摘要：本文簡(jiǎn)單探究了重力勢(shì)能的教學(xué)設(shè)計(jì)，希望能對(duì)我們的物理教學(xué)帶來幫助。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；重力勢(shì)能；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）01-0085

一、教材分析

本節(jié)是人教版高一物理第七章第五節(jié)的內(nèi)容，在此之前，學(xué)生已初步認(rèn)識(shí)了處理動(dòng)力學(xué)問題的兩個(gè)方向：1. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律；2. 力做功與能量變化之間的關(guān)系。本節(jié)內(nèi)容主要是從第二方面著手探究動(dòng)力學(xué)問題，重點(diǎn)講述重力做功的特點(diǎn)、重力勢(shì)能及其相對(duì)性、重力勢(shì)能變化與重力做功的關(guān)系。

二、學(xué)生分析

1. 從認(rèn)知能力上看，學(xué)生由感性認(rèn)知向理性認(rèn)知過渡；2. 從思維能力上看，學(xué)生由形象思維向抽象思維過渡；3. 重力勢(shì)能概念看似簡(jiǎn)單實(shí)則復(fù)雜，學(xué)生是第一次接觸到能量的相對(duì)性，零勢(shì)能面等較為抽象的概念。

三、教學(xué)目標(biāo)

1. 知識(shí)和技能。（1）理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算；（2）理解重力勢(shì)能變化和重力做功的關(guān)系，指導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系；（3）知道重力勢(shì)能的相對(duì)性。

2. 過程與方法。（1）根據(jù)功能關(guān)系，推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式；（2）學(xué)會(huì)從功能關(guān)系上解釋和分析物理現(xiàn)象。

3. 情感態(tài)度價(jià)值觀

滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的解釋，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣。

4. 重難點(diǎn)

重點(diǎn)：理解重力做功的特點(diǎn)及重力勢(shì)能的概念。

難點(diǎn)：如何探究重力勢(shì)能的表達(dá)式和重力勢(shì)能的相對(duì)性

四、教學(xué)器材

板磚、筆記本，課件，每人一張學(xué)案

1. 教學(xué)方法

探究法、講授法、討論等基本教學(xué)方法

2. 教學(xué)過程

（1）新課引入

小游戲?qū)耄鹤寣W(xué)生接物體，先釋放一本筆記本，無壓力，再示意一塊磚將從相同高度釋放，比較學(xué)生前后兩次的不同反應(yīng)。設(shè)問：為什么教師假裝要釋放磚頭的瞬間，學(xué)生將手迅速收回？追問，如果掉下來的是一個(gè)孩子，從10樓高掉下來，敢不敢接，介紹最美媽媽吳菊萍事件。引出物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能。重力勢(shì)能的大小與什么有關(guān)，如何定量表示呢？通過剛才的例子能否得出重力勢(shì)能的表達(dá)式？（得不出來，然后通過思考小孩的重力勢(shì)能是通過什么途徑釋放出來的？把問題引到重力做功的角度，通過重力做功來研究重力勢(shì)能）。

（2）新課教學(xué)

①探究重力做功的特點(diǎn)

讓學(xué)生在學(xué)案上獨(dú)立推導(dǎo)幾種情況下重力做的功。學(xué)生比較容易計(jì)算出物體沿豎直方向和傾斜直線兩種路徑從A 運(yùn)動(dòng)到 B 重力所做的功。但重力做功的路徑是曲線的問題不易解決。啟發(fā)學(xué)生可把一條曲線看作由很多小的直線組成，這樣把每小段直線上重力做的功累加起來就是整個(gè)過程中重力做的總功。

②探究重力勢(shì)能的表達(dá)式

通過剛才幾種不同情況下重力做功的結(jié)果，學(xué)生自己歸納分析得出結(jié)論：重力做功與路徑無關(guān)，只與物體初末狀態(tài)的高度差有關(guān)；重力做功的表達(dá)式是 WG=mgh1-mgh2，其中hl和h2表示物體所處位置的高度。

