《1、势能的变化与机械功》教学设计(陕西省市级优课)x-物理教案

4.1势能的变化与机械功（教学前设计）渭南市白水县白水中学物理教研组王会君邮编：715600联系电话教材分析】本节教材选自高中物理沪科版高一必修二第四章第一节《4.1势能的变化与机械功》。我们知道，势能和动能都属于机械能，在第三章已经学习过动能的变化与合外力做功之间的定量关系，因此本章首先研究重力势能及重力势能变化与重力做功之间的定量关系。动能和势能的变化与做功的关系研究清楚了，就可以顺理成章地过渡到机械能守恒定律的学习。【】（1）、理解重力势能的概念，会用重力势能的表达式进行计算；（2）、理解重力势能的变化和重力做功的定量关系，知道重力做功只与初末位置的高度差有关，而与运动路径无关；（3）、知道重力势能的相对性和系统性，知道零势能面。（二）过程与方法：通过类比分析生活中的实例，知道重力势能的概念，通过演示实验和学生分组探究实验让学生体会重力势能大小与物体的质量、相对高度有关，从而得到重力势能的表达式。通过实验验证，数学分析，总结归纳得到重力做功和重力势能变化的定量关系式WG=-ΔEp，这既是本节课的重点，也是本节课的难点。（三）情感态度与价值观：（1）、通过生活实例让学生体会“物理即生活，生活即物理”的科学思想，从而树立热爱生活，热爱物理的信念。（2）、通过教师演示实验和学生分组实验，让学生变抽象物理思维为形象物理思维，体会物理概念和规律就在我们身边。（3）、通过课堂讨论和展示，增强学生的集体荣誉感和存在感，培养学习信心和学好物理的信念，不断强化学生深度思考的能力。【教学重点】重力势能变化跟重力做功的关系和势能的变化。在这里，教学重点有两个：一是重力势能变化跟重力做功的关系，这是本节课的标题也是本节课的重中之重，这里有一个运用所学的功的知识和能量知识进行数学推导和综合分析的过程，是由师生共同合作完成的。二是势能的变化，这里需要给学生强调“物理量的变化”总是用末态的量减去初态的量，从而为重力势能变化跟重力做功的定量关系的推导打好基础，同时也是对前面所学知识的复习，并为今后的相关学习打下基础、做好铺垫。【教学难点】重力势能变化跟重力做功的关系及重力势能的相对性。“重力势能变化跟重力做功的关系”，这既是本节课的重点也是难点，学生独立推导可能有一定的困难，这时教师恰当的的答疑解惑就显得非常重要，上课过程中发现这是可以由学生们逐步去完成的，推导出来之后，从学生脸上的笑容中可以看出他们学有所获，信心百倍。第二个难点就是重力势能的相对性，举出生活实例让学生理解高度具有相对性，所以重力势能也具有相对性，今后提到重力势能时必须首先选定零参考平面才具有物理意义。【学情分析】本节教材是在学生初中学习能量的基础之上，通过生活实例引入重力势能的概念和表达式。我所教授的班级属于中等偏上的学生，理解能力和分析能力较强，结合生活中的实例：打桩机、打夯机、修建的高高的水坝、过山车等模型，引入重力势能，而重力势能的变化是通过重力做功来实现的，进一步深化“功是能量变化的量度”这一重要思想，再根据重力做功的表达式和重力势能变化的表达式推导出重力做功和重力势能的变化的定量关系式WG=-ΔEp，即重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。并且对重力做功的特点加以强调和深化，通过举例说明重力做功只与初末位置的高度差有关，而与运动路径无关。【现代教学手段】学生是课堂的主人,教师要将学生的所思所想始终放在第一位。首先，运用多媒体课件展示出本节课的学习目标，让学生明确这节课的学习任务，学习重难点，以便让学生在学习过程中分清主次和详略，哪些知识是只需要了解的层次，哪些知识和概念规律是需要理解的层次，哪些是要求理解、计算并会灵活运用的层次，做到心中有数。这是这篇教学设计的独具匠心之处。其次，利用多媒体播放重力势能大小的影响因素的实验视频，让学生身临其境，深切感受到实验的说服力和简单易操作性，从而激发兴趣，跃跃欲试，达到课中和课后自己不断琢磨研究的目的。最后，利用多媒体展示例题、课堂练习和课堂小结，大大节约了时间，提高了课堂效率，增加了课堂容量和质量。【教学准备】凡事预则立，不预则废。上课前，我做了如下的准备工作：1、导学案：上课前一天就将设计好并印制好的导学案分发到学生手中，以便做好课前预习准备工作，让学生在脑海里清楚地知道上课时要听什么，这节课的重难点是什么，要理解哪些概念规律，要做好哪些实验、计算以及心理上的准备工作。做到心中有数，心无旁骛。2、师生合作实验：为了让学生对重力势能有深刻的印象，我上课时请两位学生配合给大家做演示实验，一次让乒乓球从一定高度落在一位学生头上，一次用苹果做个姿势但不让其落下（因为可能会把学生砸疼或者不舒服），让全体同学仔细观察并结合自身经验体会思考其中的物理原因。3、实验视频：利用多媒体播放“影响重力势能大小的因素”的实验视频，让学生身临其境，深切感受到实验的说服力和简单易操作性，从而激发兴趣，跃跃欲试，达到课中和课后自己不断琢磨研究的目的。4、学生分组实验：学生利用控制变量法，组内合作探究。第一次保证质量相同的两本书，分别从不同的高度释放，体会砸到手上的疼痛感的不同；第二次保证高度相同，释放质量不同的两本书，体会砸到手上的疼痛感的不同。学生的身心感受深刻，课堂氛围积极活跃，效果好。【教学方法】学生自主研究、小组讨论法、启发引导法、模型类比分析、学生分组探究实验、师生总结归纳【板书设计】4.1势能的变化与机械功一、重力势能：1、概念：物体由于被举高而具有的能量。2、表达式：Ep=mgh（h：相对高度）3、单位：焦耳（J）4、标量：只有大小，没有方向。