§7－1追尋守恒量（教學設計） 【教學設計理念】通過課堂教學，讓學生體驗科學探究過程，了解科學研究方法；增強創(chuàng)新意識和實驗能力，發(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情；促使學生進一步形成守恒的思想，使學生了解守恒思想的重要性。認識能量守恒思想對社會發(fā)展的影響，為形成科學世界觀和科學價值觀打下基礎。【章節(jié)內容分析】在老教材中，本章的教學流程主線是：先學習功的概念，再了解功和能的關系，然后學習能量的概念以及能量轉化過程中的規(guī)律。但實際上，在物理學的發(fā)展過程中，能量的概念幾乎是與人類對能量守恒的認識同步發(fā)展起來的，能量的概念之所以重要，就是因為它是個守恒量。守恒關系是自然界中十分重要的一類關系，我們強調方法的教育、觀念的教育，就要從中學時代開始加強學生對守恒關系的認識。根據這樣的思想，新教材把守恒思想的提出放到了具體的能量概念之前，并把它滲透在能量學習的全過程。這實際上是還原了能量概念在科學史上本來的位置。（一）知識與技能1、知道自然界中存在著多種守恒的因素，守恒是自然界的重要規(guī)律。2、知道自然界中存在著一種被命名為能量的守恒量。3、知道相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫勢能。4、知道物體由于運動而具有的能量叫動能。5、能分析生活中涉及機械能轉化的問題。。【教學重點難點】重點：對守恒思想的領會，對科學研究過程的體驗，對能量、動能、勢能等概念的理解。【教學用具器材】多媒體，鐵架臺，小球與細線，滾擺。【教學過程設計】(一)課前練習1、寒假期間，鄰居的兩個小孩被你領進一個小房間里下棋。你關上房門外出辦事回來后，發(fā)現棋子散了一地。你帶領兩個孩子一起收拾棋子，把棋子在盒子里排放整齊后，發(fā)現還缺少6顆。你們一起找啊找，門后有1顆，墻角有1顆，杯子里面也有1顆，還有3顆就是找不到。但是你們還是繼續(xù)找，地毯下又找到了2顆。最后一顆在哪里呢？你發(fā)現窗戶打開著，探出頭一看，草地上還有一顆！支撐你們繼續(xù)尋找的信念是什么？　　　　　2、如右圖所示，小球從斜面A上距地面高度為H處滾下來，又滾上斜面B，若地面和斜面都是光滑的，兩個斜面的傾角都未知，試用我們學過的知識證明：小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H! 〈設計說明〉第1個問題選自浙江省編的《作業(yè)本》，本人認為是個非常經典的守恒問題，所以拿來讓學生在新課之前先預熱一下，既有趣，又可以強化學生對新課的期待。第2個問題也可以在新課中直接給出，不要求在課堂上進行證明，只是關注一下：用牛頓定律與運動學知識，是可以進行證明的，然后馬上提出如果斜面是曲面的問題。但在課堂上，學生可能會有一種想要證明的沖動，這會使下面的課堂過程難以順利的進行下去。而作為課前練習，由于是針對著名的“伽利略斜面理想實驗”的問題，又是利用已學的牛頓定律與運動學知識，學生運用已掌握的知識和方法解決著名的問題應該是有興趣的。再說，讓學生事先證明過之后，課堂上提出“小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H”時，學生心里也更踏實了。(二)課的引入提出課前練習中的第1個問題，學生說出自己的答案：“支撐我繼續(xù)尋找下去的信念是：棋子的個數是不變的，是守恒的。”給出以下問題：1、一個采購員，帶著1000元現金到一些商店采購了幾樣物品，但未即時把購買每件物品所用的錢記在筆記本上，回單位報帳時，從口袋時搯出了6張發(fā)票，合計金額為650元，而剩下的現金只有280元。你認為他將會去做什么？促使他去這樣做的依據是什么？〈設計說明〉這里不要在學生提出采購員“可能要做哪些事情”上消耗時間，要很快地轉入后一個話題，得出采購員的思想依據是“現金與花出去的錢的總量應該不變”。設計本問題的意圖是滲透“守恒”思想，同時對后面將要發(fā)現的“伽利略斜面理想實驗”中的小球運動過程中“存在某種不變的因素”起到暗示作用。最終還要讓學生意識到自然界中可能存在著許多種守恒的因素。2、在研究運動和力的關系時，伽利略曾用“斜面理想實驗”說明小球在不受摩擦等阻力的理想條件下，小球將在水平面上永遠運動下去，他的依據是什么？ 〈設計說明〉復習已學過的伽利略的“理想實驗”研究方法，通過學生回憶或教師提示，回想起伽利略的依據是小球總要上升到原來的高度，教師還可以用風趣的語言來描述這個“伽利略小球”是有某種 “靈性”的小球，是“有記憶”、“有愿望”的小球，當它從斜面滾到水平面上時，總是“想著”回到原來的高度，當前方存在上傾的斜面時，小球的“愿望”得以實現，如果一直都是水平面，那么小球就一直帶著這個“想要”回到原來高度的“愿望”一直運動下去……但是這些說法都不是物理學的語言，在物理學中，這一事實被說成是“有某一量是守恒的”。