《重力势能》教学设计

孙春柳

● 创新整合点

本节课是在无线网络支持下，在学生人手一台平板电脑环境中，借助“智慧课堂”教学平台展开的课堂教学。教师借助平台的课堂提问功能，随时将问题发送至学生的平板电脑上，学生可利用涂鸦功能或选择题形式进行回答；利用平台的课堂检测功能，及时了解学生对知识的掌握理解程度；利用毕博平台布置课后作业，学生针对做错的题目结合解答可以及时巩固知识。

● 教材分析

本节课是沪科版高中物理基础教材第五章D节的内容。教材列举了与势能有关的实例，实例涉及自然界、生产和生活领域。教师通过实例让学生归纳势能的基本特征，再由学生实验定性探讨重力势能与哪些因素有关，最后通过重力做功理论推导重物落地前的重力势能，得出重力势能的表达式。

学习重力势能的相对性，以及重力势能的变化与重力做功的关系，加深了学生对做功的理解，为研究机械能守恒定律做了学习准备。

学习重力势能、弹性势能的系统性，为学生后面学习电子势能、分子势能等相关概念奠定了基础。

● 学情分析

电子书包班级是闵行中学的实验班级，其学生的中考录取成绩比平行班级高一个层次；高一学生的逻辑思维能力、探索能力较薄弱，所以用形象的图片、简单的实验得出概念；学生对重力势能已有初步的定性认识，为定量认识重力势能做了铺垫；学生已学过动能知识，对实验探究和理论推导得出表达式的方法有一定认识；学生对“智慧课堂”的教学平台较熟悉，为课堂提问、课堂测验的顺利展开创造了条件。

● 教学目标

知识与技能目标：理解重力势能的概念及表达式，会计算重力势能的大小；知道零势能面的意义，理解重力势能的变化与零势能面的选取无关；知道重力做功与重力势能变化间的关系；知道弹性势能及发生弹性形变的物体具有弹性势能。

过程与方法目标：通过对重力势能表达式的实验探究和理论推导，感受重力势能概念的建立过程和方法；通过演示实验体验控制变量的思想方法；通过电子书包即时检测功能了解对概念的理解掌握程度。

情感态度与价值观目标：增强用知识解释或解决实际问题的意识。

● 教学环境与准备

无线网络环境、多媒体教室、人手一台平板电脑、智慧课堂教学平台、PPT课件、实心球、塑料球、沙子、弹簧。

● 教学过程

1.情境引导，引出概念

①播放图片。

师：高耸的巨石、举高的重锤、被大坝拦截的河流，这些现象从能量的角度看，有什么共同之处？

生：都有重力势能。

师：什么是重力势能？重力势能与什么因素有关？你怎样判断一个物体是具有能量的呢？

生：物体能够对外做功，说明物体具有能量。

②演示实验：在一个容器内加上沙子（用iPad将实验过程投影）。

实验一：将相同大小的铁球和塑料球从同一高度释放，观察两个球落入沙子中的深度。

实验二：将铁球从不同的高度释放，观察球两次落入沙子中的深度。

学生观察现象并总结：实验一中质量大的铁球落在沙子中的深度大；实验二中铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大。

教师总结：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。怎样定量地表示重力势能呢？

③理论推导重力势能表达式。

教师引导：物体具有多少重力势能要看物体落到地面重力做多少功。

WG=mgh，所以EP=mgh（h：高度，mg：重力）。

2.质疑讨论，完善概念

教师引导：重力势能表达式中h指高度，那高度如何计算？

学生讨论得出：对不同的参考平面而言，高度不同，重力势能的值就不同。

例：物体放在二楼楼顶的A点，B点在一楼地面，每层楼高h，分别以一楼、二楼地面为参考平面确定在A、B两点的重力势能（如图1）。

以一楼为参考平面，A点的重力势能为2mgh，B点的重力势能为0；以二楼为参考平面，A点的重力势能为mgh，B点的重力势能为-mgh。

教师引导：由此可见，选取的参考平面不同，重力势能是不同的。

教师总结：从以上数据可看出，重力势能有正有负。

3.借助例题，深化概念

①两个位置的重力势能差值是确定的，与零势能面的选取无关。

练习：如图2所示，质量0.2kg的小球，从桌面以上h1=1.0m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.5m，请分别以桌面和地面为零势能面，计算在A、B两点的重力势能和重力势能的变化，以及下落过程小球重力做功（g=10m/s2）（如下表）。