二、重力势能的变化与重力做功的关系：WG=G·Δh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2WG=-ΔEpΔEp=EpWG=-ΔEp所以：重力做功的特点：重力做功只与初末位置的高度差有关。WG=mgh（h：高度差）四、重力势能的相对性：首先选取零参考平面；重力势能属于地球和物体系统所共有。【教学过程】引入新课：同学们，我们知道机械能包括动能和势能。在第三章中我们已经研究了动能的变化与合外力做功的定量关系，今天我们学习第四章第一节，势能的变化与机械功，也就是研究重力势能的变化与重力做功的定量关系。进行新课：首先我们看一下这节课的学习目标。（PPT展示）让学生带着任务来上课。第一方面，我们研究重力势能大小的影响因素和重力势能的表达式。学生观察PPT上生活中与重力势能有关的图片，以及播放“影响重力势能大小的因素”的实验视频，从而激发兴趣，跃跃欲试，达到课中和课后自己不断琢磨研究的目的。为了让学生对重力势能的大小有深刻的印象，我上课时让两位学生配合给大家做演示实验，一次让乒乓球从一定高度落在学生头上，一次用苹果做个姿势但不让其落下，让学生体会并思考其中的物理原因，然后为了产生强烈的对比效果，我再让两位同学合作捏住一张报纸的四个角，另一位同学把一个苹果从一定高度处释放，让学生观察苹果落在报纸上产生的效果，从而深切理解影响势能大小的因素。有了以上的引导，然后进行学生分组实验，让学生利用之前学过的“控制变量法”，进行小组内合作探究。第一次保证质量相同的两本书，分别从不同的高度释放，体会砸到手上的疼痛感的不同；第二次保证高度相同，释放质量不同的两本书，体会砸到手上的疼痛感的不同。这样通过学生的身心体会得来的概念和规律印象较深刻。接着老师顺理成章地和学生一起得出重力势能的概念、表达式、单位和标矢性。第二方面，研究重力势能的变化跟重力做功之间的定量关系。教师提问：我们知道重力势能的变化必然伴随着重力做功，那么重力势能的变化究竟跟重力做功之间具有怎样的关系呢？之后，师生共同建立模型，一起推导重力做功的表达式WG=Ep1-Ep2和势能变化的表达式ΔEp=Ep2-Ep1，然后建立相等关系，得出WG=-ΔEp的结论，也就是说，重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。重力势能的减少由重力所做的正功来量度，重力势能的增加由克服重力所做的功来量度。这既是本节课的重点也是本节课的难点。第三方面，通过举例和建立模型说明重力做功的特点。只要初末位置确定，无论沿怎样的路径运动，运动状态如何，重力所做的功只与初末位置的高度差有关，与运动路径无关。同时指出重力做功的表达式和重力势能的表达式虽然形式相似，但代表的含义不一样。我们通过表格对重力做功与重力势能进行比较：重力做功重力势能物理意义重力对物体所做的功物体与地球之间的相互吸引作用产生,由它们之间的相对位置决定的能。表达式影响大小的因素重力和初、末位置的高度差重力和相对参考面的高度特点只与初、末位置的高度差有关，与运动路径及参考平面的选择无关。与参考平面的选择有关，同一位置的物体，选择不同的参考平面，其重力势能的值不同。过程量状态量联系重力做功过程是重力势能改变的过程，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即通过比较我们知道，重力势能公式中的h指的是相对于零参考平面的高度，h具有相对性，因此重力势能Ep也具有相对性。第四方面，我们研究重力势能的相对性和系统性。(1)、势能的相对性：物体的重力势能也总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫做零势能参考平面，且在零势能参考平面上，物体的重力势能为零。(2)、高度与重力势能间的关系：①重力势能表达式Ep=mgh中，h为物体的重心到零势能参考平面的距离，重力势能与物体重心距零势能参考平面的高度成正比。②当物体位于零势能参考平面以上时，h>0，则Ep>0；当物体位于零势能参考平面以下时，h<0，则Ep<0。(3)、零势能参考平面的选取是任意的，选择哪个水平面作零势能参考平面，可视研究问题的方便而定(通常我们选取地面或系统的最低点为零势能参考平面)。（4）、重力势能的系统性：重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，若地球和物体之间突然失去相互作用力，被举高的物体就不会下落，也就不再具有做功的本领，也就没有重力势能，通常所说的某物体的重力势能实际上只是一种约定俗成的简便说法。严格来说，重力势能是地球与物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。【课堂练习】练1.如图所示，质量为1kg的小球在从A到B的下落过程中,请按要求填写下表．(g=10m/s2)A--BB--A深入思考：A--BB--AA重力势能的正负表示什么意义？A2.重力做功的正负和重力势能变化的关系？BB3.重力做功的大小与重力势能改变量ΔEP的关系？练2.一个质量为600g，半径为12cm的篮球，放在水平地面上，g=10m/s²，它的重力势能是多大？【当堂检测】1、下列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.高处物体重力势能一定大D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功2、重力做功与重力势能变化的关系正确的是（）

