重力势能教学设计

时间：2023-04-26 13:21:41 教学设计我要投稿

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重力势能教学设计

　　作为一位不辞辛劳的人民教师，就不得不需要编写教学设计，教学设计以计划和布局安排的形式，对怎样才能达到教学目标进行创造性的决策，以解决怎样教的问题。教学设计要怎么写呢？以下是小编整理的重力势能教学设计，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

重力势能教学设计

重力势能教学设计1

　　我教学的题目是高一物理第七章第五节重力势能。重力势能概念的建立是形成机械能概念的基础，也是今后形成更完整能量概念的保证。本节内容“重力势能”的学习也将为今后“电势能”的学习打下基础。

　　本教材提供了较多情景及几个问题来展开分析，

　　本课教学目标很明确：

　　⑴从重力势能的定量描述、单位、量性及它的相对性中理解重力势能的概念；

　　⑵理解重力势能得变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关；

　　⑶了解弹性势能。

　　能力目标：

　　⑴学会从功和能的关系推导出重力势能的表达式；

　　⑵在小实验设计研究中，初步会用控制变量法设计实验；

　　⑶在讨论分析中激发质疑探究意识，提高质疑能力。

　　情感目标：生活实验中激发物理研究兴趣。

　　本节课着重解决了两个问题，即重力势能及其对称性；重力势能的变化与重力做功的关系，关于重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加。这个关系由于与动能定理的表述不一致，学生往往不易理解，教学是要结合一些实例，解开学生的困惑。而难点是学生对重力势能相对性的理解。教学中用与温度的相对性类比的方法来突破这个难点。

　　学生对重力势能在初中已初步形成定性概念，知道重力势能是物体举高而具有的能，故本课引入要唤醒学生对这些概念的记忆，为定量认识重力势能打好铺垫。学生在前一节课“动能”学习中已体验定量研究的一些方法，这也为本课的研究学习打下了基础。但估计学生对“Ep=mgh”会进行公式化处理，出现只认公式不认理的现象，故引导学生对“Ep=mgh”中的“h”正确认识显得尤为重要。高一学生的研究探索、质疑提问能力很薄弱，通过本课在培养策略要取得一点突破。

　　依据教学大纲的要求和教材内容的特点、学生的特点，在本节教学中，让学生自己设计和完成实验，探索得到结论，充分体现“学生主体、教师主导”的教学模式。

　　以下为本课教学过程的设计：

　　1、情景引入

　　展出三峡水库大坝的模拟照片，让学生欣赏图片的过程中，引导学生思考、发问，并启发到水坝的作用是提高水位，使水具有重力势能并引入课题，再提出问题“建成后的三峡水库可蕴含多少水的重力势能？” 激发学生对重力势能学习的迫切欲望。

　　通过图片情景，培养学生提问能力，并从三峡大坝的气势中激发学生的民族自豪感；与学生交流中回忆初中所学重力势能概念。

　　2、实验探究

　　在初中知识掌握的基础之上，让学生用身边的小物件设计实验验证重力势能与哪些量有关（书落手上、笔穿纸巾），研究探索后，再让学生自己总结得出结论，体现重力势能是由物体质量和相对位置决定的'能量。并让学生猜想Ep与m、h的定量关系。

　　3、建立概念

　　重力势能的大小是否与重力做功有关系？给学生三个简单的运动过程，例从某高度做自由落体，从光滑斜面由静止滑下，沿曲面从与前两者相同的初平面运动至同一末平面，让学生运算三种情况下重力的功《重力势能》教学设计，类比于从动能定理《重力势能》教学设计，得到动能的定量表达式，也从中得到重力势能的定量关系：Ep=mgh。接着得到重力做功与重力势能变化量的关系：《重力势能》教学设计，从自由下落过程中的重力做功与重力势能具体变化间的关系，帮助学生理解“-”和“=” 的含义。提供情景，物体越高，重力势能越大吗？展开对=g中“h”的大讨论，总结重力势能是对于某个参考面来说的。再讨论中“h”含义。从中在学生互促学习中对重力势能的相对性有真正地理解。

　　4、提出问题

　　《重力势能》教学设计，E p=mgh中，“△h”与“h”的区别？引出重力势能具有相对性。明确指出“△h”是绝对量，“h”是相对量，所以重力势能是具有相对性的，要确定物体在某一状态所具有的重力势能，就必须首先选择一零势能面作参考。而后类比温度来讲明重力势能是标量，但有正负，启发学生思考其正负的含义。

