2019-2020年高中物理 《7.1 追尋守恒量》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理 《7.1 追尋守恒量》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修2 (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(yùn)動而具有的能量叫動能。 5、能分析生活中涉及機(jī)械能轉(zhuǎn)化的問題。 。【教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】 重點(diǎn):對守恒思想的領(lǐng)會,對科學(xué)研究過程的體驗(yàn),對能量、動能、勢能等概念的理解。 【教學(xué)用具器材】 多媒體,鐵架臺,小球與細(xì)線,滾擺。 【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】 (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(guān)系,人們還可用它預(yù)見一些簡單事物的未來!但是牛頓定律在解決實(shí)際問題時是否遇到困難?物理學(xué)產(chǎn)生于對自然現(xiàn)象的研究,也要能運(yùn)用于對自然現(xiàn)象的研究,可是自然界的運(yùn)動千變?nèi)f化,如果都用牛頓定律來研究,有時存在很大的困難,我們現(xiàn)在就開始尋找新的解決問題的捷徑吧。 二、初步猜想與實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證” 你對剛才的問題有什么猜想?你能證明這一猜想嗎? 學(xué)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(xué)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(shí)驗(yàn)的動畫 〈設(shè)計(jì)說明〉用微元法證明的過程在本節(jié)課中沒必要進(jìn)行,學(xué)生有這個思路就可以了,本節(jié)課的主要任務(wù)在于產(chǎn)生創(chuàng)新思維——追尋守恒量。 演示:由于實(shí)際的斜面(曲面)存在摩擦阻力,實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以達(dá)到比較理想的程度,我們可以用類似的實(shí)驗(yàn)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(xué)生可能回答:高度不變,或說高度守恒。 三、設(shè)置疑點(diǎn) 教師引導(dǎo):這一說法只是關(guān)注小球在整個運(yùn)動過程中的初、末兩個狀態(tài),實(shí)際上小球在整個運(yùn)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(diǎn)1——小球運(yùn)動過程中的什么因素是守恒的? 〈設(shè)計(jì)說明〉這個探究點(diǎn)是教材中沒有提及的,是教材內(nèi)容的一個拓展點(diǎn)或者說是一個加探點(diǎn),經(jīng)教學(xué)實(shí)踐,許多學(xué)生由衷地感嘆說:物理學(xué)怎么這樣有趣!分析來分析去的居然發(fā)現(xiàn)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(lián)系起來的! 學(xué)生小組活動: 〈設(shè)計(jì)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(xiàn)金與所花的錢之和應(yīng)該等于起初所帶的錢,其實(shí)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(yīng)抓住一些恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)進(jìn)行引導(dǎo),否則很可能得不到比較理想的探究結(jié)果。不過在學(xué)生探究過程中,教師不要動不動就“橫加干涉”,要把握好引導(dǎo)的度。 學(xué)生經(jīng)探究發(fā)現(xiàn):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(zhuǎn)化?似乎存在一個什么不變的因素? 在較短時間內(nèi),若沒有學(xué)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(shù)學(xué)生表現(xiàn):?) 〈設(shè)計(jì)說明〉學(xué)生已經(jīng)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(xué)生再次提出這一想法,目的是讓學(xué)生提出疑義,同時激發(fā)他們產(chǎn)生更深入層次的靈感——“高度”與“速度”以某種方式加起來應(yīng)該是守恒的——這實(shí)際上已經(jīng)為本章第八節(jié)“機(jī)械能守恒定律”的教學(xué)做好了鋪墊。 關(guān)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(jìn)行轉(zhuǎn)化? 〈設(shè)計(jì)說明〉從“加起來守恒”的思想,變成“相互轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換的過程,需要在設(shè)計(jì)問題時做一些鋪墊。后一問就是為此而設(shè)計(jì)的。 學(xué)生繼續(xù)探究:…… 教師視學(xué)生的進(jìn)展情況,必要時可進(jìn)行如下思路的引導(dǎo),這些引導(dǎo)遵循一定的思維邏輯關(guān)系,使思維一步一步地逼近目標(biāo): 參考引導(dǎo)1:人們在研究某些復(fù)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(lián)系到同一類物理量上去? 