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高中物理苏教版必修2第五章 机械能守恒定律率5.3 机械能守恒定律教案
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这是一份高中物理苏教版必修2第五章 机械能守恒定律率5.3 机械能守恒定律教案，共7页。教案主要包含了第一环节，第二环节，第三环节，第四环节等内容，欢迎下载使用。
《重力势能》这节课的内容在整个章节中既是重点，又是难点。新课标教材从重力的功以及与重力做功和重力势能变化的关系引入重力势能这一概念，一方面顺承前节“功”的概念的应用，另一方面促使功是能量转化的量度这一思想的生成，顺理成章，水到渠成。
学情分析：
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。
教学目标：
知识与技能目标：
1．理解重力做功与重力势能的关系，并能用这一结论解决一些简单的实际问题，知道重力做功与运动路径无关。
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．理解重力功是物体重力势能变化的量度。
过程与方法目标：
1．经历发散思维和理论探究归纳能力
2．体会用“实验法”和“理论推导”相互验证研究问题的方法
情感态度与价值观目标：
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．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。
教学重点：重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。
教学难点：重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。
教学环境与准备：电教室 天士博教学课件 导学案
教学过程：
1、导入新课
教师活动：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。
（展示图片一：）这是一幅美国内华达州亚利桑那陨石坑图片。
（展示第二组图片：）左边这幅图是俄罗斯“和平号”空间站坠落时燃烧时的图片，中间这幅是打桩机的重锤从高处落下能把水泥打进地里，右面这幅图中水力发电站为什么要修那么高的大坝？切身的例子，如果在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和5Kg的铅球，你的感觉有何不同？
估计同学们的心里肯定有了一个大大的疑问，为什么会有以上现象发生呢？其实这和一个物理量有关，“一个地球上的物体和高度有关的物理：重力势能”。也就是这节课我们要探究的内容，学习了“重力势能”，我们心中的疑问就可以迎刃而解了！
多媒体投影展示新课题：重力势能及学习目标。
学生活动：积极思考，调动思维，进入新课。
2、推进新课
【第一环节】探究重力的功
创设情境，引导学生计算下列三种情况下重力做的功
通过前面的学习我们知道，能量的变化是通过做功实现的，所以要研究重力势能就要先了解重力做功。
需要强调的是第三种情况，要化曲线为直线，利用极限思想来解决。极限法是物理研究的常用方法。
（1）第一种情况若物体从A点竖直下落到B点后，重力做的功是多少？
WG＝mg△h =mgh1－mgh2
（2）第二情况，若物体是从A点沿斜面滑到与B点等高的C点，重力做的功又是多少？WG＝mg△h =mgh1－mgh2
（3）第三种情况，物体从A点沿曲面滑到与B点等高的C点，重力做的功又是多少？
WG＝mg△h =mgh1－mgh2
⑴ ⑵ ⑶
学生活动：分别派三个学生展示计算结果，小组讨论重力做功特点，学生代表发言得出结论：重力对物体所做的功与物体路径无关，只跟起点和终点的位置有关（设计意图：从具体情景入手，教师引导，学生自己推导，总结寻求重力做功的特点，培养学生的探究能力）
练习：设想你要从某座高楼的第10楼下到第3层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？
学生计算，得出结论
答案：相等 WG＝mgh1－mgh2
【第二环节】探究重力势能
【步骤一】探究重力势能表达式
我们已经总结重力做功的表达式：WG＝mg△h =mgh1－mgh2
可见mgh是一个有特殊意义的物理量。我们初中探究过重力势能和哪些因此有关呢?mgh既和质量有关又和高度有关，和重力势能的特征基本一致，我们就把mgh叫重力势能，用Ep=mgh表示。
学生活动：让学生回忆，初中学过的重力势能和物体的质量和高度有关，（设计意图让学生做初高中知识的衔接，有助于接受新知识）
再引入重力势能变化量： △Ep=mgh2-mgh1
【步骤二】探究重力势能的相对性（举例说明）
设问：小球的重力势能是多少？
学生讨论后有的回答mgh1,有的回答mgh(h1+h2)，还有的回答是0，（设计意图，是让学生意识到高度具有相对性，所以重力具有相对性）
（继续探究：）所以在确定物体重力势能时要选取零参考面：在参考平面以上势能为正；在参考平面以下势能为负。正的势能大于负的势能。
（1、参考平面：重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面。在参考平面，重力势能为0.
