2020年高中物理教学设计(新人教必修二)7.1《追寻守恒量》2.docx

第七章 机械能守恒定律
本章设计
在具备了运用牛顿运动定律和运动学学问来解决力学问题的基础上,物理问题的争辩开头由力的观点向能的观点进展和深化引入功和能(动能、势能)等重要物理量和动能定理、机械能守恒定律等重要规律.在应用时,不仅省略了对物理过程的分析和运算,而且从更高的角度驾驭物理情景,为我们解决力学问题开拓了新的途径.
守恒关系是自然界中格外重要的关系,通过“追寻守恒量”的学习,加强同学对守恒关系的生疏,并把这种思想渗透在能量学习的全过程.在教学中,通过“功和能”的学习,培育同学的科学思路和争辩方法,强化同学的规律思维力量.在探究弹性势能的试验中,启迪同学通过自主探究,变未知为已知.鼓舞同学调查自己四周常见的各种机械,了解其功率,探讨功率的影响因素,加深对功率这一常见概念的生疏、理解.
本章的重点是正确理解功和能的概念和把握功能关系.因此,逐步加深理解功和能的概念以及功能关系是学习本章的基本线索.
本章的难点是变力的功,以及动能定理和机械能守恒定律的正确应用.在学习功的概念时,要留意区分物体的位移和力的方向上的位移.学习动能定理和机械能守恒定律时,要抓住功能关系这一主线,从中体会功与能的转化与转移.
全章共10节,建议用12课时.各节课时建议支配如下：
1 追寻守恒量
1课时
2 功
1课时
3 功率
2课时
4 重力势能
1课时
5 探究弹性势能的表达式
1课时
6 试验:探究功与速度变化的关系
1课时
7 动能和动能定理
2课时
8 机械能守恒定律
1课时
9 试验:验证机械能守恒定律
1课时
10 能量守恒定律与能源
1课时
1 追寻守恒量
整体设计
功和能量转化的关系不仅为解决力学问题开拓了一条新的重要途径,同时它也是分析解决电磁学、热学等领域中问题的重要依据.但是同学在能量概念的建立上没有概念基础,所以教材在第一节设立追寻守恒量,旨在让同学对能量能够有清楚的生疏.教材从有名物理学家的理论动身,呈现伽利略的斜面试验,逐步引导能量的概念建立.继而利用生活中的实例,给出势能和动能的概念.教材具体说明白引入能量概念的必要性.
在实际教学中,逐步渗透物理学家争辩待生疏问题的方法:设法找出所争辩现象是否存在物理量守恒的状况,一旦发觉某种物理量守恒,就首先用以整理过去的阅历和学问并总结成定律,然后在新的现象或事例中对总结出的守恒定律进行检验,假如定律得以证明就可以借助它解决问题,甚至作出新的预见,追寻和争辩守恒量是物理学的一种重要争辩方法.
守恒关系是自然界中格外重要的关系,通过本节课的学习,加强同学对守恒关系的生疏,并把这种物理思想渗透在能量学习的过程中.
教学重点
理解动能、势能的含义,体会能量转化、守恒的普遍存在性.
教学难点
培育创新力量,使同学在发觉了能量转化、守恒的普遍存在性后,能意识到存在的巨大使用前景.
课时支配
1课时
三维目标
学问与技能
1.理解动能、势能及能量的概念与意义.
2.能独立分析伽利略抱负斜面试验的能量转换和守恒关系.
3.能列举不同形式的能量可以相互转化并守恒的实例.
过程与方法
1.体会伽利略分析问题的精妙,学习分析事物本质的方法.
2.在列举事例过程中体会费恩曼所说话的深刻内涵,体会转化与守恒的普遍性.
情感态度与价值观
1.通过动能、势能间的相互转化来争辩生活中的物体的运动,培育宠爱生活的情趣.
2.通过“追寻守恒量”,使同学了解守恒思想的重要性,初步树立能量转化与守恒的观点,学会从物理现象中探求事物本质的科学态度和争辩方法.
3.通过学习,要擅长把实际问题抱负化.
课前预备
多媒体课件、学案、滚摆、单摆.
教学过程
导入新课
试验导入
如图所示,一个用细线悬挂的小球从A点开头摇摆.记住它向右能够达到的最大高度.然后用一把直尺在P点拦住摆线,看一看这种状况下小球所能达到的高度.