參考引導(dǎo)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(xué)研究的常用方法。 參考引導(dǎo)3:根據(jù)我們已學(xué)的物理知識,高度可以聯(lián)系到位移量上去,而位移與速度是否存在某種聯(lián)系? 參考引導(dǎo)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(lián)系”應(yīng)該可以用等式(公式)來表達(dá),如果存在這種等式,那這個等式的兩邊所對應(yīng)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(guān)系的? 學(xué)生探究結(jié)果的演進(jìn): ……v22-v12=2ax…… ……小球從靜止開始運(yùn)動,有v2=2ax…… ……在斜面上有v2=2gh…… ……進(jìn)一步猜想: 2gh與v2之和是守恒的…… 教師贊揚(yáng):非常好!這個猜想是否合理,我們以后有機(jī)會再研究,但至少我們已經(jīng)有了一個創(chuàng)新的想法。 五、了解科學(xué)家的研究結(jié)果 科學(xué)發(fā)展到今天,人們發(fā)現(xiàn),一切變化無論屬于什么運(yùn)動形式,反映什么樣的物質(zhì)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(xué)家們是怎樣研究這個守恒規(guī)律的?現(xiàn)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(jī)械能) ②當(dāng)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(zhuǎn)化來轉(zhuǎn)化去,但并未丟失。) 六、聯(lián)系生活實(shí)際與解題應(yīng)用 舉出生活中的一個例子,說明不同形式的機(jī)械能之間可以相互轉(zhuǎn)化。你的例子是否向我們提示,轉(zhuǎn)化過程中能的總量保持不變? 學(xué)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(dá)到一定的高度……。 演示:滾擺實(shí)驗(yàn) 教師:通過本章節(jié)的學(xué)習(xí),同學(xué)們將會發(fā)現(xiàn),有了能量觀念,在解決某些力學(xué)問題時,常常會給我們帶來驚喜! 七、重要探究點(diǎn)2——造成能量轉(zhuǎn)化的原因是什么? 〈設(shè)計(jì)說明〉這個內(nèi)容也是教材中沒有提及的。但是,關(guān)于“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”的問題,學(xué)生通過初中學(xué)習(xí)是知其而不知其所以然,當(dāng)學(xué)了動能定理后,有些學(xué)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(nèi)容不多的情況下,讓學(xué)生討論一下造成勢能和動能相互轉(zhuǎn)化的原因,從而對“功是能量轉(zhuǎn)化的原因”,直到后來得出“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”打下基礎(chǔ)。再說,在接下來的一節(jié)課就要學(xué)習(xí)功的計(jì)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(fù)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(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識到引入能量概念的重要性,同時也產(chǎn)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(zhuǎn)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(xué)生:初中學(xué)過,是因?yàn)橛辛Γㄖ亓Γ┳龉Α? 教師:為什么有力做功能使勢能和動能發(fā)出轉(zhuǎn)化?僅憑對初中知識的記憶來研究高中問題是不夠的,現(xiàn)在還是根據(jù)剛學(xué)的高中知識來一步一步地推理分析吧! 小組討論:…… 學(xué)生A:是因?yàn)橛兄亓Φ淖饔?,如果沒有重力的作用,小球不會滾下來,勢能就不會變。 學(xué)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(xué)生C:小球不一定要放在斜面上,剛才實(shí)驗(yàn)中的擺球,其勢能和動能也能相互轉(zhuǎn)化。 學(xué)生D:小球從空中自由下落時,勢能也轉(zhuǎn)化為動能。 學(xué)生歸納:當(dāng)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(dāng)重力有做功時,勢能和動能相互轉(zhuǎn)化。 教師:很好!大家發(fā)現(xiàn)了勢能和動能之間的相互轉(zhuǎn)化,需要通過重力做功來實(shí)現(xiàn)。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(xué)生E:動能增加,而勢能不減小,是因?yàn)橥屏ξ矬w做功,能量來源于施加推力的物體。 教師:看來,能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移可能是通過重力做功實(shí)現(xiàn)的,也可能是通過其他力做功實(shí)現(xiàn)的,總之,為了定量地表示各種能量以及這些能量的轉(zhuǎn)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(jié)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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