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2019-2020年高中物理 《7.1 追尋守恒量》課前練習(xí) 新人教版必修2 【教學(xué)設(shè)計(jì)理念】 通過課堂教學(xué)，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程，了解科學(xué)研究方法；增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γl(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情；促使學(xué)生進(jìn)一步形成守恒的思想，使學(xué)生了解守恒思想的重要性。認(rèn)識(shí)能量守恒思想對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，為形成科學(xué)世界觀和科學(xué)價(jià)值觀打下基礎(chǔ)。 【章節(jié)內(nèi)容分析】 在老教材中，本章的教學(xué)流程主線是：先學(xué)習(xí)功的概念，再了解功和能的關(guān)系，然后學(xué)習(xí)能量的概念以及能量轉(zhuǎn)化過程中的規(guī)律。但實(shí)際上，在物理學(xué)的發(fā)展過程中，能量的概念幾乎是與人類對(duì)能量守恒的認(rèn)識(shí)同步發(fā)展起來的，能量的概念之所以重要，就是因?yàn)樗莻€(gè)守恒量。守恒關(guān)系是自然界中十分重要的一類關(guān)系，我們強(qiáng)調(diào)方法的教育、觀念的教育，就要從中學(xué)時(shí)代開始加強(qiáng)學(xué)生對(duì)守恒關(guān)系的認(rèn)識(shí)。根據(jù)這樣的思想，新教材把守恒思想的提出放到了具體的能量概念之前，并把它滲透在能量學(xué)習(xí)的全過程。這實(shí)際上是還原了能量概念在科學(xué)史上本來的位置。 （一）知識(shí)與技能 【教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】 重點(diǎn)：對(duì)守恒思想的領(lǐng)會(huì)，對(duì)科學(xué)研究過程的體驗(yàn)，對(duì)能量、動(dòng)能、勢能等概念的理解。 【教學(xué)用具器材】 多媒體，鐵架臺(tái)，小球與細(xì)線，滾擺。 【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】 (一)課前練習(xí) 1、寒假期間，鄰居的兩個(gè)小孩被你領(lǐng)進(jìn)一個(gè)小房間里下棋。你關(guān)上房門外出辦事回來后，發(fā)現(xiàn)棋子散了一地。你帶領(lǐng)兩個(gè)孩子一起收拾棋子，把棋子在盒子里排放整齊后，發(fā)現(xiàn)還缺少6顆。你們一起找啊找，門后有1顆，墻角有1顆，杯子里面也有1顆，還有3顆就是找不到。但是你們還是繼續(xù)找，地毯下又找到了2顆。最后一顆在哪里呢？你發(fā)現(xiàn)窗戶打開著，探出頭一看，草地上還有一顆！ 支撐你們繼續(xù)尋找的信念是什么？　　　　　 2、如右圖所示，小球從斜面A上距地面高度為H處滾下來，又滾上斜面B，若地面和斜面都是光滑的，兩個(gè)斜面的傾角都未知，試用我們學(xué)過的知識(shí)證明：小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H! 〈設(shè)計(jì)說明〉第1個(gè)問題選自浙江省編的《作業(yè)本》，本人認(rèn)為是個(gè)非常經(jīng)典的守恒問題，所以拿來讓學(xué)生在新課之前先預(yù)熱一下，既有趣，又可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)新課的期待。 第2個(gè)問題也可以在新課中直接給出，不要求在課堂上進(jìn)行證明，只是關(guān)注一下：用牛頓定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，是可以進(jìn)行證明的，然后馬上提出如果斜面是曲面的問題。但在課堂上，學(xué)生可能會(huì)有一種想要證明的沖動(dòng)，這會(huì)使下面的課堂過程難以順利的進(jìn)行下去。