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1、高中物理必修高中物理必修第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 教材和案例分析教材和案例分析一、机械能守恒定律教材分析一、机械能守恒定律教材分析二、机械能守恒定律教学建议二、机械能守恒定律教学建议三、机械能守恒定律案例分析三、机械能守恒定律案例分析一、机械能守恒定律教材分析一、机械能守恒定律教材分析1.1.新、旧教材章节结构对比新、旧教材章节结构对比 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 1 1 追寻守恒量追寻守恒量 2 2 功功 3 3 功率功率 4 4 重力势能重力势能 5 5 探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式 6 6 实验：探究功与物体速度变化实验：探究功与物体速度变化
2、的关系的关系 7 7 动能和动能定理动能和动能定理 8 8 机械能守恒定律机械能守恒定律 9 9 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律 10 10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 第八章第八章 机械能机械能 一、功一、功 二、功率二、功率 三、功和能三、功和能 四、动能四、动能 动能定理动能定理 五、重力势能五、重力势能 六、机械能守恒定律六、机械能守恒定律 七、机械能守恒定律的应用七、机械能守恒定律的应用* *八、伯努利方程八、伯努利方程 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律新新原原 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 1 1 追寻守恒量追寻守恒量 2
3、2 功功 3 3 功率功率 4 4 重力势能重力势能 5 5 探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式 6 6 实验：探究功与物体速度变化实验：探究功与物体速度变化的关系的关系 7 7 动能和动能定理动能和动能定理 8 8 机械能守恒定律机械能守恒定律 9 9 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律 10 10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 第八章第八章 机械能机械能 一、功一、功 二、功率二、功率 三、功和能三、功和能 四、动能四、动能 动能定理动能定理 五、重力势能五、重力势能 六、机械能守恒定律六、机械能守恒定律 七、机械能守恒定律的应用七、机械能守恒定律的应用* *八
4、、伯努利方程八、伯努利方程 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律新新原原 原教材以原教材以 “功是能量转化的量度功是能量转化的量度”结论为基础展开对动能、重力势能的探讨；结论为基础展开对动能、重力势能的探讨； 新教材在了解重力势能和弹性势能的基础上，从实验和理论两方面探究功与物新教材在了解重力势能和弹性势能的基础上，从实验和理论两方面探究功与物体速度变化的关系，得出动能和动能定理的表达式；功能关系是逐步渗透的。体速度变化的关系，得出动能和动能定理的表达式；功能关系是逐步渗透的。 新教材增加新教材增加“探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式”，但对结论不作要求。，但对结论不作要求。
5、一、机械能守恒定律教材分析一、机械能守恒定律教材分析1.1.新、旧教材章节结构对比新、旧教材章节结构对比2.2.新教材总体特点新教材总体特点 知识结构基本相同，新增加的内容给学生提供了知识结构基本相同，新增加的内容给学生提供了一些探究与体验的机会，体现了新课程所倡导的一些探究与体验的机会，体现了新课程所倡导的探究发现和合作学习探究发现和合作学习的教学理念的教学理念。 重视重视“过程过程”目标的落实和目标的落实和“情感情感”目标的体现目标的体现 新教材在文字处理和插图的选择上更趋向于新教材在文字处理和插图的选择上更趋向于生活生活化、通俗化。化、通俗化。新教材中，机械能部分内容为什么会是这样的一个