2、参考平面的选择：选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面。）
学生认识到重力势能有正有负，正负代表大小。（这是本节的难点）
【步骤三】：
讨论：天花板至灯的距离、灯距桌面的距离以及桌面到小球的距离均为1米，小球和灯的质量均为1kg,问题:
分别以地板和天花板为参考平面讨论灯的高度
2. 以桌面为参考平面讨论灯的高度及重力势能,小球的高度及重力势能
学生活动：通过以上问题的讨论充分认识了h和Ep具有相对性
【第三环节】势能是系统所共有的
设问：重力势能是谁的？
学生会想当然回答是物体m的
设问：如果没有地球，还有重力势能吗？
学生豁然开朗：原来重力势能是地球和物体组成的系统所共有的
（设计意图：设置问题，引发思维冲突，学生不断思考，讨论，加深对问题的认识，突破本节难点。激发学生对科学探究的的兴趣。）
【第四环节】通过典型例题讨论下一个知识点：WG 和Ep 的关系
质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m,请按要求填写下表(g=10m/s2)
⑴观察这两组数据，你能得出什么结论？
学生总结：
A、选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
对一个确定的过程，WG和△EP与参考平面的选择无关
⑵再观察一下这组数据，你还有什么发现吗？
学生思考后有的回答：WG=-△Ep（有的学生心里存有疑问）
有的同学回答：WG=-△Ep，它们之间的关系是不是在这道题里偶然出现呢？让同学们试着证明一下两者的关系
学生通过自已的证明发现：
WG＝mgh1－mgh2
△Ep=mgh2-mgh1
以上关系的确成立，消除了心里的疑问
通过对几个基础问题的训练，巩固了学生对WG 、Ep和△Ep几个知识的认知
高考链接
1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是（）
A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；
B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；
C、地球上物体一个物体的重力势能都有一个确定值；
D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
2.一个质量为0.5kg的小球，从5m高处自由下落，着地后反弹起1m，取地面为参考平面，并取g=10m/s2,则（）
A.初、末位置物体的重力势能分别为25J和-5J
B.在下落和反弹过程中重力做功分别为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势能减初位置的重力势能
学生对本节课的新知识得到了巩固和提高（设计意图：面对高考）
课堂小结
由学生进行小结（设计意图一是检查上课内容的落实情况，另一方面便于建构本课知识体系，培养学生的归纳概括能力。）
教学反思
本节课我使用天士博白板的以下功能：投影功能，随时点击就可以显示预设的画面。激光笔对板书内容强调作用，画图功能，拉幕功能。更重要的在物理课堂上，把白板变成了黑板，和学生一起进行了无限制的书写交互功能，可以擦除重写，更改颜色,画图极为方便。对本节课我的体会和反思如下：
1、使用白板展示图片，引入概念：这一阶段主要通过白板课件展示图片创设情景，联系生活，能激发学生的学习兴趣及对引入的物理概念的认同感。
2、使用电子白板实现以学生为主体，重视科学探究过程
本节课让学生经历从提出问题→猜想→研究实践→结论的科学探究过程，通过经验与理性思维的碰撞，展现出了清晰的知识构建过程，避免了知识的简单给予与堆砌，使探究贯穿始终。
在探究重力做功表达式环节中，找三名学生前去推导三种情况下重力做功，他们的推导过程和结果都留在了白板上，然后我用激光笔功能圈定三个结果，学生很容易看出三个结果的共同点并顺利总结出重力做功的特点。交互白板可以记录下白板上发生的教师教学和学生学习过程的所有细节，这一功能可以使学生随时复习课堂教学过程中的每个环节，避免学生平时来不及记录的情况。
3、利用电子白板增强学生的注意力和理解力，凸显“通过做功研究能量的思想”
能量的概念十分抽象而功的概念比较具体，也容易量度。在物理学中人们总是通过做功了解能量的变化，从而认识能量。这节课在探究重力势能表达式时再一次突出这个思想。白板操作工具中独有的拖放功能、照相功能、隐藏功能、拉幕功能、涂色功能、匹配功能、板擦功能、即时反馈功能以及聚光灯功能等，更加提高了视觉效果，更加有利于激发学生的兴趣，调动学生多元智能积极参与课堂探究。
4.再次体会无限逼近、以直代曲的科学方法
研究物体沿任意路径运动时重力做功，启发学生运用无限逼近，以直代曲的极限方法得出重力做功的特点。一种科学方法需要让学生多次体会，才能真正掌握。这种极限方法在新教科书上多次出现，也是出于这种考虑。
当然，我自己觉得对电子白板的使用功能掌握的还远远不够，还有待加强，我将尽力在最短的时间内学习，进而能够比较熟练地操作电子白板，将其正常运用在日常教学中。希望能尽自己最大的努力，丰富课堂，争取使每节课都能上的生动精彩！
参考
平面
小球在A点重力势能EpA
小球在B点重力势能EpB
下落过程小球重力做功WG
下落过程小球重力势能变化△Ep
桌面
6J