而作為課前練習(xí)，由于是針對(duì)著名的“伽利略斜面理想實(shí)驗(yàn)”的問題，又是利用已學(xué)的牛頓定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，學(xué)生運(yùn)用已掌握的知識(shí)和方法解決著名的問題應(yīng)該是有興趣的。再說，讓學(xué)生事先證明過之后，課堂上提出“小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H”時(shí)，學(xué)生心里也更踏實(shí)了。 (二)課的引入 提出課前練習(xí)中的第1個(gè)問題，學(xué)生說出自己的答案：“支撐我繼續(xù)尋找下去的信念是：棋子的個(gè)數(shù)是不變的，是守恒的?！? 給出以下問題： 1、一個(gè)采購員，帶著1000元現(xiàn)金到一些商店采購了幾樣物品，但未即時(shí)把購買每件物品所用的錢記在筆記本上，回單位報(bào)帳時(shí)，從口袋時(shí)搯出了6張發(fā)票，合計(jì)金額為650元，而剩下的現(xiàn)金只有280元。你認(rèn)為他將會(huì)去做什么？促使他去這樣做的依據(jù)是什么？ 〈設(shè)計(jì)說明〉這里不要在學(xué)生提出采購員“可能要做哪些事情”上消耗時(shí)間，要很快地轉(zhuǎn)入后一個(gè)話題，得出采購員的思想依據(jù)是“現(xiàn)金與花出去的錢的總量應(yīng)該不變”。設(shè)計(jì)本問題的意圖是滲透“守恒”思想，同時(shí)對(duì)后面將要發(fā)現(xiàn)的“伽利略斜面理想實(shí)驗(yàn)”中的小球運(yùn)動(dòng)過程中“存在某種不變的因素”起到暗示作用。最終還要讓學(xué)生意識(shí)到自然界中可能存在著許多種守恒的因素。 2、在研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系時(shí)，伽利略曾用“斜面理想實(shí)驗(yàn)”說明小球在不受摩擦等阻力的理想條件下，小球?qū)⒃谒矫嫔嫌肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，他的依據(jù)是什么？ 〈設(shè)計(jì)說明〉復(fù)習(xí)已學(xué)過的伽利略的“理想實(shí)驗(yàn)”研究方法，通過學(xué)生回憶或教師提示，回想起伽利略的依據(jù)是小球總要上升到原來的高度，教師還可以用風(fēng)趣的語言來描述這個(gè)“伽利略小球”是有某種 “靈性”的小球，是“有記憶”、“有愿望”的小球，當(dāng)它從斜面滾到水平面上時(shí)，總是“想著”回到原來的高度，當(dāng)前方存在上傾的斜面時(shí)，小球的“愿望”得以實(shí)現(xiàn)，如果一直都是水平面，那么小球就一直帶著這個(gè)“想要”回到原來高度的“愿望”一直運(yùn)動(dòng)下去……但是這些說法都不是物理學(xué)的語言，在物理學(xué)中，這一事實(shí)被說成是“有某一量是守恒的”。 3、如右圖所示，小球從斜面A上距地面高度為H處滾下來，又滾上斜面B，若地面和斜面都是光滑的，兩個(gè)斜面的傾角都未知， （1）能不能用我們學(xué)過的什么知識(shí)求出小球到達(dá)在各個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)情況？你能證明小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H嗎？ （2）如果兩個(gè)斜面是曲面呢？ 〈設(shè)計(jì)說明〉可課前讓學(xué)生先研究第一個(gè)問題的后一問。第二問有難度，教科書中并沒有提出這個(gè)問題，但作為一個(gè)難題，讓學(xué)生難住了，或者是讓他們覺得要用微元法求解太繁瑣，從而引出是否存在其他解決問題的捷徑的問題，可以激發(fā)學(xué)生更強(qiáng)的求知欲。 可以想象，偉大的牛頓正是在研究這類問題時(shí)發(fā)明了微積分的，也許正因?yàn)榕ｎD有非常好的數(shù)學(xué)天賦，反而使他沒有發(fā)現(xiàn)更簡單的解決問題的方法——一個(gè)神奇的規(guī)律——能量守恒！ 本問題的關(guān)注點(diǎn)是：小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中處于各個(gè)位置時(shí)“是否始終存在某種不變因素？”