是雪崩。

（出示幻灯片图片）

提问：

为什么漂亮柔软的雪具有如此大的破坏力呢？

是因为它具有潜在的能量，一有机会它就会把能量释放出来。

我们把这种能量叫做重力势能。

定义：

地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量，我们把这种能量叫做重力势能。

 用EP表示。

学生可能的答案：

用石头砸开；把核桃摔开等。

让学生从生活实际中感受重力势能的存在，以及这种能量的普遍存在。

新课教学

一．

重力做功

提问：

我们知道物体由于被举高而具有的能叫重力势能。

那么重力势能的大小与哪些因素有关呢？

也就是什么样的物体具有较大的重力势能呢？

大家可以根据自己的生活实际，大胆的做出猜测，并说说你的理由。

实验定性验证：

（教师演示）

（1）将大小相同，装有相同水的瓶子从不同高度下落，使其穿过蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。

（2）将大小相同，装有不同水的瓶子从相同高度下落，使其穿进蒙有不同数量报纸的空桶，观察两个瓶子能穿透的报纸的数量。

根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A到B过程中重力所做的功。

过程甲、乙结果为：

Wmg=mgh=mgh1-mgh2

过程丙：

物体沿任意路径向下运动情况，学生会感到困难。

在分析过程中要体现出极限思想，主要强调的是科学方法。

思路为：

逐步提出问题，引发学生思考并逐步进行分析计算。

（1）物体沿曲线运动，就已有的知识，重力做功能求出吗？

（不能）怎么办？

（2）想一想我们能够解决的是什么样的情况？

（物体沿直线运动过程重力做功，可以根据过程甲乙的计算结果进行计算。

）

（3）回忆前面学习过的方法，可不可以变曲为直呢，怎么变？

（将整个路径分成许多很短的间隔）

（4）怎么样来进一步计算重力的做功？

（W=W1+W2+W3+…）

这一过程中，教师听取学生汇报，点评，解答学生可能提出的问题。

根据上面的分析，归纳总结出解决问题的方法是：

把整个路径分成许多很短的间隔；由于每一段很小很小，都可以近似看作一段倾斜直线；分别求出物体通过每一小段倾斜直线时重力所做的功；物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和。

先猜想以下结果可能是什么样的？

有没有依据，还是一种感觉？

然后再进行计算，自己检验你的猜想。

结果：

Wmg=mgh=mgh1-mgh2

师：

通过上述的计算，我们可以得到这样一个结论：

物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而与物体运动路径无关。

即：

WG=mgh1—mgh2

二．重力势能

1、重力势能的表达式

从上式大家可以看出，mgh这样一个物理量它即与重力mg有关，又与物体所处的位置h有关，并且mgh随高度的增加而增大，随质量的增加而增大，符合我们对重力势能的猜测。

因此，我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用Ep表示，即

Ep=mgh

2、重力势能的变化和重力做功的关系

问题1：

定性分析图中小球从1→2和从2→1过程中，重力做功情况，重力势能变化情况？

问题2：

定量分析重力势能的变化和重力做功的关系？

结合上面的具体数值，计算重力势能的变化值，和重力做功的数值，首先建立一个数量上的概念。

分析：

Wmg=mgh1-mgh2式中：

Wmg为重力做功；EP1=mgh1为初位置的重力势能；EP2=mgh2为末位置的重力势能。

重力势能的变化表示为：

△EP=EP2-EP1

则：

Wmg=—（EP2—EP1）=—△EP

问题3:

小球沿光滑斜面下滑到底端，计算重力做功。

问题4:

