《重力勢能》教學設計

孫春柳

● 創新整合點

本節課是在無線網絡支持下，在學生人手一臺平板電腦環境中，借助“智慧課堂”教學平臺展開的課堂教學。教師借助平臺的課堂提問功能，隨時將問題發送至學生的平板電腦上，學生可利用涂鴉功能或選擇題形式進行回答；利用平臺的課堂檢測功能，及時了解學生對知識的掌握理解程度；利用畢博平臺布置課后作業，學生針對做錯的題目結合解答可以及時鞏固知識。

● 教材分析

本節課是滬科版高中物理基礎教材第五章D節的內容。教材列舉了與勢能有關的實例，實例涉及自然界、生產和生活領域。教師通過實例讓學生歸納勢能的基本特征，再由學生實驗定性探討重力勢能與哪些因素有關，最后通過重力做功理論推導重物落地前的重力勢能，得出重力勢能的表達式。

學習重力勢能的相對性，以及重力勢能的變化與重力做功的關系，加深了學生對做功的理解，為研究機械能守恒定律做了學習準備。

學習重力勢能、彈性勢能的系統性，為學生后面學習電子勢能、分子勢能等相關概念奠定了基礎。

● 學情分析

電子書包班級是閔行中學的實驗班級，其學生的中考錄取成績比平行班級高一個層次；高一學生的邏輯思維能力、探索能力較薄弱，所以用形象的圖片、簡單的實驗得出概念；學生對重力勢能已有初步的定性認識，為定量認識重力勢能做了鋪墊；學生已學過動能知識，對實驗探究和理論推導得出表達式的方法有一定認識；學生對“智慧課堂”的教學平臺較熟悉，為課堂提問、課堂測驗的順利展開創造了條件。

● 教學目標

知識與技能目標：理解重力勢能的概念及表達式，會計算重力勢能的大??；知道零勢能面的意義，理解重力勢能的變化與零勢能面的選取無關；知道重力做功與重力勢能變化間的關系；知道彈性勢能及發生彈性形變的物體具有彈性勢能。

過程與方法目標：通過對重力勢能表達式的實驗探究和理論推導，感受重力勢能概念的建立過程和方法；通過演示實驗體驗控制變量的思想方法；通過電子書包即時檢測功能了解對概念的理解掌握程度。

情感態度與價值觀目標：增強用知識解釋或解決實際問題的意識。

● 教學環境與準備

無線網絡環境、多媒體教室、人手一臺平板電腦、智慧課堂教學平臺、PPT課件、實心球、塑料球、沙子、彈簧。

● 教學過程

1.情境引導，引出概念

①播放圖片。

師：高聳的巨石、舉高的重錘、被大壩攔截的河流，這些現象從能量的角度看，有什么共同之處？

生：都有重力勢能。

師：什么是重力勢能？重力勢能與什么因素有關？你怎樣判斷一個物體是具有能量的呢？

生：物體能夠對外做功，說明物體具有能量。

②演示實驗：在一個容器內加上沙子（用iPad將實驗過程投影）。

實驗一：將相同大小的鐵球和塑料球從同一高度釋放，觀察兩個球落入沙子中的深度。

實驗二：將鐵球從不同的高度釋放，觀察球兩次落入沙子中的深度。

學生觀察現象并總結：實驗一中質量大的鐵球落在沙子中的深度大；實驗二中鐵球的釋放高度越大，鐵球落在沙子中的深度越大。

教師總結：重力勢能跟物體的質量和高度都有關系，且物體的質量越大，高度越大，重力勢能就越大。怎樣定量地表示重力勢能呢？

③理論推導重力勢能表達式。

教師引導：物體具有多少重力勢能要看物體落到地面重力做多少功。

WG=mgh，所以EP=mgh（h：高度，mg：重力）。

2.質疑討論，完善概念

教師引導：重力勢能表達式中h指高度，那高度如何計算？

學生討論得出：對不同的參考平面而言，高度不同，重力勢能的值就不同。

例：物體放在二樓樓頂的A點，B點在一樓地面，每層樓高h，分別以一樓、二樓地面為參考平面確定在A、B兩點的重力勢能（如圖1）。

以一樓為參考平面，A點的重力勢能為2mgh，B點的重力勢能為0；以二樓為參考平面，A點的重力勢能為mgh，B點的重力勢能為-mgh。

教師引導：由此可見，選取的參考平面不同，重力勢能是不同的。

教師總結：從以上數據可看出，重力勢能有正有負。

3.借助例題，深化概念

①兩個位置的重力勢能差值是確定的，與零勢能面的選取無關。

練習：如圖2所示，質量0.2kg的小球，從桌面以上h1=1.0m的A點落到地面的B點，桌面高h2=0.5m，請分別以桌面和地面為零勢能面，計算在A、B兩點的重力勢能和重力勢能的變化，以及下落過程小球重力做功（g=10m/s2）（如下表）。

