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2019-2020年高中物理 《7.1 追尋守恒量》課前練習 新人教版必修2 【教學設計理念】 通過課堂教學，讓學生體驗科學探究過程，了解科學研究方法；增強創(chuàng)新意識和實驗能力，發(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情；促使學生進一步形成守恒的思想，使學生了解守恒思想的重要性。認識能量守恒思想對社會發(fā)展的影響，為形成科學世界觀和科學價值觀打下基礎。 【章節(jié)內容分析】 在老教材中，本章的教學流程主線是：先學習功的概念，再了解功和能的關系，然后學習能量的概念以及能量轉化過程中的規(guī)律。但實際上，在物理學的發(fā)展過程中，能量的概念幾乎是與人類對能量守恒的認識同步發(fā)展起來的，能量的概念之所以重要，就是因為它是個守恒量。守恒關系是自然界中十分重要的一類關系，我們強調方法的教育、觀念的教育，就要從中學時代開始加強學生對守恒關系的認識。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習的全過程。這實際上是還原了能量概念在科學史上本來的位置。 （一）知識與技能 【教學重點難點】 重點：對守恒思想的領會，對科學研究過程的體驗，對能量、動能、勢能等概念的理解。 【教學用具器材】 多媒體，鐵架臺，小球與細線，滾擺。 【教學過程設計】 (一)課前練習 1、寒假期間，鄰居的兩個小孩被你領進一個小房間里下棋。你關上房門外出辦事回來后，發(fā)現(xiàn)棋子散了一地。你帶領兩個孩子一起收拾棋子，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，兩個斜面的傾角都未知，試用我們學過的知識證明：小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H! 〈設計說明〉第1個問題選自浙江省編的《作業(yè)本》，本人認為是個非常經(jīng)典的守恒問題，所以拿來讓學生在新課之前先預熱一下，既有趣，又可以強化學生對新課的期待。 第2個問題也可以在新課中直接給出，不要求在課堂上進行證明，只是關注一下：用牛頓定律與運動學知識，是可以進行證明的，然后馬上提出如果斜面是曲面的問題。但在課堂上，學生可能會有一種想要證明的沖動，這會使下面的課堂過程難以順利的進行下去。而作為課前練習，由于是針對著名的“伽利略斜面理想實驗”的問題，又是利用已學的牛頓定律與運動學知識，學生運用已掌握的知識和方法解決著名的問題應該是有興趣的。再說，讓學生事先證明過之后，課堂上提出“小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H”時，學生心里也更踏實了。 (二)課的引入 提出課前練習中的第1個問題，學生說出自己的答案：“支撐我繼續(xù)尋找下去的信念是：棋子的個數(shù)是不變的，是守恒的?！? 給出以下問題： 1、一個采購員，帶著1000元現(xiàn)金到一些商店采購了幾樣物品，但未即時把購買每件物品所用的錢記在筆記本上，回單位報帳時，從口袋時搯出了6張發(fā)票，合計金額為650元，而剩下的現(xiàn)金只有280元。你認為他將會去做什么？促使他去這樣做的依據(jù)是什么？ 〈設計說明〉這里不要在學生提出采購員“可能要做哪些事情”上消耗時間，要很快地轉入后一個話題，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該不變”。設計本問題的意圖是滲透“守恒”思想，同時對后面將要發(fā)現(xiàn)的“伽利略斜面理想實驗”中的小球運動過程中“存在某種不變的因素”起到暗示作用。最終還要讓學生意識到自然界中可能存在著許多種守恒的因素。 2、在研究運動和力的關系時，伽利略曾用“斜面理想實驗”說明小球在不受摩擦等阻力的理想條件下，小球將在水平面上永遠運動下去，他的依據(jù)是什么？ 〈設計說明〉復習已學過的伽利略的“理想實驗”研究方法，通過學生回憶或教師提示，回想起伽利略的依據(jù)是小球總要上升到原來的高度，教師還可以用風趣的語言來描述這個“伽利略小球”是有某種 “靈性”的小球，是“有記憶”、“有愿望”的小球，當它從斜面滾到水平面上時，總是“想著”回到原來的高度，當前方存在上傾的斜面時，小球的“愿望”得以實現(xiàn)，如果一直都是水平面，那么小球就一直帶著這個“想要”回到原來高度的“愿望”一直運動下去……但是這些說法都不是物理學的語言，在物理學中，這一事實被說成是“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，兩個斜面的傾角都未知， （1）能不能用我們學過的什么知識求出小球到達在各個位置的運動情況？你能證明小球滾上斜面B的最大高度也一定等于H嗎？ （2）如果兩個斜面是曲面呢？ 〈設計說明〉可課前讓學生先研究第一個問題的后一問。第二問有難度，教科書中并沒有提出這個問題，但作為一個難題，讓學生難住了，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)學生更強的求知欲。 可以想象，偉大的牛頓正是在研究這類問題時發(fā)明了微積分的，也許正因為牛頓有非常好的數(shù)學天賦，反而使他沒有發(fā)現(xiàn)更簡單的解決問題的方法——一個神奇的規(guī)律——能量守恒！ 本問題的關注點是：小球在整個運動過程中處于各個位置時“是否始終存在某種不變因素？”