3、如右圖所示，小球從斜面A上距地面高度為H處滾下來，又滾上斜面B，若地面和斜面都是光滑的，兩個斜面的傾角都未知，（1）能不能用我們學過的什么知識求出小球到達在各個位置的運動情況？你能證明小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H嗎？ （2）如果兩個斜面是曲面呢？〈設計說明〉可課前讓學生先研究第一個問題的后一問。第二問有難度，教科書中并沒有提出這個問題，但作為一個難題，讓學生難住了，或者是讓他們覺得要用微元法求解太繁瑣，從而引出是否存在其他解決問題的捷徑的問題，可以激發(fā)學生更強的求知欲。可以想象，偉大的牛頓正是在研究這類問題時發(fā)明了微積分的，也許正因為牛頓有非常好的數學天賦，反而使他沒有發(fā)現更簡單的解決問題的方法——一個神奇的規(guī)律——能量守恒！本問題的關注點是：小球在整個運動過程中處于各個位置時“是否始終存在某種不變因素？” (三)新的探究一、提出問題牛頓定律很神奇，因它闡明了自然界的前因后果關系，人們還可用它預見一些簡單事物的未來！但是牛頓定律在解決實際問題時是否遇到困難？物理學產生于對自然現象的研究，也要能運用于對自然現象的研究，可是自然界的運動千變萬化，如果都用牛頓定律來研究，有時存在很大的困難，我們現在就開始尋找新的解決問題的捷徑吧。二、初步猜想與實驗“驗證”你對剛才的問題有什么猜想？你能證明這一猜想嗎？學生很自然地還會猜想：小球上升的最大高度仍是H有部分學生提出：可用微元法證明，但很麻煩。課件展示：伽利略的斜面（曲面）理想實驗的動畫〈設計說明〉用微元法證明的過程在本節(jié)課中沒必要進行，學生有這個思路就可以了，本節(jié)課的主要任務在于產生創(chuàng)新思維——追尋守恒量。演示：由于實際的斜面（曲面）存在摩擦阻力，實驗結果難以達到比較理想的程度，我們可以用類似的實驗來說明問題：如右圖裝置中，小球所受的阻力很小，大家看到什么規(guī)律？學生可能回答：高度不變，或說高度守恒。三、設置疑點教師引導：這一說法只是關注小球在整個運動過程中的初、末兩個狀態(tài)，實際上小球在整個運動過程中高度是在變化的，怎么能說“高度守恒”？四、重要探究點1——小球運動過程中的什么因素是守恒的？〈設計說明〉這個探究點是教材中沒有提及的，是教材內容的一個拓展點或者說是一個加探點，經教學實踐，許多學生由衷地感嘆說：物理學怎么這樣有趣！分析來分析去的居然發(fā)現了許多自然界的奧秘，原來能量的概念與力的概念是可以這樣聯系起來的！學生小組活動：〈設計說明〉教師可以暗示：在“課的引入”問題1中，采購員不但是最終余下的現金與所花的錢之和應該等于起初所帶的錢，其實在他不斷花錢過程中的每一個狀態(tài)下，這個和總是不變的，也就是守恒的！在后面的一系列探究過程中，教師還應抓住一些恰當的時機進行引導，否則很可能得不到比較理想的探究結果。不過在學生探究過程中，教師不要動不動就“橫加干涉”，要把握好引導的度。學生經探究發(fā)現：小球高度減小時，速度就增大；反之，高度增大時，速度就減小。似乎“高度”和“速度”可以相互轉化？似乎存在一個什么不變的因素？在較短時間內，若沒有學生提出，則由教師提出：是不是高度與速度加起來是守恒的？（多數學生表現：？）〈設計說明〉學生已經有了單位制的概念，即使有了這個靈感，也不太可能會提出這個想法，靈感在瞬間被抹殺！所以，必要時教師可以替學生再次提出這一想法，目的是讓學生提出疑義，同時激發(fā)他們產生更深入層次的靈感——“高度”與“速度”以某種方式加起來應該是守恒的——這實際上已經為本章第八節(jié)“機械能守恒定律”的教學做好了鋪墊。關鍵問題：高度與速度以什么樣的方式加起來是守恒的？或者說以什么樣的方式進行轉化？〈設計說明〉從“加起來守恒”的思想，變成“相互轉化”的思想，從而在稍后的探究中想到速度平方公式，這是一個思維轉換的過程，需要在設計問題時做一些鋪墊。后一問就是為此而設計的。學生繼續(xù)探究：……教師視學生的進展情況，必要時可進行如下思路的引導，這些引導遵循一定的思維邏輯關系，使思維一步一步地逼近目標：參考引導1：人們在研究某些復雜問題時，可能很難找出其中的規(guī)律，很自然就想到在這些問題中是否存在某種守恒的量，如果存在，則可能給問題的解決帶來極大的方便。剛才我們考慮小球高度與速度大小之和守恒，是個有創(chuàng)意的想法，只是兩者不屬于同一類物理量，其大小之和是沒有意義的。能否想辦法聯系到同一類物理量上去？參考引導2：若在已知的量中找不出合適的，就可以考慮再定義一個新物理量，這是科學研究的常用方法。