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1、2022年高中物理人教版必修2教案：第七章 機械能守恒定律 第1節(jié) 追尋守恒量__能量1 課標要求 ?學習水平為理解 教學目標 知識 與能力 1、了解“追尋守恒量”這一物理學的基本觀點和思想； 2、知道動能和勢能的概念； 3、會分析生活中有關機械能轉化的問題； 過程 與方法 1、體會伽利略斜面實驗的思想方法，了解能量概念的引入過程；2、體會“追尋守恒量”這種變化之中抓不變的研究策略； 情感態(tài)度價值觀 1、通過“追尋守恒量”，使學生領會尋找守恒量是科學研究的重要思想方法，初步樹立能量轉化與守恒的觀點； 2、通過展示生活中的一些物理現(xiàn)象，使學生進一步體會能量守恒的普遍性

2、； 教材分析 重點 了解動能和勢能的概念，在動能和勢能的轉化過程中體會能量守恒 難點 認識到守恒是自然界的重要規(guī)律 教學設計 教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 設計意圖 一、引入新課 1、守恒的含義 2、守恒的普遍性

3、 二、新課教學 1、分析伽利略斜面實驗 2、能量概念 3、動能和勢能

4、 4、能量守恒的應用

5、 三、課堂小結 介紹本節(jié)課的學習任務和學習目標。 提出問題： “守”是什么意思？“恒”是什么意思？兩個字組成的“守恒”一詞應是什么意思？“守恒量”又是什么意思？ 小結：“守恒”意為保持不變，“守恒量”也就是保持不變的量。 案例1：放學后，兩個小孩在家中下象棋。下完棋后，當他們收拾象棋時，忽然發(fā)現(xiàn)少了3顆棋子，他們找啊找，發(fā)現(xiàn)門后有1顆，墻角有1顆，但還是少1顆。他們不放棄，繼續(xù)尋找，終于在地毯下找到了最后1顆棋子。 問題：支撐兩個小孩能夠堅持找到最后1顆棋子的信念是什么？ 小結：棋子的總數(shù)是不變的，我們可以說棋子

6、的數(shù)量是守恒的。 案例2：自來水公司抄表員最近發(fā)現(xiàn)，某小區(qū)一單元樓的自來水管道的總表讀數(shù)和各住戶家中分表讀數(shù)總和不一致。對于這個問題，你有什么想法？ 問題：支撐你們提出這些想法的依據(jù)是什么？ 小結：流過管道總表的水的總體積和單元樓內消耗的水的總體積是守恒的。 案例3：裝有沙子的A、B兩個小燒杯，將A中的沙子再倒入B中一些。兩個燒杯A、B和沙子的總質量如何變化？ 問題：支撐你們有這種想法的依據(jù)是什么？ 小結：在上述過程中，A燒杯和杯中沙子的總質量減少，B燒杯和杯中沙子的總質量增加，但A、B兩燒杯和沙子的總質量是守恒的。 案例4：化學反應方程式

7、 問題：我們依據(jù)什么來配平化學方程式？ 小結：我們需要根據(jù)原子數(shù)守恒、電荷守恒來配平化學反應方程式。 總結：由此可見，事物在變化過程中，某些量總是保持不變的，這種現(xiàn)象叫做守恒。守恒現(xiàn)象在生活中是普遍存在的。 問題：那我們?yōu)槭裁匆穼な睾懔磕兀? 介紹諾貝爾物理學獎獲得者、德國物理學家勞厄的名言：物理學的任務是發(fā)現(xiàn)普遍的自然規(guī)律。因為這樣的規(guī)律的最簡單的形式之一表現(xiàn)為某種物理量的不變性，所以對于守恒量的尋求不僅是合理的，而且也是極為重要的研究方向。 小結：自然界中物質千變萬化，但這種變化是有規(guī)律的，守恒現(xiàn)象就是自然界中是普遍存在的一種客觀規(guī)律，物理學的研究任務

8、就是要發(fā)現(xiàn)物質運動變化的規(guī)律性，而尋找守恒量也就是物理學研究的一個重要方向，我們在學習物理過程中追尋守恒量既是十分重要的，又是十分必要的。 課件展示伽利略斜面實驗。 問題：請描述小球從左側斜面高度h處靜止釋放后，如何運動？ 問題：小球從A到O，再從O到B，高度h和速度v如何變化？ 問題：小球從A到O過程中，高度h降低，速度v增加；從O到B過程中，高度h升高，速度v減??；到達右側高度hˊ與左側高度h什么關系？ 問題：為什么小球到達右側高度 hˊ和左側高度h相同，什么條件下才相同？ 問題：在斜面是光滑的條件下，小球能夠到達