　　5、弹性势能

　　小结重力势能概念形成过程，结合情景图片，让学生发现弹性势能与重力势能的共同点，都是由物体的相对位置决定的能量，并且都是客观存在的能。

　　6、概括总结,作业布置

　　必做题：P/45：1、3、5

　　本课较多采用的是情景讨论法，教师不是简单的呈现问题让学生解决，而是创设问题情景，让学生从中发现问题、提出问题，并在强烈内驱作用下进入学生小组合作探究、讨论过程，使研究性学习方式渗透到学科课堂教学中，一节课上尽可能有实验可操作、有问题可讨论、有平台可交流。在该教法中，教师对学生讨论过程的把握显得尤为重要，对学生的问题、讨论点的评价要及时，并能产生激励效应。

重力势能教学设计2

　　一、教学目标

　　1．理解的概念：

　　(1)知道什么是重力势能，强调“势”的含义。

　　(2)通过做功与能量关系，得到重力势能公式ep＝mgh，知道在国际单位制中，势能的单位是焦耳(j)；势能是标量。

　　(3)了解重力势能的相对性及势能差的不变性。

　　2．掌握重力做功特点及重力做功与重力势能变化的关系，应用其解决相关问题。

　　3．知道弹性势能及其相关因素。

　　二、重点、难点分析

　　1．本节重点是重力势能的表达，重力做功与重力势能变化的'关系。

　　2．对于势能这种潜在做功能力的理解：一旦做了功，势能就发挥出来而减少了。

　　3．要强调重力做功与重力势能变化的相反量的关系，这在初学时很容易发生错误，所以应作为难点强调。

　　三、教具

　　投影仪及幻灯片(主要用于把课上要举的例题和图打出，节约时间和黑板空间)。

　　四、主要教学过程

　　(一)引入新课

　　我们已知道运动的物体具有动能，那么静止的物体是否有能量？我们又是如何知道它是否具有能量的呢？

　　根据学生的回答引出新课内容。

　　(二)教学过程设计

　　1．重力势能

　　利用刚才学生举的例子说明，被举高的重物一旦下落就可以做功，表明处于一定高度的重物“储存”着一种能量，这就是重力势能，即：重力势能是由于物体处于一定高度而具有的能量。

　　从重力势能的含义可以看出，它与物体的重力和高度有关，到底是什么关系呢？

　　2．重力势能公式

　　功是能量变化的量度，重力势能的变化也可用做功表示出来。例如，用一外力把一质量为m的物体匀速举高h，由于是匀速上升，物体的动能不变，外力举高物体做的功w＝mgh全部用于增加物体的重力势能。而此过程中克服重力做功亦为mgh，也就是克服重力做了多少功，就获得了多少重力势能。用ep表示势能，则处于高度h处的物体的重力势能为：

　　ep＝mgh

　　即重力势能等于物体重力与高度的乘积。

　　从势能公式的指导可以看出，它与功一样，在国际单位制中的单位也是焦耳(j)，而且也是标量。它是由物体所处的位置状态决定的，所以与动能一样是状态量。

重力势能教学设计3

　　【学习目标】

　　(一)知识与技能

　　1.理解重力势能的定义及定义式。

　　2.知道重力势能的值是相对的，理解重力势能正负号的含义。

　　3.理解重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。

　　4.培养探究归纳能力和逻辑思维的能力。

　　(二)过程与方法

　　1.在探究过程中渗透科学的研究方法：控制变量法，实验过程观察法及实验结果分析法。

　　2.体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。

　　(三)情感、态度与价值观

　　1.从对生活中有关物理现象的观察，渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣。

　　2.通过学生之间的讨论交流与协作探究，培养团队合作精神。

　　3.体验科学不仅仅是认识自然，挑战自然，更在于能动的改造自然。

　　【学习起点】

　　1.高一学生认识事物的特点是开始从具体的形象思维向抽象的逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片画面来支持。