教師引導：零勢能面選取的不同，重力勢能的值不同，但是重力勢能的變化是相同的。

結論：兩個位置的重力勢能差值是確定的，與零勢能面的選取無關。

教師引導：從A到B運動過程中重力做功為3J，這和重力勢能的變化有關系嗎？

②重力做功和重力勢能的變化之間的關系。

學生根據圖3、圖4，計算重力做功WG和重力勢能。

教師總結：重力做功和重力勢能的變化之間的關系是。重力做正功，重力勢能減??；重力做負功，重力勢能增加。

學生活動：涂鴉完成教師發至平板電腦上的練習。

教師活動：結合學生提交的內容進行評論。

③重力勢能的系統性。

師：若把地球拿走了，物體還有沒有重力勢能？

生：沒有，因為沒有重力了。

教師總結：嚴格說來，重力勢能是地球和物體所組成的這個物體“系統”所共有的，而不是地球上的物體單獨具有的。

4.課堂檢測，鞏固概念

課堂檢測：教師將課堂練習發至平板電腦，學生完成后提交。

教師結合錯誤率進行分析。

5.由此及彼，延拓概念

教師活動：展示拉伸的彈簧，拓展到彈性勢能的概念。

學生活動：列舉生活中有關彈性勢能的例子。

6.作業布置，強化概念

教師利用畢博平臺編制課后習題，并在后臺針對每道題目的選項編制反饋，為學生答題提供正確的解題參考。

● 教學反思

本節課是在無線網絡環境下，借助信息技術教學平臺、學生人手一臺平板電腦的環境展開的，實現了良好的師生互動。學生在活動中體驗物理知識，在應用信息技術的過程中調動思維，突出了在課堂中的主體地位。他們在掌握知識的同時，提高了自身應用信息技術的素養。演示實驗借助投影可以讓每位學生清晰地觀察實驗的結果，使演示實驗的效果達到最佳；平臺的課堂提問功能能夠調動每位學生的參與積極性，讓教師根據學生的回復情況對學生個體有一定的了解，從而進行個別指導；課堂檢測可以及時檢測出學生對本節課的理解掌握情況，方便教師及時了解個體情況和整體情況。同時，教師對有問題的內容也能做到及時發現、及時解決。

本節課講下來較流暢，環環相扣，每個環節之間自然過渡，符合學生思考問題的習慣，收到了良好的教學效果。

教師利用畢博平臺布置作業讓自選題目更具有針對性，學生通過在線答題能夠及時知道對錯，再結合教師的反饋及時地鞏固知識，增強了學習的積極性和主動性。

點 評

在無線網絡支持下，在學生人手一臺平板電腦的課堂教學中，我一直比較關注的是：學生差異化的認知起點與學習方式能不能及時反映到教師的教學過程中，并向有利于學生學習與思考的方向前進。在重力做功和重力勢能的變化之間的關系上，孫老師讓學生在平板電腦上答題，并提交到教師軟件，同時通過學生實時評論的過程，發現他們在學習過程中還存在哪些不足，從而進行更加有針對性的分析。我們可以看出，在“電子書包班級”的教學中，孫老師不但有自己的主見與想法，而且在以班級授課制為主要形式的環境中，有足夠的勇氣。

在“課堂檢測，鞏固概念”教學環節中，學生在畢博教學平臺上完成單項選擇題與多項選擇題，并提交到該平臺，教師可以通過該教學平臺看到每道題的正確率與學生的答題情況，及時了解課堂上學生的個體情況和整體情況。但是由于選擇題題型本身的缺陷，這種客觀性的ABCD并不能完全反映學生的課堂學習效果，建議孫老師還可以增加一些主觀方面的課堂檢測內容。

在高中理科的教學過程中，特別是物理學科，學生的“實驗—觀察—數據—分析—結論”是支撐整個學科的重要教學手段，其中能讓學生親自動手實踐的教學內容，應盡量少用其他多媒體教學手段，所以孫老師在“電子書包班級”的教學中應把握多媒體教學與學生實驗間的界線與平衡。