A.重力做功不为零，重力势能一定变化B.重力做正功，重力势能增加

C.重力做正功，重力势能减少D.克服重力做功，重力势能增加3、物体m沿不同路径从A滑到B，如图所示，重力所做的功为（）

A.沿路径I重力做功大B.沿路径II重力做功大

C.沿路径I和II重力做功一样大D.条件不足，无法判断4、质量是50kg的人沿着长150m、倾角为30°的坡路走上土丘，g=10m/s²,重力对他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力势能增加了多少？【课后作业】课本61页2、3、4题。【课堂小结】请学生们自己对照黑板分析小结这节课的重难点，学到哪些知识，会应用哪些知识建立相关的生活模型，解决哪些实际问题，有哪些收获，锻炼学生的主人翁意识，之后老师再加以适当补充。师生配合完成小结工作。4.1势能的变化与机械功（教学后设计）渭南市白水县白水中学物理教研组王会君【设计思想】教学设计应包括“课前设计”和“课后设计”两部分。每位教师在上课前都有自己的教学设想，教师要达到怎样教学目标，学生要达到怎样的学习目标等等。为此我们要从学生的学情出发，设计教学环节和整个流程，如何既能激发学生独立思考的兴趣，又能增强学生学习的深度和广度，这些教师都要提前预设，包括实验的选取，导课的设计，分组实验的精巧安排，还要考虑到学生可能提出的问题，存在的疑惑，包括板书的设计，练习、作业的数量、质量、难度的把控，都要做到心中有数。我们往往发现，即便是做足了充分的准备，在上完一节课后或多或少都会有一些遗憾或不足之处，这让我们不得不反思自己的预设和课堂中的生成并不完全一一对应，所以教师要想让自己在课堂教学中如鱼得水，必须做好教学后设计。

教学后设计包括教学反思，教学反思是教学后设计的重要一环。教学过程绝不能随着下课铃声的响起而终止，这时，教学后设计（课后设计）才刚刚开始。教师对课程资源的构成和使用，对教师活动、学生活动的流程进行反思和重新建构，这就是教学后设计。