然后讓學(xué)生來講重力做功的特點(diǎn)（與路徑無關(guān)，與初末位置的高度有關(guān)）之后再展示重力做功的表達(dá)式WG=mgh1-mgh2，讓學(xué)生說mgh這個(gè)表達(dá)式有什么特點(diǎn)，跟剛才探究重力勢(shì)能表達(dá)式的時(shí)候?qū)和h的研究有什么關(guān)系，對(duì)重力勢(shì)能的釋放又有什么關(guān)系，從而得到mgh這個(gè)形式就是我們尋找的重力勢(shì)能的表達(dá)式。

③再研究重力勢(shì)能與重力做功的關(guān)系

再次展示重力做功的表達(dá)式WG=mgh1-mgh2，根據(jù)剛剛學(xué)過的mgh為重力勢(shì)能Ep，把這個(gè)重力做功的表達(dá)式改寫為WG=Ep1-Ep2，從而得出重力做功和重力勢(shì)能的變化的關(guān)系。然后通過例題來驗(yàn)證重力做功與重力勢(shì)能之間是不是存在這樣的關(guān)系。

通過學(xué)生的做題，把重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系用表格來表示出，（由學(xué)生上來結(jié)合自己的解答過程和結(jié)果來講）

這一功能關(guān)系在今后的物理學(xué)習(xí)中特別是能量關(guān)系的學(xué)習(xí)中非常重要，但是以往學(xué)生對(duì)這個(gè)總是存有一定的疑惑，所以這節(jié)課上通過例題來率先驗(yàn)證重力做功和重力勢(shì)能這兩者之間的關(guān)系，讓學(xué)生有個(gè)先入為主的正確的鋪墊。

④理解重力勢(shì)能的相對(duì)性

設(shè)問1：剛才上課使用的板磚，具有的重力勢(shì)能是多大？

然后給出如下的例題讓學(xué)生來計(jì)算：

例：板磚質(zhì)量2kg，講臺(tái)桌高1.2m，磚距離桌面h=0.5m，我們教學(xué)樓每層樓高3m，求磚的重力勢(shì)能（g=10m/s2）。（我們處在n樓）

學(xué)生給出的答案大多數(shù)會(huì)是以地面為參考平面的，但是也有不是以地面的（這個(gè)沒關(guān)系，直接將可能的幾個(gè)答案寫在黑板上，讓學(xué)生來分析對(duì)錯(cuò)。通過分析學(xué)生一般都會(huì)知道答案之所以不同是因?yàn)榱愀叨鹊倪x取不一樣造成的）由此得到重力勢(shì)能的相對(duì)性。

設(shè)問2：如果教師選擇這個(gè)教室上面的樓面為參考平面，重力勢(shì)能又是多少呢？待學(xué)生算得重力勢(shì)能為負(fù)值時(shí)，問重力勢(shì)能的正負(fù)表示什么？由此得到重力勢(shì)能的正負(fù)表示重力勢(shì)能大小。

讓學(xué)生做例題（課后練習(xí)3），后由學(xué)生自己上來講解這個(gè)問題。

設(shè)問3：通過這個(gè)問題的研究，說說物體的高度、重力勢(shì)能、重力勢(shì)能的變化、重力做功與參考平面的選取有無關(guān)系？

（讓學(xué)生以這個(gè)題目為例，以表格中的數(shù)據(jù)為依據(jù)來說明。給學(xué)生機(jī)會(huì)來表達(dá)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生都能夠說得很好。）

⑤理解重力勢(shì)能的系統(tǒng)性

設(shè)問4：重力勢(shì)能到底是誰擁有的？

許多學(xué)生會(huì)說是物體擁有的。這個(gè)問題其實(shí)可以直接用勢(shì)能的定義：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。若從這個(gè)角度來思考，重力勢(shì)能是物體與什么相互作用而產(chǎn)生（上接第85頁）的呢？只能是地球，也就自然而然地想到，重力勢(shì)能應(yīng)該是地球和物體共同擁有的。由此，我們可以得到任何的勢(shì)能都應(yīng)該是物體及系統(tǒng)共同擁有的而不是某一物體單獨(dú)擁有的，如之后我們會(huì)學(xué)到的電勢(shì)能、分子勢(shì)能等。

（3）課堂小結(jié)