-4 J
10 J
-10 J
地面
10 J
0 J
10 J
-10 J
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 WG＝mg△h
二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。Ep=mgh
三、重力做功与重力势能变化的关系：WG=-△Ep
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 面作为参考平面。
五、势能是系统能
《重力势能》这节课的内容在整个章节中既是重点，又是难点。新课标教材从重力的功以及与重力做功和重力势能变化的关系引入重力势能这一概念，一方面顺承前节“功”的概念的应用，另一方面促使功是能量转化的量度这一思想的生成，顺理成章，水到渠成。
学情分析：
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。
教学目标：
知识与技能目标：
1．理解重力做功与重力势能的关系，并能用这一结论解决一些简单的实际问题，知道重力做功与运动路径无关。
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．理解重力功是物体重力势能变化的量度。
过程与方法目标：
1．经历发散思维和理论探究归纳能力
2．体会用“实验法”和“理论推导”相互验证研究问题的方法
情感态度与价值观目标：
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．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。
教学重点：重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。
教学难点：重力势能的相对性、重力势能变化的绝对性。
教学环境与准备：电教室 天士博教学课件 导学案
教学过程：
1、导入新课
教师活动：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。
（展示图片一：）这是一幅美国内华达州亚利桑那陨石坑图片。
（展示第二组图片：）左边这幅图是俄罗斯“和平号”空间站坠落时燃烧时的图片，中间这幅是打桩机的重锤从高处落下能把水泥打进地里，右面这幅图中水力发电站为什么要修那么高的大坝？切身的例子，如果在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和5Kg的铅球，你的感觉有何不同？
估计同学们的心里肯定有了一个大大的疑问，为什么会有以上现象发生呢？其实这和一个物理量有关，“一个地球上的物体和高度有关的物理：重力势能”。也就是这节课我们要探究的内容，学习了“重力势能”，我们心中的疑问就可以迎刃而解了！
多媒体投影展示新课题：重力势能及学习目标。
学生活动：积极思考，调动思维，进入新课。
2、推进新课
【第一环节】探究重力的功
创设情境，引导学生计算下列三种情况下重力做的功
通过前面的学习我们知道，能量的变化是通过做功实现的，所以要研究重力势能就要先了解重力做功。
需要强调的是第三种情况，要化曲线为直线，利用极限思想来解决。极限法是物理研究的常用方法。
（1）第一种情况若物体从A点竖直下落到B点后，重力做的功是多少？
WG＝mg△h =mgh1－mgh2
（2）第二情况，若物体是从A点沿斜面滑到与B点等高的C点，重力做的功又是多少？WG＝mg△h =mgh1－mgh2
（3）第三种情况，物体从A点沿曲面滑到与B点等高的C点，重力做的功又是多少？
WG＝mg△h =mgh1－mgh2
⑴ ⑵ ⑶
学生活动：分别派三个学生展示计算结果，小组讨论重力做功特点，学生代表发言得出结论：重力对物体所做的功与物体路径无关，只跟起点和终点的位置有关（设计意图：从具体情景入手，教师引导，学生自己推导，总结寻求重力做功的特点，培养学生的探究能力）
练习：设想你要从某座高楼的第10楼下到第3层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？
学生计算，得出结论
答案：相等 WG＝mgh1－mgh2
【第二环节】探究重力势能
【步骤一】探究重力势能表达式
我们已经总结重力做功的表达式：WG＝mg△h =mgh1－mgh2
可见mgh是一个有特殊意义的物理量。我们初中探究过重力势能和哪些因此有关呢?mgh既和质量有关又和高度有关，和重力势能的特征基本一致，我们就把mgh叫重力势能，用Ep=mgh表示。
学生活动：让学生回忆，初中学过的重力势能和物体的质量和高度有关，（设计意图让学生做初高中知识的衔接，有助于接受新知识）
再引入重力势能变化量： △Ep=mgh2-mgh1
【步骤二】探究重力势能的相对性（举例说明）
设问：小球的重力势能是多少？
学生讨论后有的回答mgh1,有的回答mgh(h1+h2)，还有的回答是0，（设计意图，是让学生意识到高度具有相对性，所以重力具有相对性）
（继续探究：）所以在确定物体重力势能时要选取零参考面：在参考平面以上势能为正；在参考平面以下势能为负。正的势能大于负的势能。
（1、参考平面：重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面。在参考平面，重力势能为0.