　　2.学生在初中时已接触过重力势能的概念，在高中阶段重点是定量的学习重力势能。

　　3.学生已学习了功的概念和计算方法，通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。

　　二、教学重点、难点

　　1.本节课重点是重力势能的概念及对重力势能的应用。

　　2.本节课难点是如何探究重力势能的.概念。

　　三、教学方法

　　探究法，实验观察法，控制变量法，演绎推理法，讲授讨论，分析归纳法。

　　四、教学教具

　　铁球和橡胶球各一个，白纸若干张，CAI教学课件，视频展示台。

　　五、教学过程

　　(一)创设情境、激趣导入

　　投影多媒体图片：利用生活常见事例，创设问题情景，激发学生兴趣。

　　这是一幅美国内华达州亚利桑那陨石坑图片。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米/秒，爆炸力相当于20xx万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。可见，有些重力势能在自然界中的能量是巨大的。

　　过渡语：既然自然界中有些重力势能具有巨大的能量，那么我们人类可以将之加以利用。

　　这是一幅水力发电站图片，是利用水的重力势能来发电的。这些重力势能正在造福人类。(请同学们自己举些例子)

　　过渡语：当然，万事万物有利也有弊，如次巨大的重力势能也可能会造成重大的灾难。

　　这幅图片说的是20xx年9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少100人失踪。(请同学们自己举些例子)

　　由以上资料可知，重力势能与我们的生活有密切关系。我们只有认识自然，才能更主动的改造自然。今天这节课我们将深入地学习重力势能知识及其应用。

　　(二)启导互动、主体探究

　　通过前面对功和能关系的学习，我们知道了怎样判断一个物体具有能量，即：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量;而且对外做功越多，这个物体具有能量就越多。

重力势能教学设计4

　　【教学目标】

　　（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，知道重力势能是物体和地球系统共有的

　　（二）过程与方法：用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程

　　（三）情感、态度与价值观

　　1．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．

　　2．培养学生遵守社会公德，防止高空坠物。

　　【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】启发、引导、讲练结合

　　【教学过程】

　　一、新课引入

　　有句话是“搬起石头砸自己的脚”，从物理的角度看待这一问题，搬起的石头有了做功的本领，它就具有了能，这种能我们称为重力势能。我们今天就来学习重力势能。

　　二、新课教学

　　物体重力势能发生变化时，必然牵扯到重力做功，物体下降时，重力做正功，重力势能减小；物体被举高时，重力做负功，重力势能增大。因此认识重力势能，不能脱离对重力做功的研究。

　　1．重力的功

　　重力做功与什么因素有关呢？我们现在就通过下列三种例子来探究一下。

　　思考：你认为这三个哪个比较容易做呢？

　　图7．4-1：重力做功=

　　图7．4-2：重力做功=mgcosθ

　　图7．4-3：本图中小球做曲线运动，怎样来求解呢？想一想我们是怎样推导出匀变速直线运动的公式的。重力做功=

　　这三个运动重力做功有什么关系，我们得到的结论：重力做功只跟它的起点与终点的位置有关，而与运动路径无关。表达式

　　练习1：下图表示一个斜抛物体的运动，当物体由抛出位置1运动到最高位置2时，重力做功是多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时，重力做功是多少？由位置1运动到位置3呢？

　　由1至2重力做功

　　由2至3重力做功

　　由1至3重力做功为零

　　物体所受的重力与它所处位置的高度的乘积

　　是一个具有特殊意义的物理量。它一方面与重力所做的功密切相关，另一方面它随着高度的'变化而变化恰与势能的基本特征一致。因此，我们把物理量叫做重力势能。

　　2．重力势能

　　重力势能的定义物体的重力势能等于它所受的重力与所处的高度的乘积。

　　重力势能是矢量？还是标量？与所有的能量一样，是标量

　　重力势能的单位：焦耳符号是 J

　　重力做功与重力势能之间的关系

　　即物体由高处向低处运动重力做正功，重力势能减少；由低处运送到高处重力做负功，重力势能增加。

　　思考与讨论：阅读课本说一说，并回答上面有关问题。

　　如果重力做功与运动路径有关，能量变化不能表示重力做的功

　　练习2．质量是100 g的球从1．8 m的高处落到水平板上，又弹回到1．25 m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？（g取10 m/s2）

　　3．重力势能的相对性和系统性

　　讨论歌词：“山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道哪棵更高”这是说高度具有相对性。重力势能与高度有关，重力势能也有相对性。

