机械能及其守恒定律教材与教学设想

人教社版高中物理必修2第七章《机械能守恒定律》教材分析鄞州区教研室何丰明hfm6712@126.com办公室：88121105一、两种教材本章内容对比二、新教材《机械能及其守恒定律》内容分析与想法

第七章机械能守恒定律

1追寻守恒量2功3功率

4重力势能5探究弹性势能的表达式

6实验:探究功与速度变化的关系

7动能和动能定理8机械能守恒定律9实验：验证机械能守恒定律10能量守恒定律与能源新教材

第七章机械能

一、功

二、功率

三、功和能

四、动能动能定理

五、重力势能

六、机械能守恒定律

七、机械能守恒定律的应用实验：验证机械能守恒定律原教材增加渗透一、两种教材本章内容对比新旧教材设计线索原教材设计新教材设计以功是能量转化的量度为线索

►教材对概念和规律的得出侧重理性分析，与学生的前认知有距离，学习要求高。试图以培养学生的主动学习、探究学习为线索►教材以生动的素材、详实的事例和帖近学生原有认知的知识编排为基础，增加了感性认识素材，增强了趣味性和灵活性，形式新；►新教材重视对学生学习思路的引领，注重“研究性、探究性学习”，试图将中学物理的教学回归本性。

第1、2、3节的图片第4、5、6节的图片第7、8、9、10节的图片二、新教材《机械能守恒定律》内容分析与想法1、追寻守恒量因为能量是一个自然界中十分重要的守恒量。且在物理学的发展中，能量并不是由功定义的，能量的概念是人类在“追寻守恒量”的过程中发展起来的。基于这样的认识，新教材中，把守恒思想的提出放到了具体的概念之前。总体：从“追寻能量守恒”到“功是能量转化的量度”，再到“机械能守恒”，最后形成“能量守恒定律”，不仅要让学生掌握有关的基本概念和规律，更要让学生体验“一切运动变化都要满足一定的守恒定律”的物理思想。

►感觉教材设计考虑了教师的教。

►只要学生能理解，教师的教学用语一定要用专业化的物理术语吗？

►该部分内容的重要性不仅在于将能量提前向学生渗透，也在于叙述物理知识过程的“白话”化，这样的叙述更帖近学生的认知。教材先给出能量、势能、动能三个概念，其中对能量仅给出个事例然后进行推演而得；对于势能则是给出了一个普遍的定义（相互作用的物体凭借其位置而具有的能量），也为后面的重力势能、弹性势能教学作了铺陈。►教学安排上一个课时，也可以考虑与第二节功相连上二课时。能量、势能、动能三个概念学生在初中就有了初步接触。想法►可安排些守恒事例。P611、伽伽利利略略斜斜面面实实验验2、摆摆动动3、滚滚摆摆4、过过山山车车2、功功►内容容与与原原教教材材的的安安排排基基本本相相同同。。但但更更突突出出力力对对物物体体做做功功的的直直观性性，，如如事事例例图图有有利利于于促促进进学学生生对对功功的的理理解解。。►同时时对对负负功功的的物物理理意意义义的的作作了了充充分分说说明明。。►对总功功如何何处理理教材材有文文字描描述，，无表表达式式，但但在例例题中中有相应的的示范范。力对雪橇想法对于““功””概念念的关关键是是能让让学生生体验验到力力与位位移成成一定定角度度时，，合力力与分分力等等效关关系和和合力力做功功与分分力做做的功功等效效关系系有不不同？？方法一：不足有点特殊，对合力与分力等效关系和合力做功与分力做的功等效关系有不同的体会，不深刻。力方向Flθ力方向上的位移l

cosθW=FlcosθW=Fcosθ·lFθlFcosθ寻找力力方向向上的的位移移力F对物体体做的的功可可以等等效为为两个个分力力做功功的代代数和和了。。也有总总功的的趋型型了。。FFlθ方法二二：从从功的的定义义出发发：即即先从从力和和物体体在力力方向向上发发生的的位移移着手手，然然后再再转化化到常常规的的力分分解方方法。。方法三三：再与学学生共共同商商讨对对于左左边问问题的的物体体所受受重力力和弹弹力做做功吗吗？造成既既成事事实：：当力力与物物体的的位移移垂直直时，，该力力对物物体不不做功功。1、先分分析简简单的的和特特殊的的力做做功情情形2、改变变教材材中的的分析析图情情境更更改为为一般般的理理想推推演情情景。。设想物物体先先在一一个水水平力力F（如5N）作用用下沿沿光滑滑水平平面运运动一一段位位移（（如l=1m）；然然后设设想物物体分分别在在另外外两个个力F1、F2（3N、4N）作用下下，分别别运动的的位移为为l1=0.6m、l2=0.8m；F1、F2互相垂直直且与F分别成37˚、53˚。如图。。俯视图WF=Fl=5JF1