6、结构新教材中，机械能部分内容为什么会是这样的一个结构? ?旧教材的知识结构旧教材的知识结构： 但是，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。 能量的概念之所以重要，是因为它是一个自然界中十分重要的守恒量。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。新教材的知识结构新教材的知识结构体验：体验：。 显然，新、旧教材相比，新教材中的处理方法，更加符合学生的认识规律，使知识的托出更自然、更和谐。也更符合物理学发展的历史事实。对学生来说，这样的处理，作为一种学习资源，在其分析处理实际问题时的可借鉴性也更强。因此，把“寻找守恒量”作为
7、本章的开篇内容是很有意义的。一、第七章一、第七章 机械能守恒定律教材分析机械能守恒定律教材分析1.1.新、旧教材章节结构对比新、旧教材章节结构对比2.2.新教材总体特点新教材总体特点3.3.新教材新增内容的分析新教材新增内容的分析(1) (1) 变化最大变化最大功和能：通过四个实例讲解功和能：通过四个实例讲解 “功是能量转化的量度功是能量转化的量度”运动员举重做了多少功，就有多少化学能转化为重物的重力势能；运动员举重做了多少功，就有多少化学能转化为重物的重力势能；压缩的弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能；压缩的弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能；机车拉着列车加速，牵
8、引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能；机车拉着列车加速，牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能； 起重机提升重物起重机提升重物, ,钢绳的拉力对重物做了多少功，就有多少电能转化为机械能。钢绳的拉力对重物做了多少功，就有多少电能转化为机械能。动能和动能定理动能和动能定理根据根据“飞机牵引力做了多少功，飞机的动能就增加多少飞机牵引力做了多少功，飞机的动能就增加多少”来确定动能表达式来确定动能表达式 推导得出推导得出 ，确定动能的表达式。，确定动能的表达式。把上述表达式的结论称为动能定理。把上述表达式的结论称为动能定理。21222121mvmvFS 重力势能重力势能根据重力的功根
9、据重力的功 确定重力势能表达式为确定重力势能表达式为mgh。说明重力功和物体势能变化的关系。说明重力功和物体势能变化的关系。说明重力做功跟路径无关。说明重力做功跟路径无关。21mghmghhmgWG 重力势能重力势能重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；重力做功跟路径无关（证明后得出结论）；定义重力势能定义重力势能Epmgh，概括得出重力功与重力势能的关系，概括得出重力功与重力势能的关系WGEp1 Ep2说明重力势能的大小具有相对性，势能属于系统所共有。说明重力势能的大小具有相对性，势能属于系统所共有。探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式类比重力与重力势能的关系，明确弹性势能表达式取决于弹
10、力做功的表达式。类比重力与重力势能的关系，明确弹性势能表达式取决于弹力做功的表达式。 对弹力做功的表达式进行理论探究。对弹力做功的表达式进行理论探究。动能和动能定理动能和动能定理推导得出：推导得出：分析：分析： 就是我们寻求的动能表达式。就是我们寻求的动能表达式。 称为动能定理称为动能定理21222121mvmvFS1221222121kkEEmvmvW221mv探究做功与物体速度变化的关系探究做功与物体速度变化的关系背景：已知重力功跟重力势能、弹力功跟弹性势能的变化关系，若不考虑势能，外背景：已知重力功跟重力势能、弹力功跟弹性势能的变化关系，若不考虑势能，外力对物体做将功产生什么效果？力对物
