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2019-2020年人教版高中物理必修二 第七章 第4節(jié) 重力勢能 教案2 教材的地位和作用： 《重力勢能》這節(jié)課的內容在整個章節(jié)中既是重點，又是難點。新課標教材從重力的功以及與重力做功和重力勢能變化的關系引入重力勢能這一概念，一方面順承前節(jié)“功”的概念的應用，另一方面促使功是能量轉化的量度這一思想的生成，順理成章，水到渠成。 學情分析： 1．高一學生認識事物的特點是開始從具體的形象思維向抽象的邏輯思維過渡，但思維還常常與感性經驗直接相聯(lián)系，仍需具體形象的圖片畫面來支持。 　　 2．學生在初中時已接觸過重力勢能的概念，在高中階段重點是定量的學習重力勢能。 　　 3．學生已學習了功的概念和計算方法，通過重力做功的計算來判斷重力勢能的變化。 教學目標： 知識與技能目標： 1．理解重力做功與重力勢能的關系，并能用這一結論解決一些簡單的實際問題，知道重力做功與運動路徑無關。 2．理解重力勢能的概念，能用重力勢能的表達式計算重力勢能。 3．知道重力勢能具有相對性、重力勢能的變化具有絕對性,勢能是系統(tǒng)共有的。 4．理解重力功是物體重力勢能變化的量度。 過程與方法目標： 1．經歷發(fā)散思維和理論探究歸納能力 2．體會用“實驗法”和“理論推導”相互驗證研究問題的方法 情感態(tài)度與價值觀目標： 1．滲透從對生活中有關物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學生探索自然規(guī)律的興趣。 2．體驗科學不僅僅是認識自然，挑戰(zhàn)自然，更在于能動的改造自然。 教學重點：重力勢能的的概念及重力做功跟重力勢能改變的關系。 教學難點：重力勢能的相對性、重力勢能變化的絕對性。 教學環(huán)境與準備：電教室 天士博教學課件 導學案 教學過程： 1、導入新課 教師活動：投影多媒體圖片，利用生活常見事例，創(chuàng)設問題情景，激發(fā)學生興趣。 （展示圖片一：）這是一幅美國內華達州亞利桑那隕石坑圖片。 （展示第二組圖片：）左邊這幅圖是俄羅斯“和平號”空間站墜落時燃燒時的圖片，中間這幅是打樁機的重錘從高處落下能把水泥打進地里，右面這幅圖中水力發(fā)電站為什么要修那么高的大壩？切身的例子，如果在你的頭頂上方相同的高度,分別用細繩懸掛一個粉筆頭和5Kg的鉛球，你的感覺有何不同？ 估計同學們的心里肯定有了一個大大的疑問，為什么會有以上現(xiàn)象發(fā)生呢？其實這和一個物理量有關，“一個地球上的物體和高度有關的物理：重力勢能”。也就是這節(jié)課我們要探究的內容，學習了“重力勢能”，我們心中的疑問就可以迎刃而解了！ 多媒體投影展示新課題：重力勢能及學習目標。 學生活動：積極思考，調動思維，進入新課。 2、推進新課 【第一環(huán)節(jié)】探究重力的功 創(chuàng)設情境，引導學生計算下列三種情況下重力做的功 通過前面的學習我們知道，能量的變化是通過做功實現(xiàn)的，所以要研究重力勢能就要先了解重力做功。 需要強調的是第三種情況，要化曲線為直線，利用極限思想來解決。極限法是物理研究的常用方法。 （1）第一種情況若物體從A點豎直下落到B點后，重力做的功是多少？ 　　 WG＝mg△h =mgh1－mgh2 （2）第二情況，若物體是從A點沿斜面滑到與B點等高的C點，重力做的功又是多少？WG＝mg△h =mgh1－mgh2 （3）第三種情況，物體從A點沿曲面滑到與B點等高的C點，重力做的功又是多少？ WG＝mg△h =mgh1－mgh2 ⑴ ⑵ ⑶ 學生活動：分別派三個學生展示計算結果，小組討論重力做功特點，學生代表發(fā)言得出結論：重力對物體所做的功與物體路徑無關，只跟起點和終點的位置有關（設計意圖：從具體情景入手，教師引導，學生自己推導，總結尋求重力做功的特點，培養(yǎng)學生的探究能力） 練習：設想你要從某座高樓的第10樓下到第3層，你可以乘電梯下，也可以沿樓梯走下。兩種方式下樓，重力對你做的功是否相等？ 學生計算，得出結論 答案：相等 WG＝mgh1－mgh2 【第二環(huán)節(jié)】探究重力勢能 【步驟一】探究重力勢能表達式 我們已經總結重力做功的表達式：WG＝mg△h =mgh1－mgh2 可見mgh是一個有特殊意義的物理量。我們初中探究過重力勢能和哪些因此有關呢?mgh既和質量有關又和高度有關，和重力勢能的特征基本一致，我們就把mgh叫重力勢能，用Ep=mgh表示。 學生活動：讓學生回憶，初中學過的重力勢能和物體的質量和高度有關，（設計意圖讓學生做初高中知識的銜接，有助于接受新知識） 再引入重力勢能變化量： △Ep=mgh2-mgh1 【步驟二】探究重力勢能的相對性（舉例說明） 設問：小球的重力勢能是多少？ 學生討論后有的回答mgh1,有的回答mgh(h1+h2)，還有的回答是0，（設計意圖，是讓學生意識到高度具有相對性，所以重力具有相對性） （繼續(xù)探究：）所以在確定物體重力勢能時要選取零參考面：在參考平面以上勢能為正；在參考平面以下勢能為負。正的勢能大于負的勢能。 （1、參考平面：重力勢能總是相對于某個水平面來說的，這個水平面叫參考平面。在參考平面，重力勢能為0. 2、參考平面的選擇：選擇哪個水平面作為參考平面，可視研究問題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面。） 學生認識到重力勢能有正有負，正負代表大小。（這是本節(jié)的難點） 【步驟三】： 討論：天花板至燈的距離、燈距桌面的距離以及桌面到小球的距離均為1米，小球和燈的質量均為1kg,問題: 1. 分別以地板和天花板為參考平面討論燈的高度 2. 以桌面為參考平面討論燈的高度及重力勢能,小球的高度及重力勢能 學生活動：通過以上問題的討論充分認識了h和Ep具有相對性 【第三環(huán)節(jié)】勢能是系統(tǒng)所共有的 設問：重力勢能是誰的？ 學生會想當然回答是物體m的 設問：如果沒有地球，還有重力勢能嗎？ 學生豁然開朗：原來重力勢能是地球和物體組成的系統(tǒng)所共有的 （設計意圖：設置問題，引發(fā)思維沖突，學生不斷思考，討論，加深對問題的認識，突破本節(jié)難點。激發(fā)學生對科學探究的的興趣。） 【第四環(huán)節(jié)】通過典型例題討論下一個知識點：WG 和Ep 的關系 質量0.5kg的小球，從桌面以上h1=1.2m的A點落到地面的B點，桌面高h2=0.8m,請按要求填寫下表(g=10m/s2) 參考 平面 小球在A點重力勢能EpA 小球在B點重力勢能EpB 下落過程小球重力做功WG 下落過程小球重力勢能變化△Ep 桌面 6J -4 J 10 J -10 J 地面 10 J 0 J 10 J -10 J ⑴觀察這兩組數(shù)據，你能得出什么結論？ 學生總結： A、選取不同的參考平面,物體的重力勢能的數(shù)值不同 B、 對一個確定的過程，WG和△EP與參考平面的選擇無關 ⑵再觀察一下這組數(shù)據，你還有什么發(fā)現(xiàn)嗎？ 學生思考后有的回答：WG=-△Ep（有的學生心里存有疑問） 有的同學回答：WG=-△Ep，它們之間的關系是不是在這道題里偶然出現(xiàn)呢？