教师引导：零势能面选取的不同，重力势能的值不同，但是重力势能的变化是相同的。

结论：两个位置的重力势能差值是确定的，与零势能面的选取无关。

教师引导：从A到B运动过程中重力做功为3J，这和重力势能的变化有关系吗？

②重力做功和重力势能的变化之间的关系。

学生根据图3、图4，计算重力做功WG和重力势能。

教师总结：重力做功和重力势能的变化之间的关系是。重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。

学生活动：涂鸦完成教师发至平板电脑上的练习。

教师活动：结合学生提交的内容进行评论。

③重力势能的系统性。

师：若把地球拿走了，物体还有没有重力势能？

生：没有，因为没有重力了。

教师总结：严格说来，重力势能是地球和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。

4.课堂检测，巩固概念

课堂检测：教师将课堂练习发至平板电脑，学生完成后提交。

教师结合错误率进行分析。

5.由此及彼，延拓概念

教师活动：展示拉伸的弹簧，拓展到弹性势能的概念。

学生活动：列举生活中有关弹性势能的例子。

6.作业布置，强化概念

教师利用毕博平台编制课后习题，并在后台针对每道题目的选项编制反馈，为学生答题提供正确的解题参考。

● 教学反思

本节课是在无线网络环境下，借助信息技术教学平台、学生人手一台平板电脑的环境展开的，实现了良好的师生互动。学生在活动中体验物理知识，在应用信息技术的过程中调动思维，突出了在课堂中的主体地位。他们在掌握知识的同时，提高了自身应用信息技术的素养。演示实验借助投影可以让每位学生清晰地观察实验的结果，使演示实验的效果达到最佳；平台的课堂提问功能能够调动每位学生的参与积极性，让教师根据学生的回复情况对学生个体有一定的了解，从而进行个别指导；课堂检测可以及时检测出学生对本节课的理解掌握情况，方便教师及时了解个体情况和整体情况。同时，教师对有问题的内容也能做到及时发现、及时解决。

本节课讲下来较流畅，环环相扣，每个环节之间自然过渡，符合学生思考问题的习惯，收到了良好的教学效果。

教师利用毕博平台布置作业让自选题目更具有针对性，学生通过在线答题能够及时知道对错，再结合教师的反馈及时地巩固知识，增强了学习的积极性和主动性。

点 评

在无线网络支持下，在学生人手一台平板电脑的课堂教学中，我一直比较关注的是：学生差异化的认知起点与学习方式能不能及时反映到教师的教学过程中，并向有利于学生学习与思考的方向前进。在重力做功和重力势能的变化之间的关系上，孙老师让学生在平板电脑上答题，并提交到教师软件，同时通过学生实时评论的过程，发现他们在学习过程中还存在哪些不足，从而进行更加有针对性的分析。我们可以看出，在“电子书包班级”的教学中，孙老师不但有自己的主见与想法，而且在以班级授课制为主要形式的环境中，有足够的勇气。

在“课堂检测，巩固概念”教学环节中，学生在毕博教学平台上完成单项选择题与多项选择题，并提交到该平台，教师可以通过该教学平台看到每道题的正确率与学生的答题情况，及时了解课堂上学生的个体情况和整体情况。但是由于选择题题型本身的缺陷，这种客观性的ABCD并不能完全反映学生的课堂学习效果，建议孙老师还可以增加一些主观方面的课堂检测内容。

在高中理科的教学过程中，特别是物理学科，学生的“实验—观察—数据—分析—结论”是支撑整个学科的重要教学手段，其中能让学生亲自动手实践的教学内容，应尽量少用其他多媒体教学手段，所以孙老师在“电子书包班级”的教学中应把握多媒体教学与学生实验间的界线与平衡。