通过教学后设计继承经验，吸取教训并尽量采取措施弥补遗憾。例如可以把自己的新设计（2.0版本甚至2.1,2.2版本）打印张贴在教室以供学生补足课堂学习的欠缺内容和技能。

教学后设计的主体不一定局限于授课教师本人。也可以是学生，他们在课堂展示、评价过程当中肯定体现了自己的“课前设计”，同时只要学生在课堂上做到了真展示，真评价，她（他）课后必然会有教学后设计来进一步提升自己。例如整理笔记，查找资料，纠错完善等。

教学后设计的主体也可以是参与听评课的教师，大家共同反思提高，一起“磨课”就是教学后设计。所以根据我上课的课堂实录回放，我再次做了教学后设计。【教学感悟】本节课通过自己对教材的反复研究仔细琢磨，将人教版和沪科版进行对照分析，以及大量的听评课反思总结，听网上的优质课和同组教师的上课，以及自己上课的课堂实录回放，不断优化课堂，仔细研究学情，根据自己所带班级学生物理学习水平，一步步形成了自己独特的教学设计和课堂教学实践。物理是一门以实验为基础的学科，物理规律和概念都必须经过实验去检验。我们教师包括学生的学习生活节奏快，往往嫌麻烦、浪费时间，或因实验现象不够明显，而不愿动手做实验，更不用说一次次的尝试研究了。所以我把教师实验和学生实验融入课堂，就是给学生一个信息，一种示范，物理这门学科只要你肯动脑愿意动手，许多实验是非常有趣并且会受益终身的，这源于我自己对物理实验有着浓厚的兴趣和探究欲望。相信我们的学生更是童心未泯，在教师的引导下一定会爆发出无穷的实验灵感和研究激情。因为是录课，学生经历和经验较少，开始几分钟稍有拘谨，但是大家都很认真，眼睛从未离开过老师，参与度较高，后面通过教师演示实验、学生分组实验环节进入状态后，学生学习激情高涨，师生配合良好，最终完成本节课的四个主题。板书设计也是本节课的一大亮点。今后应多组织这种录课活动，师生适应之后，习以为常，效果会更好，教师也可以通过课堂实录的不断回放，分析自己讲课的得与失，从而达到不断促进和提高教师的教育教学能力和专业成长的目的。【教学反思】1、导课我采用了复习导入法，学生容易接受，并且能迅速进入主题。我是这样说的：“同学们，我们知道，机械能包括动能和势能，在第三章学习了动能的变化与合外力做功之间的定量关系，因此本章第一节首先研究势能的变化与机械功之间的定量关系。也就是研究重力势能和重力做功之间的定量关系。”下面我们看一下这节课的学习目标。2、直接用PPT展示学习目标，让学生明确学习目的，特别提醒学生在学习过程中体会重难点的突破和理解概念、规律的建立过程。3、为了让学生对重力势能有深刻的印象，我上课时请两位学生配合给大家做演示实验，一次让乒乓球从一定高度落在一位学生头上，一次用苹果做个姿势但不让其落下（因为可能会把学生砸疼或者不舒服），让全体同学仔细观察并结合自身经验体会思考其中的物理原因。学生都能比较并说出苹果的重力势能大于乒乓球的重力势能。4、实验视频展示：利用多媒体播放“影响重力势能大小的因素”的实验视频，让学生身临其境，深切感受到实验的说服力和简单易操作性，从而激发兴趣，跃跃欲试，达到课中和课后自己不断琢磨研究的目的。5、学生分组探究实验：学生受到引导启发后，利用控制变量法，组内合作探究“影响重力势能大小的因素”。要求让他们每组都设计好自己的实验原理和具体的操作步骤。我事先猜想他们做实验的思路是：第一次保证质量相同的两本书，分别从不同的高度释放，体会砸到手上的疼痛感的不同；第二次保证高度相同，释放质量不同的两本书，体会砸到手上的疼痛感的不同。但其实学生在具体操作的过程中方法灵活多样，精心构思，设计巧妙，他们的身心感受深刻，对我的启发很大。第一组同学是这样来感知势能大小的：“通过书和笔砸到桌子上的声音的不同来判断势能的大小”，我当场的评价是，这个必须听力要足够好，虽然这个实验不是很完善，书