讓同學們試著證明一下兩者的關系 學生通過自已的證明發(fā)現(xiàn)： WG＝mgh1－mgh2 △Ep=mgh2-mgh1 以上關系的確成立，消除了心里的疑問 通過對幾個基礎問題的訓練，鞏固了學生對WG 、Ep和△Ep幾個知識的認知 高考鏈接 1、關于重力做功和物體的重力勢能，下列說法正確的是（） A、當重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少； B、物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加； C、地球上物體一個物體的重力勢能都有一個確定值； D、重力做功的多少與參考平面的選取無關。 2.一個質量為0.5kg的小球，從5m高處自由下落，著地后反彈起1m，取地面為參考平面，并取g=10m/s2,則（） A.初、末位置物體的重力勢能分別為25J和-5J B.在下落和反彈過程中重力做功分別為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勢能減初位置的重力勢能 學生對本節(jié)課的新知識得到了鞏固和提高（設計意圖：面對高考） 課堂小結 一、重力做功的特點：與路徑無關，只與起點和終點的高度差有關 WG＝mg△h 二、重力勢能：地球上的物體具有的與它高度有關的能量。Ep=mgh 三、重力做功與重力勢能變化的關系：WG=-△Ep 重力做正功，重力勢能減少 重力做負功，重力勢能增加 四、重力勢能是相對的 ，正負表示大小。 一般不加說明是以地面或題目中的最低點所在的平 面作為參考平面。 五、勢能是系統(tǒng)能 由學生進行小結（設計意圖一是檢查上課內容的落實情況，另一方面便于建構本課知識體系，培養(yǎng)學生的歸納概括能力。） 教學反思 本節(jié)課我使用天士博白板的以下功能：投影功能，隨時點擊就可以顯示預設的畫面。激光筆對板書內容強調作用，畫圖功能，拉幕功能。更重要的在物理課堂上，把白板變成了黑板，和學生一起進行了無限制的書寫交互功能，可以擦除重寫，更改顏色,畫圖極為方便。對本節(jié)課我的體會和反思如下： 1、使用白板展示圖片，引入概念：這一階段主要通過白板課件展示圖片創(chuàng)設情景，聯(lián)系生活，能激發(fā)學生的學習興趣及對引入的物理概念的認同感。 2、使用電子白板實現(xiàn)以學生為主體，重視科學探究過程 本節(jié)課讓學生經歷從提出問題→猜想→研究實踐→結論的科學探究過程，通過經驗與理性思維的碰撞，展現(xiàn)出了清晰的知識構建過程，避免了知識的簡單給予與堆砌，使探究貫穿始終。 在探究重力做功表達式環(huán)節(jié)中，找三名學生前去推導三種情況下重力做功，他們的推導過程和結果都留在了白板上，然后我用激光筆功能圈定三個結果，學生很容易看出三個結果的共同點并順利總結出重力做功的特點。交互白板可以記錄下白板上發(fā)生的教師教學和學生學習過程的所有細節(jié)，這一功能可以使學生隨時復習課堂教學過程中的每個環(huán)節(jié)，避免學生平時來不及記錄的情況。 3、利用電子白板增強學生的注意力和理解力，凸顯“通過做功研究能量的思想” 能量的概念十分抽象而功的概念比較具體，也容易量度。在物理學中人們總是通過做功了解能量的變化，從而認識能量。這節(jié)課在探究重力勢能表達式時再一次突出這個思想。白板操作工具中獨有的拖放功能、照相功能、隱藏功能、拉幕功能、涂色功能、匹配功能、板擦功能、即時反饋功能以及聚光燈功能等，更加提高了視覺效果，更加有利于激發(fā)學生的興趣，調動學生多元智能積極參與課堂探究。 4.再次體會無限逼近、以直代曲的科學方法 研究物體沿任意路徑運動時重力做功，啟發(fā)學生運用無限逼近，以直代曲的極限方法得出重力做功的特點。一種科學方法需要讓學生多次體會，才能真正掌握。這種極限方法在新教科書上多次出現(xiàn)，也是出于這種考慮。 當然，我自己覺得對電子白板的使用功能掌握的還遠遠不夠，還有待加強，我將盡力在最短的時間內學習，進而能夠比較熟練地操作電子白板，將其正常運用在日常教學中。希望能盡自己最大的努力，豐富課堂，爭取使每節(jié)課都能上的生動精彩！