　　在研究重力势能是应该选择参考平面。在参考平面上，物体的重力势能为零；在参考平面上方物体的重力势能为正的，表示重力势能比零势能面的势能大；在参考平面下方物体的重力势能为负的，表示重力势能比零势能面的势能小。

　　参考平面的选择是任意的，选不同的参考平面重力势能是否相等？重力势能的差值是否相同？例如根据图，m=0．5kg,．完成下列表格：

　　参考平面的选择

　　小球在A处的重力势能

　　小球在B处的重力势能

　　整个下落过程中重力的功

　　整个下落过程中重力势能增量

　　桌面

　　地面

　　重力势能是物体与地球组成的系统共同具有的。

　　例1 在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m=200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考面。求：

　　（1）在第2 s末小球的重力势能；

　　解析：在第2 s末小球所处的高度为：______________________________

　　重力势能为：___________________________________________________

　　（2）在第3 s内重力所做的功，重力势能的变化．

　　解析：前2s下降了 m , 前3s下降了 m，第3s内的位移 m

　　第3 s内重力做功为：_____________________________________

　　WG＞0，所以小球的重力势能_______，且减少了_____J。

　　例2如图5—26所示，质量为m物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k。现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提升高度h，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量。

　　解析：物体离开地面后，弹簧的伸长量为：_____________________________________

　　可见，物体上升的高度为：_____________________________________

　　从而，物体重力势能的增加量为：_____________________________________

　　课堂小结：

　　1．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

　　2．重力势能：

　　3．重力做功与重力势能变化的关系：

　　4．重力势能是相对的，正负表示大小。

　　作业布置：

　　课本61页问题与练习第1，2题。

　　板书设计：

　　7.4重力势能

　　一、重力的功

　　三、重力势能的相对性

　　只与起点和终点的高度差有关。

　　1.重力势能与参考平面的选取有关，

　　与物体的路径无关。但重力势能的变化量与参考平面的选取无关

　　2.势能是系统所共有的

　　二、重力势能

　　四、例题讲解

重力势能教学设计5

　　1教材分析

　　【教材分析】重力势能是机械能守恒定律的基础，根据普通高中物理课程标准的要求，本节课重点在于引导学生理解重力势能，教材从学生已经熟悉的重力做功入手引入重力势能这一概念，最终推导出重力做功与重力势能变化的关系，由浅入深，层层推进，符合学生的认知规律。关于重力势能的相对性和系统性学生往往不易理解，教学时需要结合一些实例，解开学生的困惑。

　　2教学目标

　　【教学目标】

　　（一）知识与技能

　　1.理解重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。

　　2.理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算重力势能。3.知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性,势能是系统共有的。

　　4.理解重力做功是物体重力势能变化的量度。

　　（二）过程与方法

　　1.在探究过程中渗透科学的研究方法：控制变量法，实验过程观察法及实验结果分析法。

　　2.体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。

　　（三）情感态度与价值观

　　1.从对生活中有关物理现象的观察，使学生在探究过程中体验成功解决问题的喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣。

　　2.通过学生之间的讨论交流与协作探究，培养团队合作精神。

　　3.体验科学不仅仅是认识自然，挑战自然，更在于能动的改造自然。

　　3学情分析

　　【学情分析】学生在初中阶段已对重力势能有了定性的认识，高中阶段要定量的学习重力势能，本节课在学生已学习了功的相关知识的前提下，通过重力做功的计算来判断重力势能的变化，便于学生理解，在教学过程中，重点要考虑高中学生的思维开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系这一特点，因此，教学过程中需要通过实例探究引导学生获取相关知识，获得相应的技能。