11、体做将功产生什么效果？实验探究后初步得出：外力对静止物体做的功跟物体获得速度的平方成正比。实验探究后初步得出：外力对静止物体做的功跟物体获得速度的平方成正比。一、第七章一、第七章 机械能守恒定律教材分析机械能守恒定律教材分析1.1.新、旧教材章节结构对比新、旧教材章节结构对比2.2.新教材总体特点新教材总体特点3.3.新教材新增内容的分析新教材新增内容的分析(1) (1) 变化最大变化最大(2) (2) 新增两节探索课例分析新增两节探索课例分析分析数据并论证分析数据并论证提出问题提出问题假设与猜想假设与猜想制定计划与设制定计划与设计实验计实验实验并收集实验并收集证据证据交流、评估交流、评估与合
12、作与合作(2) (2) “探究弹性势能表达式探究弹性势能表达式” 这节课文的教学目标这节课文的教学目标不要求学生掌握探究结论不要求学生掌握探究结论重力功与重力势能关系的延伸；动能定理的铺垫重力功与重力势能关系的延伸；动能定理的铺垫对对“弹簧的弹性势能跟哪些物理量有关弹簧的弹性势能跟哪些物理量有关”进行科学猜想进行科学猜想“变与不变变与不变”思想的拓展：从速度变化迁移到力的变化思想的拓展：从速度变化迁移到力的变化用图象处理变化过程的累积效果：由根据用图象处理变化过程的累积效果：由根据 v-t 图象求匀图象求匀变速运动的位移迁移为根据变速运动的位移迁移为根据 F-l 图象求变力的功图象求变力的功
13、经历一次理论探究过程，根据探究结果来概括物理结论经历一次理论探究过程，根据探究结果来概括物理结论过程过程与与方法方法发现问题发现问题弹簧弹弹簧弹力做功力做功 弹性势弹性势能变化能变化弹性势弹性势能应怎能应怎么表达么表达问题探究问题探究问题的问题的解决解决类比研类比研究策略究策略(3) (3) “探究弹性势能表达式探究弹性势能表达式” 这节课文的教学设计这节课文的教学设计重力势能重力势能结论：这类力做功的一般计算方法结论：这类力做功的一般计算方法BAABGmghmghW定义：定义：mghEP结论：结论：PBPAABGEEW可以引入势能的条件可以引入势能的条件弹性势能弹性势能？ABFW定义：定义：
14、？/PE结论：结论：/PB/EEWPAABF(4) (4) “探究弹性势能表达式探究弹性势能表达式” 这节课文的探究过程这节课文的探究过程（5 5）对）对“探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系”的分析的分析知识目标知识目标过程与方法过程与方法探究性实验设计探究性实验设计引入本节内容的主要目的是为了让学生经历和体验探究的过程，培养学生探究的能力。本节与“动能和动能定理”一起构成了一个较为完整的研究课题，对学生课题意识的形成、探究能力的培养和发展会产生不可低估的作用。本节内容，只是为下一节“动能和动能定理”的理论推导奠定一个认识基础，并没有直接给出动能定理。而没有动能定理，又不能完
15、整叙述功与速度、功与速度的变化、功与速度二次方间的关系，教师在教学中应灵活把握。 实验实验方案方案设计设计功的测量功的测量速度测量速度测量橡皮筋法橡皮筋法重力法重力法位移相同力不同位移相同力不同( (变力的功变力的功) )力相同位移不同力相同位移不同( (恒力的功恒力的功) )水平牵引水平牵引斜面下滑斜面下滑打点计时器打点计时器光电门光电门传感器传感器实验方案设计实验方案设计对对“探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系”的分析的分析知识目标知识目标过程与方法过程与方法探究性实验设计探究性实验设计实验装置实验装置数据处理数据处理: :用计算机拟合较好用计算机拟合较好经验共享： 1、
16、为了使得坐标平面上各对应点的分布能呈明显的非线性。可以考虑采用以下几项措施 在小车上加砝码，通过增加小车质量的方法，使小车速度不致过快。 画曲线时加大 坐标轴的单位长度。 从原点O开始描绘图线。vW W 2、为了使 与 的关系更加直观明确， 在让学生对 图象进行 、 的关系分析后，要适时地引导学生思考是否可以通过描绘 图线来看看 、 间的函数关系。WWvvvW 2vW Wv一、第七章一、第七章 机械能守恒定律教材分析机械能守恒定律教材分析1.1.新、旧教材章节结构对比新、旧教材章节结构对比2.2.新教材总体特点新教材总体特点3.3.新教材新增内容的分析新教材新增内容的分析(1) (1) 变化最