这个试验现象说明白什么?它是否说明在小球摇摆的过程中某种“东西”是不变的?这种“东西”会是什么?
通过本节课的学习,同学们就能理解这一试验现象了.
故事导入
新华社2000年12月31日和中心电视台2001年元月6日先后报道：在20世纪的最终几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生了.中国、日本和韩国的62名青年同学成功地推倒了340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录.从电视画面可看出，骨牌瞬间依次倒下的场面蔚为壮丽，其间显示的图案丰富多彩，令人赞美.其中蕴含着肯定的科学道理,这就是“多米诺骨牌效应”.该效应产生的能量是格外巨大的.这种效应的物理道理是：骨牌竖着时，重心较高，倒下时重心下降，倒下过程中，将其重力势能转化为动能，它倒在其次张牌上，这个动能的一部分就转移到其次张牌上，其次张牌将第一张牌转移来的动能和自己倒下过程中由本身具有的重力势能转化来的动能之和，再传到第三张牌上……所以每张牌倒下的时候，虽然有部分能量损失，但具有的动能都比前一块牌大，因此它们的速度一个比一个快，也就是说，它们依次推倒的能量一个比一个大.你可以设想一下,假如牌的个数足够多,那么最终一个牌的速度将是怎样的大！场面又是何等的壮丽!
故事中应用到了动能、势能及其转化.今日,我们就来学习追寻守恒量这节课,学习问题中呈现的能量问题,探究其中的奇特.
问题导入
“挽弓当挽强,用箭当用长;射人先射马,擒贼先擒王.”这是一首杜甫的诗.跳高运动员总是要充分地助跑才能取得好的成果.请同学们思考下面的问题:
(1)为什么强弓就射得远?跳高运动员是以高度来计成果的,而他们为什么要提高自己的速度呢?莫非速度和高度之间有什么联系吗?
(2)这体现了一种什么过程?

推动新课
一、伽利略斜面试验
牛顿是经典力学的奠基人,他提出了三个定律和万有引力定律,但是他没有争辩过能量(至少没有深化争辩),所以当时人类对自然的生疏还很有局限.但在伽利略的试验中,已经有了“能量”的影子.
能量概念的形成和进展,始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相连的.能量守恒定律的发觉告知我们,尽管物质世界千变万化,但这种变化不是没有规律的,基本的规律就是守恒定律.这一节课我们从一个较高的角度去生疏这个问题.
老师指导:让一位同学朗读教材开头费恩曼的话,让同学体会能量守恒定律的重要性.
活动探究
课件呈现1:大屏幕投影呈现伽利略抱负试验的flash模拟动画.
问题:1.当小球沿斜面从高处由静止滚下时,小球的高度不断减小,而速度不断增大,说明白什么?
2.当小球从斜面底沿另一个斜面对上滚时,小球的位置不断上升,而速度不断减小,说明白什么问题?
同学观看沟通、争辩并总结:
明确：1.说明小球凭借其位置而具有的物理量不断削减,而由于运动而具有的物理量不断增大.
2.说明小球凭借位置而具有的物理量不断增加,而由于运动而具有的物理量渐渐削减.
课件呈现2：利用动画模拟试验,将斜面调整,引导同学观看小球的运动状况.指导同学自己组织语言,描述看到的物理现象.同学通过阅读并观看、争辩、总结:让小球沿一个斜面从静止开头滚下,小球将滚上另一斜面,假如没有摩擦,小球将上升到原来的高度.减小后一斜面的倾角,小球在这个斜面上仍达到同一高度,但这时他要滚得远些.若连续减小后一斜面的倾角,小球达到同一高度,但滚得更远些.
老师设疑：若将后一斜面放平,小球的运动状况将是怎样?
引导同学争辩、沟通,大胆猜想.
参考结论：小球好像“记得”自己的起始高度,但又永久达不到原来的高度,所以将永久滚动下去.
点评：老师通过动画呈现,让同学感受到“有某一量是守恒的”.老师逐步引导,让同学体会“守恒量”的追寻过程,进一步激发同学的探究意识和学习的欲望.
二、物体的动能和势能
试验演示：演示滚摆试验和单摆试验,进一步强化,假如没有摩擦和介质阻力,物体好像“记得”自己初始的高度,即某一量是守恒的.
引导同学依据以上示例,举诞生活中其他关于此种现象的事例.
公园里的秋千,游乐园里的海盗船,乒乓球自高处落到水泥地面上后的运动,在没有摩擦和空气阻力的状况下,都能达到肯定的高度.这说明,将实际生活中的问题抱负化后,的确存在着某一物理量是不变的.
通过同学列举实例,让同学体会生活中的普遍规律.
老师点评：在物理学中,我们把以上这一事实说成是“有某一量是守恒的”,并把这个量叫做能量或能.
通过阅读体会,给出动能与势能的概念,体会动能与势能转化并守恒的普遍存在.
老师引导同学生疏,伽利略的发觉今日看来就是我们学习过的能量转化与守恒的思想.其中与高度有关的量,我们称为势能;与速度有关的量我们称为动能.
课件呈现实例,指导同学分析物体动能和势能之间的转化状况.