2、参考平面的选择：选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面。）
学生认识到重力势能有正有负，正负代表大小。（这是本节的难点）
【步骤三】：
讨论：天花板至灯的距离、灯距桌面的距离以及桌面到小球的距离均为1米，小球和灯的质量均为1kg,问题:
分别以地板和天花板为参考平面讨论灯的高度
2. 以桌面为参考平面讨论灯的高度及重力势能,小球的高度及重力势能
学生活动：通过以上问题的讨论充分认识了h和Ep具有相对性
【第三环节】势能是系统所共有的
设问：重力势能是谁的？
学生会想当然回答是物体m的
设问：如果没有地球，还有重力势能吗？
学生豁然开朗：原来重力势能是地球和物体组成的系统所共有的
（设计意图：设置问题，引发思维冲突，学生不断思考，讨论，加深对问题的认识，突破本节难点。激发学生对科学探究的的兴趣。）
【第四环节】通过典型例题讨论下一个知识点：WG 和Ep 的关系
质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m,请按要求填写下表(g=10m/s2)
⑴观察这两组数据，你能得出什么结论？
学生总结：
A、选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
对一个确定的过程，WG和△EP与参考平面的选择无关
⑵再观察一下这组数据，你还有什么发现吗？
学生思考后有的回答：WG=-△Ep（有的学生心里存有疑问）
有的同学回答：WG=-△Ep，它们之间的关系是不是在这道题里偶然出现呢？让同学们试着证明一下两者的关系
学生通过自已的证明发现：
WG＝mgh1－mgh2
△Ep=mgh2-mgh1
以上关系的确成立，消除了心里的疑问
通过对几个基础问题的训练，巩固了学生对WG 、Ep和△Ep几个知识的认知
高考链接
1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是（）
A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；
B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；
C、地球上物体一个物体的重力势能都有一个确定值；
D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
2.一个质量为0.5kg的小球，从5m高处自由下落，着地后反弹起1m，取地面为参考平面，并取g=10m/s2,则（）
A.初、末位置物体的重力势能分别为25J和-5J
B.在下落和反弹过程中重力做功分别为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势能减初位置的重力势能
学生对本节课的新知识得到了巩固和提高（设计意图：面对高考）
课堂小结
由学生进行小结（设计意图一是检查上课内容的落实情况，另一方面便于建构本课知识体系，培养学生的归纳概括能力。）
教学反思
本节课我使用天士博白板的以下功能：投影功能，随时点击就可以显示预设的画面。激光笔对板书内容强调作用，画图功能，拉幕功能。更重要的在物理课堂上，把白板变成了黑板，和学生一起进行了无限制的书写交互功能，可以擦除重写，更改颜色,画图极为方便。对本节课我的体会和反思如下：
1、使用白板展示图片，引入概念：这一阶段主要通过白板课件展示图片创设情景，联系生活，能激发学生的学习兴趣及对引入的物理概念的认同感。
2、使用电子白板实现以学生为主体，重视科学探究过程
本节课让学生经历从提出问题→猜想→研究实践→结论的科学探究过程，通过经验与理性思维的碰撞，展现出了清晰的知识构建过程，避免了知识的简单给予与堆砌，使探究贯穿始终。
在探究重力做功表达式环节中，找三名学生前去推导三种情况下重力做功，他们的推导过程和结果都留在了白板上，然后我用激光笔功能圈定三个结果，学生很容易看出三个结果的共同点并顺利总结出重力做功的特点。交互白板可以记录下白板上发生的教师教学和学生学习过程的所有细节，这一功能可以使学生随时复习课堂教学过程中的每个环节，避免学生平时来不及记录的情况。
3、利用电子白板增强学生的注意力和理解力，凸显“通过做功研究能量的思想”
能量的概念十分抽象而功的概念比较具体，也容易量度。在物理学中人们总是通过做功了解能量的变化，从而认识能量。这节课在探究重力势能表达式时再一次突出这个思想。白板操作工具中独有的拖放功能、照相功能、隐藏功能、拉幕功能、涂色功能、匹配功能、板擦功能、即时反馈功能以及聚光灯功能等，更加提高了视觉效果，更加有利于激发学生的兴趣，调动学生多元智能积极参与课堂探究。
4.再次体会无限逼近、以直代曲的科学方法
研究物体沿任意路径运动时重力做功，启发学生运用无限逼近，以直代曲的极限方法得出重力做功的特点。一种科学方法需要让学生多次体会，才能真正掌握。这种极限方法在新教科书上多次出现，也是出于这种考虑。
当然，我自己觉得对电子白板的使用功能掌握的还远远不够，还有待加强，我将尽力在最短的时间内学习，进而能够比较熟练地操作电子白板，将其正常运用在日常教学中。希望能尽自己最大的努力，丰富课堂，争取使每节课都能上的生动精彩！
参考
平面
小球在A点重力势能EpA
小球在B点重力势能EpB
下落过程小球重力做功WG
下落过程小球重力势能变化△Ep
桌面
6J
-4 J
10 J
-10 J
地面
10 J
0 J
10 J
-10 J
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 WG＝mg△h
二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。Ep=mgh
三、重力做功与重力势能变化的关系：WG=-△Ep
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 面作为参考平面。
五、势能是系统能
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