37˚l1WF1=F1l=1.8JF

253˚l2WF2=F2l=3.2JF1

37˚l1F

253˚l2F

l（3）力F对物体所所做的功功相当于于力F1、F2对物体所所做功的的代数和和，而非非矢量运运算。（1）力F与F1、F2相当于合合力与分分力，运运算满足足平行四四边行定定则；（2）位移l与l1、l2相当于合合位移与与分位移移，运算算满足平平行四边边行定则则；Fl3、功率►新教材提提出了额额定功率率与实际际功率的的概念,同时在““说一说”“做做一做””板块中中，渗透透了瞬时时功率概概念。►与生活中中的汽车车换档等等问题挂挂钩，生生活化的的程度提提高了，，也可以提提高学生生的学习习兴趣。。►新教材没没有汽车车以恒定定功率启启动的问问题，但但有汽车车在额定定功率下工作的的习题。。我们在在处理时时没必要要再去补补充大量量的这类类习题，，以免人为为地加重重学生的的负担。。但要让学学生学会会如何进进行动态态分析，这也也是能力力要求之之一。►对于课后后的“做做一做””中的调调查，要要充分利利用这些些数据，，像其中中所叙述述的“功功率的大小与与机器（（或器具具）的效效能之间间的联系系”等。。想法关于功率率教学的的引入由于功率率概念在在学生头头脑中已已有一定定的认知知水平，，因此，，这节课课不太容容易引起起学生的的兴趣，，认为高高中对这这个概念念的学习习也不过过如此，，造成对对功率及及相关问问题的轻轻视，不不能很好好地去思思考。可可以考虑虑用实验验来引入入。如：（本实验验视频由由鄞州鄞鄞江中学学毛寅峰峰、沈斌斌老师设设计拍摄摄）4、重力势势能►新教材较较大篇幅幅且认真真分析了了重力做做功与路路径是否否有关的的问题。。►重力势能能的得出出也很自自然，不不象原教教材那么么生硬。。原教材新教材►有了重力力势能概概念后，，再讨论论重力做做功与重重力势能能关系、、重力势势能的相相对性、、重力势能能是物体体与地球球所组成成的系统统所共有有，那样样就显得得自然，，也便于于教学。。它随高度度的变化化而变化化，与势势能的特特征一致致想法关于重力力做功与与路径无无关的教教学►本节课很很详细地地去推演演重力做做功与路路径无关关，这样样做是想想有助于于学生形成严肃肃认真的的科学态态度，形形成他们们的“科科学素质质”。►在讨论物物体沿任任意路径径运动时时重力做做功的问问题时，，又一次次用到了了极限的思想想。经过过多次接接触，学学生对这这样的方方法应该该比较熟熟悉了，，如平均速度度与瞬时时速度、、平均加加速度与与瞬时加加速度及及后面要要学到的的向心加速度度的推演演等等。。►可以考虑虑让学生生观察并并思考教教材第59页的三个个图，并并让学生说说这这三个图图中所包包含的处处理物理理问题的的思路与与方法。。►利用课后后的说一一说重温温势能定定义。5、探究弹弹性势能能的表达达式►不要求学学生掌握握探究结结论►重力功与与重力势势能关系系的延伸伸；动能能定理的的铺垫►对“弹簧簧的弹性性势能跟跟哪些物物理量有有关”进进行猜想想►“变与不不变”思思想的拓拓展：从从速度变变化迁移移到力的的变化用图象处处理变化化过程的的累积效效果：由由根据v-t图象求匀匀变速运运动的位位移迁移移为根据据F-l图象求变变力的功功（主要是方方法迁移移）►经历一次次理论探探究过程程，根据据探究结结果来概概括物理理结论过程与方法本节课很很明确地地给出四四个探究究问题：：弹性势势能的表表达式可可能与哪哪几个物物理量有有关？、、弹簧的的弹性势势能与拉拉力所做做的功有有什么关关系？、、怎样计计算拉力力所做的的功？、、怎样计计算这个个求和式式？►既然重力力势能的的表达式式是通过过重力做做功的分分析得来来的，很很自然地地通过类类比会想想到通过过弹力做做功可以以得到弹弹性势能能的表达达式。vt0匀变速S=vt2/2力大小均均匀变化化W=？SvtWlF匀速时