17、大变化最大(2) (2) 新增两节探索课例分析新增两节探索课例分析(3) (3) 教材中变化不大部分教材中变化不大部分在写法上：在写法上：过去：过去：只写如何操作、得出什么结论只写如何操作、得出什么结论现在：现在：要注意下面几个问题。要注意下面几个问题。1. 1. 重物下落过程中，除了重力外会重物下落过程中，除了重力外会受到哪些阻力？怎样减少这些阻力对实受到哪些阻力？怎样减少这些阻力对实验的影响？验的影响？2. 2. 重物下落时，最好选择什么样的重物下落时，最好选择什么样的两个位置作为过程的开始和终结？两个位置作为过程的开始和终结？4. 4. 实验报告中要写明实验报告中要写明以及对结以及对结论
18、可靠性的评估，包括对可能产生的误论可靠性的评估，包括对可能产生的误差的分析。差的分析。在实验处理上： （2）在利用教材中提供的方法测瞬时速度时，要让学生弄清楚其中的道理。特别要引导学生体会这种测瞬时速度的方法与第一、二章所用方法的差异。 （1）在“实验：验证机械能守恒定律” 的处理中，与旧教材相比，在实验方法上作了改进。首先，实验要求用天平测出重物的质量，以便计算重物的动能和势能改变量的数值。其次，在测量点的选择上，并不要求起始点的速度为零。因此，在选择纸带时，第一、二点间的距离是否接近2 、第一个点是否清晰也就无关紧要了。mm能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 本节内容是对本章内容的总结和
19、扩张通过预先布置进行资料的搜集与整理及调查研究的方法准备专题讨论的过程，可以提高课堂教学的趣味性、有效性。也可以提高学生小课题研究的意识和能力。 学生通过机械能的学习，容易体会到科学概念的作用在于它是对一些自然现象的抽象与概括。能量就是从千差万别的各种自然现象中抽象出来的概念。在学生头脑中，已经形成了许多有关能量转化的图景，他们也具备了从“机械能的转化和守恒”问题联想扩展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量是否会守恒”的能力。教学设计：教学设计：编撰讨论提纲编撰讨论提纲搜集整理资料搜集整理资料组织学习小组进行小组讨论组织学习小组进行小组讨论各小组代表交流汇报各小组代表交流汇报教师进行针对性
20、讲解、答疑，总结、归纳教师进行针对性讲解、答疑，总结、归纳形成结论形成结论针对教师印发的问题提纲，利用网络、报刊杂志和图书资料搜集有关资料。根据问题提纲进行小组讨论由小组代表提出讨论中尚需进一步明确或需要其他人帮助的问题。针对问题提纲与学生提出的问题进行针对性讲解。还要布置学生写研究报告讨论提纲一、第七章一、第七章 机械能守恒定律教材分析机械能守恒定律教材分析1.1.新、旧教材章节结构对比新、旧教材章节结构对比2.2.新教材总体特点新教材总体特点3.3.新教材新增内容的分析新教材新增内容的分析(1) (1) 变化最大变化最大(2) (2) 新增两节探索课例分析新增两节探索课例分析(3) (3)
21、 教材中变化不大部分教材中变化不大部分二、第七章二、第七章 机械能守恒定律教学建议机械能守恒定律教学建议 增强直观性教学 增强探究性教学的意识 把握好关键环节，构建知识系统 新课教学中应达到的深度三、第七章三、第七章 机械能守恒定律案例分析机械能守恒定律案例分析教学案例教学案例1：“ 寻找守恒量寻找守恒量 ”的教学的教学教学案例教学案例2：“ 重力势能重力势能 ”的教学的教学三、第七章三、第七章 机械能守恒定律案例分析机械能守恒定律案例分析重力做功重力做功的特点的特点式中的式中的mgh与与高度高度h有关有关WG12mgh1mgh2重力做功只跟始、末位重力做功只跟始、末位置有关，而跟物体运动置有关，而跟物体运动的路径无关的路径无关始末状态的始末状态的mgh之差等于之差等于重力的功重力的功定义重力势能定义重力势能EPmghWG12Ep1Ep2谢谢！谢谢！