重力势能的变化量。

如果斜面粗糙结果如何？

总结：

（1）物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；

（2）物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。

（3）重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。

3、重力势能的相对性

问题1：

手拿教科书放在某一位置，问高度是多少？

物体的高度总是相对某一水平面来说的。

同样，物体的重力势能也是相对于某一水平面来说的，具有相对性。

问题2：

以天花板为参考平面，讲桌上的粉笔盒重力势能是多少？

总结：

（1）参考平面上，EP=0；

（2）参考平面的选取一般以研究问题的方便为原则。

（3）对选定的参考平面而言：

上方：

h＞0，EP＞0；

下方：

h＜0，EP＜0，表示物体这个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。

4、重力势能的系统性

我们一直在讲某物体的重力势能，是不是准确呢？

由重力做功与重力势能的关系、重力的产生看，如果没有地球，就谈不上重力势能，因此，严格说，

重力势能是地球与物体这一系统所共有的，不是物体单独所有的，通常说某物体的重力势能是多少，只是一种简化的说法。

学生分组探究

生：

与高度有关。

依据：

放在地上的石块没有威胁，但是从高空落下的石块却十分可怕。

生：

与质量有关。

依据：

下雨的时候雨滴打在身上不疼，冰雹打在身上却很疼。

雨大和雨小打在身上的痛感也不一样。

在教师的引导下得出：

物体具有能量的大小可以通过物体做功本领的强弱来衡量。

结论：

在相同高度，物体质量越大重力势能越大；

相同质量的物体，高度越高物体的重力势能越大。

生：

共同点：

三种情况重力做功相同

不同点：

三种情况物体运动的路径不同。

学生分组讨论

让学生定性的对重力势能的大小影响因素做出判断。

通过简单且观察性强的实验给学生直观的印象。

小结

本节我们学习了以下知识：

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

二、重力势能：

地球上的物体具有的与它高度有关的能量。

表达式

三、重力做功与重力势能变化的关系

重力做正功，重力势能减少

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零势能参考面。

板书设计

7.4重力势能

一、重力做功

WG=mgh1-mgh2

二、重力势能Ep=mgh

1、重力做功与重力势能的变化

2、重力势能大小的确定

3、重力势能的系统性

高一学生对事物的认知还停留在具体的形象思维上，抽象的逻辑思维的建立还需要时间。

所以在教学中我们要借助图片视频等直观手段逐渐引入抽象的物理概念。

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。

根据因材施教，保底拔尖的原则，练习题力争层次化、系统化，保证量与质的适变性。

另外，选题既具有实际意义，体现“从生活到物理，从物理到社会”的新理念，又具有情感教育的功能。

《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中的二级主题“机械能与能源”的内容标准中涉及本节内容的条目是：

“理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系”，该条目要求学生理解什么是重力势能，并能从功是能量转化的量度出发，理解重力势能的变化与重力做功之间的关系，同时在高中物理学习中，学生可能遇到的势能有：

重力势能、电势能、分子势能，重力势能的学习对以后相关概念的学习至关重要。

“势能的改变”是下节“能量守恒定律”的知识基础，是本章的一个重要知识点。

本节进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，为下节讲机械能守恒定律做好准备。

1.物体沿不同的路径从A运动到B，如图所示，则（　　）

A．沿路径ACB重力做的功大些

B．沿路径ADB重力做的功大些

C．沿路径ACB和路径ADB重力做功一样多

D．以上说法都不对

2.关于重力势能，以下说法中正确的是（　　）

A．某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的

B．只要重力做功，重力势能一定变化

C．物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变

D．重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功

3.　质量为m的物体从离湖面H高处由静止释放，落在距湖面为h的湖底，如图所示，在此过程中（　　）

A．重力对物体做功为mgH

B．重力对物体做功为mg（H＋h）

C．物体的重力势能减少了mg（H＋h）

D．物体的重力势能增加了mg（H＋h）

4.大型拱桥的拱高为h，弧长为L，如图所示，质量为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中，以下说法正确的是（　　）

A．由A到B的过程中，汽车的重力势能始终不变，重力始终不做功

B．汽车的重力势能先减小后增加，总的变化量为0，重力先做负功，后做正功，总功为零

C．汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为0，重力先做正功，后做负功，总功为零

D．汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为0，重力先做负功，后做正功，总功为零

优点：

本节课完成教学目标，上课激情，学生学习效率高：

1.导入新课，形象生动

2.课堂组织好，对所讲内容熟悉，知识点清晰；

3.课堂讲解到位，课堂控制很好；

4.积极与学生互动，激发学生的学习兴趣。

不足：

1.对一些学生已掌握的知识点，教师在语言描述上重复过多。

2.需要更注重探究过程

1、以功能关系为主线

本节课，从图片引入到提出课题，从实验探究到理论归纳，从理解深化到总结提高，始终围绕“功是能量转化的量度”，但是教学中不能生硬地给出“功是能量变化的量度”。

在接下来的教学内容中，即在探究重力做功、探究弹簧的拉力做功和探究功与物体速度变化关系的过程，都会不断渗透这一思想。

2、实验探究与理论探究的结合

新课程倡导探究式教学，在高中物理教学中，结合实验和理论探究，可以使学生体验不同探究中的过程和方法。

提出问题—→建立假设—→设计物理过程（设想）—→理论定量推导—→得出重力势能表达式。

从定性到定量，从感性到理性的过程，逐个层次突破重难点。

教学实践表明：

对于重力势能教学，学生在初中的原有知识上完全可以通过教师的引导，自行提出“重力势能的大小与什么因素有关？

”的问题。

“假设”可以启发我们应当设计怎样的实验（或物理过程）和获取那些信息，它是连接探究问题和实验（或物理过程）的一座桥梁。

观察它们关系图，可以看出，假设虽不是结果，但它却是探究的中心。

3、重视学生的认知规律

重力势能的概念具有客观、抽象和难以理解的特点，所以掌握是需要一个过程的。

个人认为，在教学中只有通过重力势能的引入、感知、理解、消化、活化和运用，才能让学生真正理解并掌握。

4、关于教学情景的创设

物理新课改的理念之一是：

从走向物理，从物理走向社会。

日常生活和生产中蕴涵着大量的物理知识，因而这一特点有利于创设教学情景。

课堂中可以借助现代教育技术的应用，比如：

在教学中，通过“雪崩”的视频，让学生体验到高处的物体都具有潜在的能量——重力势能；也可以通过实例，如小球下落、小孩滑滑梯，充分讨论与思考，让学生在已有的认识基础上获得新的认识，不断激发学习内驱力。

这也是本教学设计的亮点之一。

《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中的二级主题“机械能与能源”的内容标准中涉及本节内容的条目是：

“理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系”，该条目要求学生理解什么是重力势能，并能从功是能量转化的量度出发，理解重力势能的变化与重力做功之间的关系，同时在高中物理学习中，学生可能遇到的势能有：

重力势能、电势能、分子势能，重力势能的学习对以后相关概念的学习至关重要。