參考引導3：根據我們已學的物理知識，高度可以聯系到位移量上去，而位移與速度是否存在某種聯系？參考引導4：我們尋找的是某種守恒量，而守恒（或說不變）就意味著存在某種等式，所以我們所要尋找的“某種聯系”應該可以用等式（公式）來表達，如果存在這種等式，那這個等式的兩邊所對應的“量”必然是單位相同的，是同一類的“物理量”。請問：在我們已知的物理公式中是否有涉及位移與速度關系的？ 學生探究結果的演進：……v22－v12＝2ax…………小球從靜止開始運動，有v2＝2ax…………在斜面上有v2＝2gh…………進一步猜想： 2gh與v2之和是守恒的……教師贊揚：非常好！這個猜想是否合理，我們以后有機會再研究，但至少我們已經有了一個創(chuàng)新的想法。五、了解科學家的研究結果科學發(fā)展到今天，人們發(fā)現，一切變化無論屬于什么運動形式，反映什么樣的物質特性，都要滿足一定的守恒規(guī)律。例如剛才討論的問題，科學家們是怎樣研究這個守恒規(guī)律的？現在請大家閱讀教材P2的第四~六自然段（約2分鐘），并回答以下問題：①剛才所研究的問題中的“守恒量”叫做什么？（能量或機械能）②當把小球從桌面提高到一定高度時，我們賦予小球什么能？（勢能）③小球沿斜面A往下滾時高度在減小，它的勢能守恒嗎？怎樣解釋？沿斜面B往上滾時又怎樣？（不守恒，勢能在減小，但動能在增加。沿斜面B往上滾時，動能在減小，而勢能在增加。在這些變化過程中，能量只是在轉化來轉化去，但并未丟失。）六、聯系生活實際與解題應用舉出生活中的一個例子，說明不同形式的機械能之間可以相互轉化。你的例子是否向我們提示，轉化過程中能的總量保持不變？學生舉例：……參考例子：游樂園中的海盜船，如果沒有摩擦和空氣阻力，船在搖擺時都能達到一定的高度……。演示：滾擺實驗教師：通過本章節(jié)的學習，同學們將會發(fā)現，有了能量觀念，在解決某些力學問題時，常常會給我們帶來驚喜！七、重要探究點2——造成能量轉化的原因是什么？〈設計說明〉這個內容也是教材中沒有提及的。但是，關于“功是能量轉化的量度”的問題，學生通過初中學習是知其而不知其所以然，當學了動能定理后，有些學生會為功、能這些概念的抽象而感到頭痛，所以在本節(jié)課內容不多的情況下，讓學生討論一下造成勢能和動能相互轉化的原因，從而對“功是能量轉化的原因”，直到后來得出“功是能量轉化的量度”打下基礎。再說，在接下來的一節(jié)課就要學習功的計算了，所以在本節(jié)課中，在時間允許的條件下，有必要探究一下，“為什么要建立功的概念？”，至于負功問題可以留到下一節(jié)再考慮。思考與討論：伽利略的斜面實驗使人們認識到引入能量概念的重要性，同時也產生了新的問題：勢能和動能可以定量地量度嗎？這個問題有難度，我們可以先擱置一下。但是我們首先可以考慮一下，造成勢能和動能發(fā)出轉化的原因是什么呢？請針對前面的例子或你自己剛剛舉出的例子分析一下。學生：初中學過，是因為有力（重力）做功。教師：為什么有力做功能使勢能和動能發(fā)出轉化？僅憑對初中知識的記憶來研究高中問題是不夠的，現在還是根據剛學的高中知識來一步一步地推理分析吧！小組討論：……學生A：是因為有重力的作用，如果沒有重力的作用，小球不會滾下來，勢能就不會變。學生B：有重力作用不一定就能使小球的高度下降，例如小球放在水平面上。只有放在斜面上的小球在重力作用下勢能才會減小，同時動能增加。教師：有不同意見嗎？學生C：小球不一定要放在斜面上，剛才實驗中的擺球，其勢能和動能也能相互轉化。學生D：小球從空中自由下落時，勢能也轉化為動能。學生歸納：當物體受到重力，而且造成物體的高度下降時（也就是有重力方向上的位移時），物體的勢能減小，動能增加。也就是說，當重力有做功時，勢能和動能相互轉化。教師：很好！大家發(fā)現了勢能和動能之間的相互轉化，需要通過重力做功來實現。我們再來看一個例子：水平面上一個物體受到一個水平推力的作用，速度越來越快，它的動能怎樣變化？勢能是否減??？怎樣解釋？學生E：動能增加，而勢能不減小，是因為推力對物體做功，能量來源于施加推力的物體。教師：看來，能量的轉化或轉移可能是通過重力做功實現的，也可能是通過其他力做功實現的，總之，為了定量地表示各種能量以及這些能量的轉化情況，必須首先研究力以及力的做功情況，因此，我們下節(jié)就先來研究力做功的問題。八、課堂小結通過這節(jié)課的學習：1、我們了解了自然界的一個重要規(guī)律——守恒規(guī)律。這種守恒思想也是一種信念，它是科學研究的重要思路。2、大家還要知道，能量是物理學的重要概念，能量守恒定律不僅在力學中適用，而且在物理學的其他部分，甚至在物理學之外的各個領域都是普遍適用的，所以本章是高中物理中非常重要的內容。3、在總量守恒的前提下，能量是可以相互轉化的，造成能量轉化的原因是有力做功，因此下節(jié)課我們先來研究功的問題。  