S=vt恒力时

W=Fl(Fl

同向）类比式探探究方法法6、实验：：探究功功与速度度变化的的关系►本节的思思路是第第4、5节的继续续。►本节的数数据处理理遇到作作拟合曲曲线的技技巧，由由于事先先不知道功功W与速度v的关系，，需要进进行尝试试。用软软件（EXCEL)进行曲线线拟合来来年理会会方便得得多，应应该提倡倡。►不规定具具体的实实验步骤骤，但讲讲清思路路，在操操作技巧巧和数据处处理方面面给出提提示。这这样会使使学生既既有章法可循，，又有自自由创作作的空间间。►本节课有有明确的的三个板板块：探探究思路路、操作作技巧和和数据处处理。是是为下一一节动能能定理作作铺垫的的。想法关于功与与速度变变化关系系的问题题式探究究教学设设计片段段橡皮筋对对小车在在哪个阶阶段做功功？有形变到到恢复原原长过程程这个功能能不能测测量？如如何测量量？因是变力力不能直直接测量量，但可可以换个个方法，，用多条条橡皮筋筋的方法法，拉开开距离相相同。小车速度度如何测测量呢？？小车在运运动过程程中有哪哪些力对对它做了了功呢？？1、探究测测速度的的位置与与方法；；2、工具用用打点计计时器。。要平衡摩摩擦力，，使之等等效为只只有拉力力对小车车做功这种实验验方法较较为粗糙糙，且要要求小车车初速度度为零？？改进实验验方法，，用气垫垫导轨。。改成探探究滑块块所受重重力做的的功与滑滑块速度度的关系系。对所记录录的数据据如何处处理用图象法法试探W—v，W—v2，W—v3等可能的关系在一系列列问题式式探究和和师生互互动中，，体现了了对学生生处理问问题过程程中的““过程与与方法””、“技技能与思思维品质质”等能能力的隐隐性培养养。再次思考进行探究究教学要要有好的的探究点点，而有有效的问问题设计计则是很很好的探探究点来来源之一一。7、动能和和动能定定理►动能表达达式的得得出过程程：比较较符合现现在学生生学习物物理时获获得知识识的过程中对概概念的认认知过程程。►动能定理理放在重重力势能能、弹性性势能、、功与速速度变化化关系之之后，显显得顺畅畅了许多。。►例题有两两题，较较原教材材多了一一题，显显示动能能定理在在解决物物理问题题的重要性。►教材有意意突出了了过程与与方法，，如：对对动能的的描述、、对变力力或曲线线运动的处处理。很可能是具有特定意义的物理量8、机械能能守恒定定律►与原教材材相比，，新教材材将机械械能守恒恒定律及及应用并并为一节节，但习习题配置置与原教教材基本本相同。。►突出了动动能与势势能（重重力势能能、弹性性势能））之间的的相互转转化，泛泛化了机机械能内内的能的的形式的的可转换换性。►对守恒定定律的描描述更符符合实际际需求。。原教材：新教材：9、实验:验证机械械能守恒恒定律►要让学生生弄清楚楚测瞬时时速度的的道理。。特别要要引导学学生体会这种测测瞬时速速度的方方法与运运动学中中的差异异。►在实验方方法上作作了改进进1、要求用用天平测测出重物的质质量，以便计计算重物物的动能和势能能改变量量的具体体数值。。2、在选择择纸带时时，两个个位置的的选择与与第一、、二点间间的距离是是否接近近2mm、第一个个点是否否清晰无关了。►用气垫导导轨演示示机械能能守恒。►配置了课课后的““问题与与练习”。10、能量守守恒定律律与能源源►本节内从从是对原原教材的的深化与与拓展，，符合现现代社会人们对对能量审审视角度度。►可以考虑虑将本节节课设