9、相同高度。如果我們將右側斜面的傾角減小，讓右側斜面平緩一些，小球到達的最大高度還同左側高度一樣嗎？ 問題：小球在光滑的斜面上似乎記得原來自己的高度一樣，不過“記得”兩個字不是物理語言。小球在運動過程中，它的高度h和速度v之間存在著怎樣的關系？ 問題：小球在運動過程中，它的高度h和速度v此消彼長，這其中是否存在著某個守恒量呢？ 問題：高度h守恒嗎？為什么？ 問題：速度v守恒嗎？為什么？ 問題：高度h和速度v之和守恒嗎？為什么？ 問題：h和v的單位不同，不能直接相加，因此它們的和不守恒。既然這樣，是不是h和v背后隱藏著某個量，它同h和v的

10、某種形式有關，是守恒量呢？這個守恒量是什么呢？ 問題：回憶一下初中時候我們分析伽利略斜面實驗，那時候我們提過，與小球高度h和速度v有關的量分別是什么來著？ 問題：與小球高度h有關的是重力勢能，與速度v有關的是動能，它們是能量的兩種存在形式，前面高度h和速度v背后隱藏的守恒量就是能量，你能給出能量的概念嗎？ 展示諾貝爾物理學獎獲得者、美國物理學家費曼的名言：有一個事實，如果你愿意，也可以說一條定律，支配著至今所知的一切自然現(xiàn)象……這條定律稱做能量守恒定律。它指出某一個量，我們把它稱為能量，在自然界經歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念…

11、… 小結：能量是一個非常抽象的概念，它是伴隨人類對能量守恒的認識同步發(fā)展起來的。伽利略斜面實驗中已經蘊含著能量的概念，但伽利略、以及后來的牛頓都沒有提出能量的概念。 展示高高堆起來的巨石和高速行駛的賽車圖片。 問題：巨石和賽車所具有的能量分別是什么？ 問題：我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫勢能；物體由于運動而具有的能量叫動能。 問題：常見的勢能有重力勢能，如巨石和小球憑借其高度而具有的勢能，此外，還有一種勢能，當我們將彈簧拉伸或壓縮，彈簧具有的勢能叫什么勢能？ 小結：動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱機械能，各種能量之間是可以相互轉化的，但在轉化過程中，能量的總量是守恒的。

12、 問題：分析伽利略斜面實驗中，小球從A到O，從O到B能量是如何轉化的？ 小結：在理想斜面實驗中，斜面是光滑的，小球從左側斜面高度h處靜止釋放，A點具有最大重力勢能，動能為零；從A到O，重力勢能減小，動能增加，O點具有最小重力勢能，最大動能；從O到B，重力勢能增加，動能減小，B點具有最大重力勢能，動能為零，整個過程中機械能守恒。 問題： 若伽利略斜面不是光滑的，小球從左側斜面高度h處滾下，還能到達右側斜面高度h處嗎？機械能還守恒嗎？ 問題：既然機械能不守恒，機械能減小了，那減小的機械能跑哪兒去了呢？ 問題：除了機械能、內能外，自然界還存在著哪些形式的能量呢

13、？ 小結：由于小球和斜面之間的摩擦，以及空氣阻力的影響，小球部分機械能轉化成了內能，機械能雖然不守恒，但總能量仍然是守恒的。因此，能量守恒依然是成立的，同時根據(jù)能量守恒定律，我們還可以用來發(fā)現(xiàn)新的能量存在形式和新物質。 應用1：小球“碰鼻”游戲 將一個小鐵球用細繩懸掛在黑板上，讓一個勇敢的學生將小鐵球拉到鼻尖處靜止釋放，其他學生觀察小鐵球的運動情況以及在小鐵球擺回來時該學生的反應。 　　　　　 問題：小球在擺動過程中，參加游戲同學是否安全？為什么會這樣？ 小結：在小球運動過程中，忽略空氣阻力影響下，小球的動能和勢能相互轉化，機械能守恒，小球擺回來的最高點不會超

14、過起始高度。由于空氣阻力的影響，小球擺回來的高度肯定沒有原來的高度高，因此，參與游戲的同學是安全的。 應用2：播放一段游樂場過山車運動的情景片段，讓學生觀看。 問題：過山車沿軌道向軌道最高點運動過程中，以及從軌道最高點向軌道最低點運動過程中，能量如何轉化？ 問題：考慮到實際軌道并不是光滑的，過山車在上述運動過程中能量如何轉化？ 小結：過山車運動過程中動能和重力勢能相互轉化，如果考慮到過山車和軌道之間的摩擦，動能、重力勢能和內能之間發(fā)生能量轉化，但總能量守恒。 應用3：展示一幅行星繞太陽運行的Gif動態(tài)圖片。 問題：行星繞日運動，行星在近日點和