相關教案

物理必修21.追尋守恒量——能量教學設計及反思：

這是一份物理必修21.追尋守恒量——能量教學設計及反思，共4頁。教案主要包含了教學重點難點，教學用具器材，教學過程設計等內容，歡迎下載使用。

人教版 (新課標)必修21.追尋守恒量——能量教案設計：

這是一份人教版 (新課標)必修21.追尋守恒量——能量教案設計，共4頁。

物理必修21.追尋守恒量——能量教案：

這是一份物理必修21.追尋守恒量——能量教案，共7頁。教案主要包含了教學設計理念，章節(jié)內容分析，教學重點難點，教學用具器材，教學過程設計等內容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關教案 更多

人教版 (新課標)必修21.追尋守恒量——能量教案

人教版 (新課標)必修21.追尋守恒量——能量教案
2020-2021學年2.功教學設計

2020-2021學年2.功教學設計
人教版 (新課標)必修23.功率教案設計

人教版 (新課標)必修23.功率教案設計
物理人教版 (新課標)5.宇宙航行教案

物理人教版 (新課標)5.宇宙航行教案
資料下載及使用幫助
版權申訴
版權申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內容侵犯了您的知識產權，請掃碼添加我們的相關工作人員，我們盡可能的保護您的合法權益。
入駐教習網，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權申訴二維碼
高中物理人教版 (新課標)必修2電子課本

1. 追尋守恒量——能量

版本： 人教版 (新課標)

年級： 必修2

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習網
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經成功發(fā)送，5分鐘內有效

設置密碼

6-20個字符，數字、字母或符號

注冊即視為同意教習網「注冊協議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部