2020年高中物理教学设计(新人教必修二)7.1《追寻守恒量》6.docx

（一）学问与技能1、知道自然界中存在着多种守恒的因素，守恒是自然界的重要规律。2、知道自然界中存在着一种被命名为能量的守恒量。3、知道相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能。4、知道物体由于运动而具有的能量叫动能。5、能分析生活中涉及机械能转化的问题。【教学重点难点】重点：对守恒思想的领悟，对科学争辩过程的体验，对能量、动能、势能等概念的理解。【教学用具器材】多媒体，铁架台，小球与细线，滚摆。【教学过程设计】(三)新的探究一、提出问题牛顿定律很奇特，因它阐明白自然界的前因后果关系，人们还可用它预见一些简洁事物的将来！但是牛顿定律在解决实际问题时是否遇到困难？物理学产生于对自然现象的争辩，也要能运用于对自然现象的争辩，可是自然界的运动千变万化，假如都用牛顿定律来争辩，有时存在很大的困难，我们现在就开头查找新的解决问题的捷径吧。二、初步猜想与试验“验证”你对刚才的问题有什么猜想？你能证明这一猜想吗？同学很自然地还会猜想：小球上升的最大高度仍是H有部分同学提出：可用微元法证明，但很麻烦。课件呈现：伽利略的斜面（曲面）抱负试验的动画设计说明用微元法证明的过程在本节课中没必要进行，同学有这个思路就可以了，本节课的主要任务在于产生创新思维追寻守恒量。演示：由于实际的斜面（曲面）存在摩擦阻力，试验结果难以达到比较抱负的程度，我们可以用类似的试验来说明问题：如右图装置中，小球所受的阻力很小，大家看到什么规律？同学可能回答：高度不变，或说高度守恒。三、设置疑点老师引导：这一说法只是关注小球在整个运动过程中的初、末两个状态，实际上小球在整个运动过程中高度是在变化的，怎么能说“高度守恒”？四、重要探究点1小球运动过程中的什么因素是守恒的？设计说明这个探究点是教材中没有提及的，是教材内容的一个拓展点或者说是一个加探点，经教学实践，很多同学由衷地感叹说：物理学怎么这样好玩！分析来分析去的竟然发觉了很多自然界的奇特，原来能量的概念与力的概念是可以这样联系起来的！同学小组活动：设计说明老师可以示意：在“课的引入”问题1中，选购员不但是最终余下的现金与所花的钱之和应当等于起初所带的钱，其实在他不断花钱过程中的每一个状态下，这个和总是不变的，也就是守恒的！在后面的一系列探究过程中，老师还应抓住一些恰当的时机进行引导，否则很可能得不到比较抱负的探究结果。不过在同学探究过程中，老师不要动不动就“横加干涉”，要把握好引导的度。同学经探究发觉：小球高度减小时，速度就增大；反之，高度增大时，速度就减小。好像“高度”和“速度”可以相互转化？好像存在一个什么不变的因素？在较短时间内，若没有同学提出，则由老师提出：是不是高度与速度加起来是守恒的？（多数同学表现：？）设计说明同学已经有了单位制的概念，即使有了这个灵感，也不太可能会提出这个想法，灵感在瞬间被抹杀！所以，必要时老师可以替同学再次提出这一想法，目的是让同学提出疑义，同时激发他们产生更深化层次的灵感“高度”与“速度”以某种方式加起来应当是守恒的这实际上已经为本章第八节“机械能守恒定律”的教学做好了铺垫。关键问题：高度与速度以什么样的方式加起来是守恒的？或者说以什么样的方式进行转化？设计说明从“加起来守恒”的思想，变成“相互转化”的思想，从而在稍后的探究中想到速度平方公式，这是一个思维转换的过程，需要在设计问题时做一些铺垫。后一问就是为此而设计的。同学连续探究：老师视同学的进展状况，必要时可进行如下思路的引导，这些引导遵循肯定的思维规律关系，使思维一步一步地靠近目标：参考引导1：人们在争辩某些简单问题时，可能很难找出其中的规律，很自然就想到在这些问题中是否存在某种守恒的量，假如存在，则可能给问题的解决带来极大的便利。刚才我们考虑小球高度与速度大小之和守恒，是个有创意的想法，只是两者不属于同一类物理量，其大小之和是没有意义的。能否想方法联系到同一类物理量上去？参考引导2：若在已知的量中找不出合适的，就可以考虑再定义一个新物理量，这是科学争辩的常用方法。