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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(nèi)容在整個章節(jié)中既是重點，又是難點。新課標(biāo)教材從重力的功以及與重力做功和重力勢能變化的關(guān)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(yīng)用，另一方面促使功是能量轉(zhuǎn)化的量度這一思想的生成，順理成章，水到渠成。 學(xué)情分析： 1．高一學(xué)生認(rèn)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(jīng)驗直接相聯(lián)系，仍需具體形象的圖片畫面來支持。 　　 2．學(xué)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(xué)習(xí)重力勢能。 　　 3．學(xué)生已學(xué)習(xí)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(xué)目標(biāo)： 知識與技能目標(biāo)： 1．理解重力做功與重力勢能的關(guān)系，并能用這一結(jié)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(guān)。 2．理解重力勢能的概念，能用重力勢能的表達(dá)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(biāo)： 1．經(jīng)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(dǎo)”相互驗證研究問題的方法 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)： 1．滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣。 2．體驗科學(xué)不僅僅是認(rèn)識自然，挑戰(zhàn)自然，更在于能動的改造自然。 教學(xué)重點：重力勢能的的概念及重力做功跟重力勢能改變的關(guān)系。 教學(xué)難點：重力勢能的相對性、重力勢能變化的絕對性。 教學(xué)環(huán)境與準(zhǔn)備：電教室 天士博教學(xué)課件 導(dǎo)學(xué)案 教學(xué)過程： 1、導(dǎo)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(shè)問題情景，激發(fā)學(xué)生興趣。 （展示圖片一：）這是一幅美國內(nèi)華達(dá)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(jī)的重錘從高處落下能把水泥打進(jìn)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(xì)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(xué)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(guān)，“一個地球上的物體和高度有關(guān)的物理：重力勢能”。也就是這節(jié)課我們要探究的內(nèi)容，學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)目標(biāo)。 學(xué)生活動：積極思考，調(diào)動思維，進(jìn)入新課。 2、推進(jìn)新課 【第一環(huán)節(jié)】探究重力的功 創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生計算下列三種情況下重力做的功 通過前面的學(xué)習(xí)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(qiáng)調(diào)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(xué)生活動：分別派三個學(xué)生展示計算結(jié)果，小組討論重力做功特點，學(xué)生代表發(fā)言得出結(jié)論：重力對物體所做的功與物體路徑無關(guān)，只跟起點和終點的位置有關(guān)（設(shè)計意圖：從具體情景入手，教師引導(dǎo)，學(xué)生自己推導(dǎo)，總結(jié)尋求重力做功的特點，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力） 練習(xí)：設(shè)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(xué)生計算，得出結(jié)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(dá)式 我們已經(jīng)總結(jié)重力做功的表達(dá)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(guān)呢?mgh既和質(zhì)量有關(guān)又和高度有關(guān)，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(xué)生活動：讓學(xué)生回憶，初中學(xué)過的重力勢能和物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，（設(shè)計意圖讓學(xué)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(shè)問：小球的重力勢能是多少？ 學(xué)生討論后有的回答mgh1,有的回答mgh(h1+h2)，還有的回答是0，（設(shè)計意圖，是讓學(xué)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(fù)。正的勢能大于負(fù)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(xué)生認(rèn)識到重力勢能有正有負(fù)，正負(fù)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(zhì)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(xué)生活動：通過以上問題的討論充分認(rèn)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(shè)問：重力勢能是誰的？ 學(xué)生會想當(dāng)然回答是物體m的 設(shè)問：如果沒有地球，還有重力勢能嗎？ 學(xué)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(shè)計意圖：設(shè)置問題，引發(fā)思維沖突，學(xué)生不斷思考，討論，加深對問題的認(rèn)識，突破本節(jié)難點。激發(fā)學(xué)生對科學(xué)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(guān)系 質(zhì)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h(yuǎn)2=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(jù)，你能得出什么結(jié)論？ 學(xué)生總結(jié)： 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(guān) ⑵再觀察一下這組數(shù)據(jù)，你還有什么發(fā)現(xiàn)嗎？ 學(xué)生思考后有的回答：WG=-△Ep（有的學(xué)生心里存有疑問） 有的同學(xué)回答：WG=-△Ep，它們之間的關(guān)系是不是在這道題里偶然出現(xiàn)呢？讓同學(xué)們試著證明一下兩者的關(guān)系 學(xué)生通過自已的證明發(fā)現(xiàn)： WG＝mgh1－mgh2 △Ep=mgh2-mgh1 以上關(guān)系的確成立，消除了心里的疑問 通過對幾個基礎(chǔ)問題的訓(xùn)練，鞏固了學(xué)生對WG 、Ep和△Ep幾個知識的認(rèn)知 高考鏈接 1、關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法正確的是（） A、當(dāng)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(guān)。 2.一個質(zhì)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(xué)生對本節(jié)課的新知識得到了鞏固和提高（設(shè)計意圖：面對高考） 課堂小結(jié) 一、重力做功的特點：與路徑無關(guān)，只與起點和終點的高度差有關(guān) WG＝mg△h 二、重力勢能：地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量。Ep=mgh 三、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系：WG=-△Ep 重力做正功，重力勢能減少 重力做負(fù)功，重力勢能增加 四、重力勢能是相對的 ，正負(fù)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(xué)生進(jìn)行小結(jié)（設(shè)計意圖一是檢查上課內(nèi)容的落實情況，另一方面便于建構(gòu)本課知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的歸納概括能力。） 教學(xué)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(yù)設(shè)的畫面。激光筆對板書內(nèi)容強(qiáng)調(diào)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(xué)生一起進(jìn)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(shè)情景，聯(lián)系生活，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及對引入的物理概念的認(rèn)同感。 2、使用電子白板實現(xiàn)以學(xué)生為主體，重視科學(xué)探究過程 本節(jié)課讓學(xué)生經(jīng)歷從提出問題→猜想→研究實踐→結(jié)論的科學(xué)探究過程，通過經(jīng)驗與理性思維的碰撞，展現(xiàn)出了清晰的知識構(gòu)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(dá)式環(huán)節(jié)中，找三名學(xué)生前去推導(dǎo)三種情況下重力做功，他們的推導(dǎo)過程和結(jié)果都留在了白板上，然后我用激光筆功能圈定三個結(jié)果，學(xué)生很容易看出三個結(jié)果的共同點并順利總結(jié)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(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)過程的所有細(xì)節(jié)，這一功能可以使學(xué)生隨時復(fù)習(xí)課堂教學(xué)過程中的每個環(huán)節(jié)，避免學(xué)生平時來不及記錄的情況。 3、利用電子白板增強(qiáng)學(xué)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(xué)中人們總是通過做功了解能量的變化，從而認(rèn)識能量。這節(jié)課在探究重力勢能表達(dá)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(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)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(xué)方法 研究物體沿任意路徑運動時重力做功，啟發(fā)學(xué)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(xué)方法需要讓學(xué)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(dāng)然，我自己覺得對電子白板的使用功能掌握的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有待加強(qiáng)，我將盡力在最短的時間內(nèi)學(xué)習(xí)，進(jìn)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(xué)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！