最后給學(xué)生一個(gè)例題作為新知識(shí)應(yīng)用。

例：舉重運(yùn)動(dòng)員把一個(gè)質(zhì)量100kg杠鈴舉高2m，他克服杠鈴所受的重力做了多少功，杠鈴增加了多少重力勢(shì)能？（g取10m/s2）

本例題的作用有兩個(gè)：一是運(yùn)用本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問題，二是引出板書的特別意義。

這節(jié)課的板書設(shè)計(jì)是用知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系圖來表示的。所以在進(jìn)行課堂小結(jié)的時(shí)候?qū)χR(shí)關(guān)系圖做一個(gè)完整的梳理就能夠比較形象而印象深刻的理解和記憶這堂課的知識(shí)點(diǎn)以及它們之間的關(guān)系。

3. 教學(xué)后記

（1）教學(xué)過程回顧及反思

在新課引入中，當(dāng)筆記本掉下來的時(shí)候，學(xué)生是很自然地去接的，沒有任何的害怕，但當(dāng)筆者打算要放板磚的時(shí)候，學(xué)生的心理變化就復(fù)雜的多了，先是打算接，然后猶豫了，之后就把手縮了回去索性不接了。從這里其實(shí)非常明顯地表現(xiàn)出了學(xué)生對(duì)于質(zhì)量大高度高的物體下落后的預(yù)判：去接的后果會(huì)很嚴(yán)重。當(dāng)問到如果掉下來的是小孩，是從10樓掉下來的時(shí)候，很多學(xué)生在思考了之后是表示害怕的，而當(dāng)假設(shè)從10樓掉下來的是海棉枕頭的時(shí)候?qū)W生就輕松很多。這同樣是對(duì)質(zhì)量大高度高物體的下落做出了“后果會(huì)很嚴(yán)重”的預(yù)判。這樣的引入就非常有效地激起了學(xué)生的興趣，提高了學(xué)生參與課堂的積極性；另外對(duì)于本節(jié)課內(nèi)容的引入結(jié)果也非常明顯。

對(duì)于重力勢(shì)能與哪些因素有關(guān)，其實(shí)學(xué)生通過看書也是可以準(zhǔn)確的回答出來的，但是這樣的答案對(duì)于喚起學(xué)生的課堂參與興趣和對(duì)知識(shí)的掌握是沒有多大幫助的，所以筆者想要通過小游戲，通過實(shí)際例子來增強(qiáng)學(xué)生的感官體驗(yàn)，這對(duì)于激起學(xué)生進(jìn)一步研究本節(jié)課內(nèi)容的積極性有很大的幫助。

整個(gè)內(nèi)容的思路其實(shí)就是圍繞著重力勢(shì)能與哪些因素有關(guān)這個(gè)引入的問題展開的，通過這個(gè)引入得到了重力做功的特點(diǎn)，然后就這個(gè)重力做功的表達(dá)式把重力做功問題講清楚，通過這個(gè)表達(dá)式把重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系講清楚，還是通過這個(gè)表達(dá)式把重力勢(shì)能的系統(tǒng)性也講清楚，這樣學(xué)生的注意力不容易被分散，整堂課內(nèi)容比較集中，思路會(huì)比較清楚，便于學(xué)生思考、接受、理解。

從以往學(xué)生的掌握情況看，很多學(xué)生在重力做功和重力勢(shì)能變化關(guān)系上一開始總會(huì)理不清，這堂課以重力做功的表達(dá)式為中心往外輻射，對(duì)于學(xué)生解決這一頑疾有很大的幫助。學(xué)案設(shè)計(jì)的主旨也是以方便學(xué)生思考探索為出發(fā)點(diǎn)的，讓學(xué)生能夠更加清楚這一節(jié)課的內(nèi)容、重點(diǎn)，理清線索，明確任務(wù)，提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率，對(duì)內(nèi)容的理解更加深刻。

作者簡(jiǎn)介：蔣海炳，男，1983年10月出生，漢族，浙江省象山人，在象山縣第二中學(xué)擔(dān)任中學(xué)物理教師，一級(jí)教師，大本學(xué)士學(xué)位。

（作者單位：浙江省象山縣象山第二中學(xué) 315731）