　　4重点难点

　　【重点难点】

　　重点：理解重力势能,知道重力做功与重力势能变化的关系。

　　难点：重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。

　　5教学准备

　　【教学准备】多媒体课件、带斜面的长木板、小钢珠、玻璃珠、小木块、导学案

　　6教学过程

　　6.1第一学时教学活动活动1【导入】情境导入

　　学生观看雪崩视频，感受大自然的力量，激发学生对大自然的敬畏之心。雪花象征着纯洁和美丽，但是它也有狂野的一面，为什么这么漂亮的雪花有如此大的威力？

　　学生回答：雪从高处落下，重力势能转化为动能。

　　教师：本节课我们来学习重力势能的相关知识。

　　板书课题：7.4重力势能

　　活动2【讲授】问题引入

　　通过本章第一节的学习，我们已知道了重力势能的概念，请同学们回忆一下什么是重力势能。

　　学生回答：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

　　教师：通过刚才的视频可知雪崩是具有重力势能，造成了巨大的破坏，而下雪时雪花落到我们身上，我们却没有任何感觉，为什么？

　　学生：重力势能大小不一样。

　　教师：影响重力势能的因素有哪些？请同学们利用手边的器材探究影响重力势能的.因素？

　　活动3【活动】学生探究

　　组织学生开展探究活动，并完成导学案第一部分。

　　学生汇报探究得出的结论（通过投影仪展示学生完成学案的情况）。

　　活动4【讲授】重力做功

　　教师：通过前面的学习我们知道，重力势能的大小与高度有关，而当物体的高度发生变化时，重力要做功，由此可以看出，认识重力势能不能脱离对重力做功的研究，下面，我们一起来研究重力做功。

　　思考：将物体由地面被举高时，重力做负功；物体下落时，重力做正功。

　　引导学生结合教材图7.4-1、7.4-2、7.4-3推导几种情况下重力做的功，并总结重力做功的特点。

　　如上图，学生分析以上三幅图中物体从A到B的过程中重力做的功。（提示：功的两个必要因素）图1是物体由A做自由落体运动到B，容易得出此过程中，重力做功为WG=mgh=mg(h1-h2)图2是物体沿斜面由A滑到B，重力做功为：WG=mgl·cosθ=mgh=mg(h1-h2)；

　　图3是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh.

　　引导学生从以上三个过程的推导中分析得到重力做功的特点并完成学案第二部分：重力做功只跟物体起点和终点的位置有关，跟物体运动路径无关。

　　思维拓展：重力做功与路径无关，其他力(比如摩擦力)做功是否与路径有关？回答是肯定的。可见，重力做功的特点不能乱用，要视具体力而定。

　　活动5【讲授】重力势能

　　教师：通过以上分析可以看出，物体所受的重力mg与它所处的位置的高度的乘积“mgh”具有特殊意义一方面与重力做功有关（相互作用），又随高度的变化而变化（凭借其相对位置），与势能的基本特征一致.物理学中，把物理量“mgh”叫做物体的重力势能，用Ep表示。学生自主阅读教材重力势能部分，完成学案第三部分。

　　学生思考讨论：同学们知道珠穆朗玛峰的海拔高度是8848米，而珠穆朗玛峰从山脚到山顶高度大约是4000米，这两个表示高度的区别在哪里？

　　学生回答：参考平面不一样，海拔高度是相对于海平面来说的，从山脚到山顶高度是相对于山脚所在平面来说的。

　　由以上分析可以看出，物体的高度总是相对于某一水平面来说的，实际上是把这个水平面的高度取0。因此，物体的重力势能也总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫参考平面，在参考平面上，物体的重力势能取做0。

　　下面请同学们根据自己的理解完成问题：将一个质量为5kg的铁球放在3楼教室一张1m高的桌子上，已知每层楼的高度均为3m，求铁球的重力势能。

　　要求学生分组计算，让各小组代表汇报自己的计算结果，并简述计算的方法，学生得到的结果不一致，此时，教师引导学生分析由于参考面的选取不同，导致计算计算结果不同，为了保证计算结果的一致性，必须选择参考平面。

　　活动6【活动】思考讨论

　　引导学生认真分析重力势能表达式Ep=mgh，提出问题：重力势能到底是谁的？是物体的？还是地球的？

　　学生讨论后回答。

　　师生总结：重力势能是物体跟地球组成的系统所共有的，而不是物体单独具有的。

　　结束语：关于人类与重力势能的认识，是一个从恐惧到挑战直再到合理改造的过程。人们对重力势能的恐惧感是与生俱来的（雪崩、泥石流），但是随着人们通过生产实践中对重力势能的认识的逐步深入，我们开始变得乐于挑战这种能量（如攀岩运动），甚至在可以控制的范围内享受重力势能带给我的种种乐趣（如过山车）.但是，科学的意义不仅仅是认识自然，挑战自然，更在于能动地利用自然（如水力发电）。

　　活动7【活动】课堂小结

　　本节课我们获得了哪些知识，学生总结，教师补充。