参考引导3：依据我们已学的物理学问，高度可以联系到位移量上去，而位移与速度是否存在某种联系？参考引导4：我们查找的是某种守恒量，而守恒（或说不变）就意味着存在某种等式，所以我们所要查找的“某种联系”应当可以用等式（公式）来表达，假如存在这种等式，那这个等式的两边所对应的“量”必定是单位相同的，是同一类的“物理量”。请问：在我们已知的物理公式中是否有涉及位移与速度关系的？ 同学探究结果的演进：v22v122ax小球从静止开头运动，有v22ax在斜面上有v22gh进一步猜想： 2gh与v2之和是守恒的老师赞扬：格外好！这个猜想是否合理，我们以后有机会再争辩，但至少我们已经有了一个创新的想法。五、了解科学家的争辩结果科学进展到今日，人们发觉，一切变化无论属于什么运动形式，反映什么样的物质特性，都要满足肯定的守恒规律。例如刚才争辩的问题，科学家们是怎样争辩这个守恒规律的？现在请大家阅读教材P2的第四六自然段（约2分钟），并回答以下问题：刚才所争辩的问题中的“守恒量”叫做什么？（能量或机械能）当把小球从桌面提高到肯定高度时，我们赐予小球什么能？（势能）小球沿斜面A往下滚时高度在减小，它的势能守恒吗？怎样解释？沿斜面B往上滚时又怎样？（不守恒，势能在减小，但动能在增加。沿斜面B往上滚时，动能在减小，而势能在增加。在这些变化过程中，能量只是在转化来转化去，但并未丢失。）六、联系生活实际与解题应用举诞生活中的一个例子，说明不同形式的机械能之间可以相互转化。你的例子是否向我们提示，转化过程中能的总量保持不变？同学举例：参考例子：游乐园中的海盗船，假如没有摩擦和空气阻力，船在摇摆时都能达到肯定的高度。演示：滚摆试验老师：通过本章节的学习，同学们将会发觉，有了能量观念，在解决某些力学问题时，经常会给我们带来惊喜！七、重要探究点2造成能量转化的缘由是什么？设计说明这个内容也是教材中没有提及的。但是，关于“功是能量转化的量度”的问题，同学通过学校学习是知其而不知其所以然，当学了动能定理后，有些同学会为功、能这些概念的抽象而感到头痛，所以在本节课内容不多的状况下，让同学争辩一下造成势能和动能相互转化的缘由，从而对“功是能量转化的缘由”，直到后来得出“功是能量转化的量度”打下基础。再说，在接下来的一节课就要学习功的计算了，所以在本节课中，在时间允许的条件下，有必要探究一下，“为什么要建立功的概念？”，至于负功问题可以留到下一节再考虑。思考与争辩：伽利略的斜面试验使人们生疏到引入能量概念的重要性，同时也产生了新的问题：势能和动能可以定量地量度吗？这个问题有难度，我们可以先搁置一下。但是我们首先可以考虑一下，造成势能和动能发出转化的缘由是什么呢？请针对前面的例子或你自己刚刚举出的例子分析一下。同学：学校学过，是由于有力（重力）做功。老师：为什么有力做功能使势能和动能发出转化？仅凭对学校学问的记忆来争辩高中问题是不够的，现在还是依据刚学的高中学问来一步一步地推理分析吧！小组争辩：同学A：是由于有重力的作用，假如没有重力的作用，小球不会滚下来，势能就不会变。同学B：有重力作用不肯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势能才会减小，同时动能增加。老师：有不同意见吗？同学C：小球不肯定要放在斜面上，刚才试验中的摆球，其势能和动能也能相互转化。同学D：小球从空中自由下落时，势能也转化为动能。同学归纳：当物体受到重力，而且造成物体的高度下降时（也就是有重力方向上的位移时），物体的势能减小，动能增加。也就是说，当重力有做功时，势能和动能相互转化。老师：很好！大家发觉了势能和动能之间的相互转化，需要通过重力做功来实现。我们再来看一个例子：水平面上一个物体受到一个水平推力的作用，速度越来越快，它的动能怎样变化？势能是否减小？怎样解释？同学E：动能增加，而势能不减小，是由于推力对物体做功，能量来源于施加推力的物体。老师：看来，能量的转化或转移可能是通过重力做功实现的，也可能是通过其他力做功实现的，总之，为了定量地表示各种能量以及这些能量的转化状况，必需首先争辩力以及力的做功状况，因此，我们下节就先来争辩力做功的问题。八、课堂小结