2020-2021学年高一下学期物理人教版必修二教案-7.4重力势能

《重力势能》难点创新突破 《重力势能》一节有两个教学难点，一是重力势能这个抽象概念的得出，二是重力做功与重力势能变化的关系。

从学生的认知发展过程看，在初中物理学习中已经知道，重力势能的大小跟物体的质量有关，跟物体所处的高度有关。学生还知道，功是能量变化的量度，对物体做多少功，物体就有多少能量发生了变化。但不同的功量度的是不同能量的变化。教材通过考察重力做功的特点，通过数学推导和因素分析，得出重力所做的功量度的是物体重力势能的变化，同时得出重力势能的表达式。

推导重力势能的表达式以及重力的功与重力势能变化的关系，其实质是一种逻辑推理。对学生来说，逻辑推理是一个理论探究的过程，但人教版教材在引导学生如何去探究方面显得不足。例如，如何提出本节课所要解决的问题 ？为什么研究重力势能要先研究重力做功？我们为什么只考察重力做功，而不去考察别的力做功？所有这些，都是必须让学生十分明白的，因此也都是教学中不可回避的。

针对以上问题，本人设计了三个主要教学环节，意图解决教材中探究性不强的缺憾。

环节一：选择真实生活中的问题即对高空物体有着天然的恐惧感，来引出问题 引入：甲同学手持英汉大辞典，放置在乙同学的头顶上方一定高度处，老师问乙同学什么感受？ 乙同学：“我害怕词典掉下来砸到我”。

甲同学再进行两组操作：
（1）将词典举得再高一些，（2）高度不变，换用两本词典 ，老师再问乙同学什么感受？ 乙同学：“我害怕的更厉害了”。

老师：“我们为什么对高空物体有着天然的恐惧感呢？” “因为高处的物体有着一种潜在的能量，叫重力势能，而且我们能感知到能量的大小与物体质量、高度是有关系的，那么他们之间的定量关系到底是什么呢？如何定量研究重力势能？” 设计意图：
探究始于问题，好的问题能够激发学生的求知欲与好奇心。通过一个简单、易操作的小实验唤醒学生头脑中的感性经验，进而将学生从生活世界引入物理世界，从定性走向定量，能使学生认识知识的意义，也能促使学生更加关注身边的世界。

环节二：猜想，应该用哪个力做功来量度重力势能 2.1问题引入：
一个物体运动时，可能有许多力对他做功，究竟哪个力的功与物体重力势能的变化直接相关呢？我们来看如下情景，在一个粗糙的梯形台上，一个物体在外力F作用下由A点出发，一直运动到D点，已知整个过程中力F始终与物体速度同向 A B C D F 请同学们分析三个阶段中推力的功、摩擦力功、重力功的正负，以及物体重力势能的变化 2.2教师引导分析 （1）
F始终做正功，但是重力势能有时增加、有时不变、有时减小，可见F做功与重力势能之间不存在必然联系 （2）
同理分析摩擦力做功 （3）
学生通过分析重力做功与重力势能变化的关系，可以得出二者也许存在某种内在联系 设计意图：
学生在考虑重力势能的变化与哪个力做功相关时，头脑里出现的信息并不是单纯的。在考虑重力做功时，他们也受到其他力做功的干扰。通过创设一个问题情景，让学生通过对各个力做功与重力势能变化情形进行比较，求同存异，可以帮助学生选择相关因素，滤掉无关因素。这种解决问题的方法。可以迁移到其他许多问题的解决上。

“也许”两字表明，从学习者的角度看，我们所做的判断只是一种合情的推测，它使学习过程更具有探究性。

环节三：逻辑推导并猜想 按照课本的情景进行数学推导，并最终得出WG ＝ mgh1－ mgh2 ， 从功能关系角度猜想，重力势能的表达式就应该是mgh 设计意图：
解读理论探究的结果，是理论探究的一个重要环节。这种解读有助于培养学生的分析能力，它使学生明确我们是怎么认定重力势能的表达式和重力势能的变化与重力做功的关系的，也使学生看到我们原先要解决的问题首尾呼应完美的结合在一起的。

环节四：用物理眼光看世界 教师：“为什么高大的建筑看起来显得庄严肃穆？” 引导分析：是因为潜在的能量也就是重力势能比较大，引起人类内心的恐惧感。

设计意图：
最后通过观看两个高大建筑物的图片，引导学生从物理角度看待世界、用理性思维来理解自身的情绪。从而实现学生科学素养的提升。

环节五：小结 从学情角度看，学生虽然已经知道重力势能的相关因素，但却不知道重力势能与这些因素之间的定量关系。学生虽然知道功是能量转化的量度，却不知道什么功量度的是重力势能的变化。本节设计通过层层问题引导，实例探究，带领学生从定性认识上升到定量的认识，从思维的抽象上升到思维的具体，提高了学生认识水平，培养了学生理性思维的意识，从而达到全面提高学生科学素养的目的。