15、遠日點哪個位置速度大？ 問題：行星在近日點速度大，動能大；在遠日點速度小，動能??；從遠日點到近日點運動動能增加，從近日點到遠日點動能減小，增加的動能是由什么能轉化而來的，減小的動能又轉化成了什么能？ 小結：行星繞日運行，伴隨著動能和引力勢能的轉化，行星從遠日點到近日點運動，引力勢能轉化為動能，引力勢能減小，動能增加；從近日點到遠日點運動，動能轉化為引力勢能，動能減小，引力勢能增加，但機械能守恒。 應用4：展示一幅弓箭手拉弓射箭的Gif動態(tài)圖片。 問題：被拉伸的弓箭具有什么能？當弓箭被射出去過程中，能量如何轉化？ 小結：發(fā)生形變的弓箭具有彈性勢能，弓箭被射出去過程中，彈性勢

16、能轉化為動能，總能量守恒。 應用5：播放一段有關潭柘寺“怪坡”的新聞視頻片段。 問題：關閉發(fā)動機的汽車，沿怪坡的低處從靜止開始往高處運動，重力勢能如何變化？動能如何變化？機械能如何變化？ 問題：汽車自動向坡頂運動，機械能增加，違反了能量守恒定律。如何解釋這一現(xiàn)象？ 小結：“怪坡”所謂的下坡路是個假象，實際上汽車所在的下坡路實為上坡路，汽車空擋是從“怪坡”的高處向低處運動，并沒有違反能量守恒定律。 對本堂課的學習內容進行小結。 總結：同學們從小開始，就已經在生活中逐步認識體會到了數(shù)量守恒、體積守恒和質量守恒等守恒現(xiàn)象，隨著認識的深入，今天又認識到了更抽象的能量守恒現(xiàn)象。能

17、量的轉化和守恒定律是自然界普遍遵循的重要基本規(guī)律，今后，同學們在分析解決實際物理問題過程中，應積極利用能量轉化和守恒的觀點來思考問題。 問題：不同形式的能量之間可以相互轉化，但轉化過程又是通過什么方式來完成的呢？ 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，各抒己見，給出各種想法。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回

18、答問題。 回憶伽利略理想斜面實驗。 積極思考，提問學生回答問題。 積極思考，回答問題。 積極回答問題。 積極回答問題。 積極回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考。 積極回答問題。 積極回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考。 全班大聲朗讀費曼的名言。

19、 積極思考，回答問題。 積極回答 積極思考，提問學生回答問題。 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 積極參與，觀察同學仔細觀看，回答問題。 積極回答問題。 認真觀看 積極思考，回答問題。 積極思考，回答問題。 回憶開普勒行星運動定律。 積極回答問題。 積極思考，回答問題。

20、 認真觀察圖片。 積極思考，回答問題。 認真觀看。 積極回答問題。 積極思考，回答問題。 首先弄清“守恒量”的字面含義，明確“追尋守恒量”的學習任務。 展示生活中的一些守恒關系的案例，使學生體驗守恒的普遍性。 根據(jù)建構主義理論，學生在對生活案例的認識過程中完善自己對守恒量的認知結構。 使學生體會生活中數(shù)量的守恒。 使學

21、生體會生活中體積的守恒。 使學生體會生活中質量的守恒。 使學生體會化學中原子數(shù)和電荷的守恒。 引用物理學家勞厄的名言，強調追尋守恒量的重要性和必要性。 精確描述伽利略理想斜面實驗，經歷發(fā)現(xiàn)能量守恒的過程。 使學生領會能量的概念。

22、 激發(fā)學生的興趣，利用實驗說明小球運動的最高點不會超過起始高度，加深學生對能量守恒的直觀認識，在游戲中體驗能量守恒。 密切聯(lián)系學生生活，感受游戲中能量的守恒。 使學生領會行星繞日運動過程中機械能守恒。 使學生領會彈性勢能和動能之間的轉化過程，機械能守恒。

23、 在分析實際問題過程中，強化學生對能量守恒正確性的認識。 為功的學習埋下伏筆。 板書 設計 §7.1 追尋守恒量 能量：某種守恒量，變中有恒 動能：物體由于運動而具有的能 勢能：物體憑位置而具有的能 各種能量可相互轉化 作業(yè) 預習7.2節(jié)功 課后 反思 1、伽利略理斜面實驗，雖然以前做過，但起碼應當利用flash動畫展示一下小球運動的動態(tài)過程，這樣才能更加直觀地為能量概念的得出創(chuàng)造更加有效的教學情境。 2、課堂總結時，由于緊張，沒有按照教學設計，提出事前設計好的問題，為功的教學做好鋪墊。 3、今后教學過程中，要精煉教學語言，留出適當時間，讓學生自主提出生活中有關能量守恒的實例，并對其進行分析，這樣才能有效檢驗學生對能量守恒是否深刻領會。