滚摆
1.视频呈现:秋千与海盗船.
2.视频呈现:滚摆与落下的乒乓球.
同学具体分析:争辩总结并由代表发言.
阶段小结:
1.能量:“有某一量是守恒的”,这个量叫做能量或能.
2.势能:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能.
3.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能.
视野拓展
2004年12月26日，国际标准时间00：58：50，一股压抑许久的“怒气”从印度洋深处狂躁地迸发而出，里氏9.0级(美国地震局测定)地震劈开四周的海水,形成一道道相距百十公里的弧形水幕，以每小时800公里的起始速度排山倒海般向四周袭去……巨浪咆哮，以摧枯拉朽之势，越过海岸线,越过田野，迅猛地攻击着岸边的城市和村庄，瞬时人们都消逝在巨浪之中.港口全部设施、被震塌的建筑物，在狂涛的洗劫下，被席卷一空.事后，海滩上一片狼藉，处处是残木破板和人畜尸体.地震海啸给人类带来的灾难是格外巨大的……
试查阅有关资料，谈一谈此次海啸中存在哪些能量.
例 以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化状况.在这个例子中是否存在着能的总量保持不变?
参考解析：竖直上抛运动的小球,首先由动能转化为势能,达到最高点时,动能为零,势能达到最大;在下落时,势能渐渐减小,动能渐渐增大,势能又转化为动能.在小球运动过程中,小球的机械能总量保持不变.
点评：本实例探究可以应用受力状况来作分析,亦可依据实际运动状况总结,紧紧抓住高度影响势能,速度影响动能这一关键进行分析.
课堂训练
如图所示,一根不行伸长的细绳拴着一个小球在竖直平面内摇摆,图中a、b、c三点分别表示小球摇摆过程中的三个不同位置,其中a、c等高.在小球摇摆的整个过程中,动能最大时是在_______点,在_________点势能最大;假如没有空气阻力的影响,小球在a点的动能________(填“大于”“等于”或“小于”)在c点的动能.

解析：在小球来回摇摆时,动能与势能不停地相互转化但总量不变.在a、c两点时位置最高,势能最大,速度为零,动能为零.在b点时位置最低,势能最小,速度最大,动能最大.
答案：b a、c 等于
方法总结：在某一过程中,若仅涉及动能和势能的转化,若能推断出其中一种能量正在减小或增大,则另一种能量肯定正做相反变化,且一种能量为零时,另一种能量达到最大值.
课堂小结
1.物体由于位置高度而具有的能量叫做重力势能.对于同一水平面而言,物体被举得越高、质量越大,物体具有的重力势能就越大.
2.物体由于运动而具有的能量叫做动能.动能是由物体的质量和速度共同打算的,物体运动的速度越大、质量越大,它的动能就越大.
3.动能和势能统称为机械能.动能可以转化为势能,势能也可以转化为动能.在只有重力做功时,动能和势能的相互转化过程中,总的机械能不变.
布置作业
1.通过各种途径查找资料,了解人类对能量的争辩过程.
2.在其他自然学科中列举出几个能量转化与守恒的实例;转化与守恒的思想(不仅仅是能量)在生产生活中的实例.(例如水资源)
板书设计
1 追寻守恒量
一、伽利略斜面试验
二、物体的动能和势能
1.势能:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量
2.动能:物体由于运动而具有的能量
三、追寻守恒量的意义
活动与探究
课题:能量的应用.
内容:古代战斗中常用滚木和檑石作为武器来阻挡敌人的进攻,你能利用所学的学问说明其中的科学道理吗?这种战术适用于哪种状况?怎样才能使杀伤力更大?为什么?
方法:利用动能与势能的转化思想.
参考答案：滚木和檑石的重力势能转化为动能,利用其动能来杀伤敌人;这种战术适用于居高防守;提高其高度、增大其质量才能有更大的杀伤力.
习题详解
解答:做自由落体运动的物体在下落过程中,势能不断减小,动能不断增加,在转化的过程中,动能和势能的总和不变.
设计点评
同学是学问的主动建构者,同学对所争辩问题的热忱程度及在探究过程中所表现出来的精神状态和心情,直接影响教学的效果.本设计利用同学生活中常见的秋千、海盗船,由静止下落的乒乓球引入新课,用伽利略抱负斜面试验,引发同学的思维力量,使同学产生求知的爱好与热忱.通过感悟斜面试验的科学现象,重走追寻守恒量的科学之路,完成教学目标的情感态度这一难度要求.继而通过滚摆、单摆的视频资源调动探求动能与势能转化的关系,体会能量的守恒思想.