机械能守恒定律说课稿正式版.docx
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机械能守恒定律说课稿正式版
机械能守恒定律说课稿正式版
一、教材分析
(一)教材地位能量守恒定律是九世纪自然科学三大发现之一,对辨证唯物主义思想的建立起了重要作用,能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材,是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。
机械能守恒是高中学生对能量转化和守恒的启蒙,它起着承前启后的作用,是必须牢固掌握的一个重要规律。
(二)教材处理机械能守恒定律的得出,由定性分析到定量实例探究,再结合一般过程作理论推证,然后总结出定律,阐释机械能守恒的实质,最后是定性应用。
符合由特殊到一般,再到特殊的认识规律,并且在探究、推理过程中,有利于培养学生的演绎推理能力、分析归纳能力和探索发现能力,领悟物理学研究方法和提高创造性思维能力。
(三)重点和难点根据知能、方法、情感三要素确定。
1、重点:
机械能守恒定律的推理分析过程、定律的内容和定律条件的实质性理解;
2、难点:
根据定律的推理分析过程归纳总结出机械能守恒定律、定律条件的实质性理解
二、教学目标
(二)教学目标
1、知识与技能目标
(1)理解机械能和机械能总量的概念(动能、势能统称为机械能,它们的总和即为机械能总量);(3)理解机械能守恒定律条件的实质(能量只在机械动能和势能之间转化);(4)初步会用定律分析实际过程机械能是否守恒(功法和能量转化法)。
2、过程与方法目标
(1)理解机械能守恒定律的得来过程:
提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用,领悟发现物理规律的一种科学方法实例探究+演绎推理法,提高探索发现能力;
(2)理解构建机械能守恒定律结构的方法及其意图(机械能守恒定律来龙去脉结构化,使学生形成知识组块,提高直觉思维能力)。
3、情感、态度与价值观目标
(1)初步树立变中有恒、能量守恒、物质不灭等辨证唯物主义观点;
(2)初识寻找守恒量的意义;(3)初识机械能守恒定律的空间对称美。
三、教学方法
(一)教学手段的选用投影仪和电脑。
其作用有:
将物理情境、规律的推理过程、机械能守恒定律的内容和机械能守恒定律知识方法结构,形象、直观地展示出来,帮助学生思考、分析、推理、理解和领悟。
(二)教学方法的选择
1、指导思想:
(1)有利于学生参与对概念、规律等内容的探究认识过程(主体性、探究性);
(2)顺应学生认知、能力、心理和情感发展规律(发展性、和谐性);(3)遵循发现物理规律的一般程序、思维方法和实验依据(方法性和规律性)。
2、教学方法:
教师指导与学生探究相结合的发现法。
四、学法指导
(一)基础学生通过初中机械能定性知识的学习、高中绝大部分力学知识和本章功、功率和动能定理的定量学习、理解和掌握,学生在物理知识结构、思维的深度(独立性、独特性、发散性与批判性)和认知方法策略等方面均奠定了一定的基础。
但学生对学习物理的科学方法、物理规律由来的思维过程和方法的理解力、应用力,物理学科学美(简单、对称、和谐和多样统一)的鉴赏力均需进一步培养和提高。
(二)宗旨针对定律由来的实例探究和定量分析推理过程,创设激活学生“最近发展区”的物理情境,遵循科学家发现物理规律的思维模式和方法,进行探究发现式学习,进一步发展思维深度,逐步掌握发现物理规律的探究步骤和方法,增强创新意识和探索发现能力。
(三)措施引导学生通过探究,实现“三个发现”,感悟“两个模式”,构建思维知识方法结构。
1、三个发现,培养探究发现能力:
(1)发现功能关系W其它力=E2-E1;
(2)发现机械能守恒定律:
实质是W其它力=E2-E1的一种特殊情况;(3)发现快速判断机械能是否守恒的方法(功法和能转化法)。
2、两个模式,构建思维知识方法结构:
(1)思维模式:
发现规律的思维过程模式(重过程):
(2)结构模式:
掌握规律的方法结构模式(重联系)。
五、教学过程教学过程教学内容教学说明或设计意图引入新课图1碰鼻实验:
如图1所示,把悬挂重球拉至鼻尖由静止释放,实验者立于原位不动,小球来回摆动,学生观察者怕重球碰坏了鼻子,可事实重球碰不到鼻尖。
为什么?
解释这种现象要用到新的力学理论机械能守恒,今天学习机械能守恒定律,用多媒体展示出课题。
让一位学生上台表演重球实验,以惊激趣,以趣生疑,以疑引思,迅速激起学生的兴趣,集中注意力,激发探究欲望。
介绍概念提问什么是机械能与机械能总量?
学生易答:
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能,它们的总和即为机械能总量。
简易内容教师不必讲解,学生回答正确即可提出问题现实物理世界存在着大量的动能与重力势能(或弹性势能)相互转化的实例,如自由落体下落过程重力势能不断减小,动能不断增加,重力势能转化为动能;竖直上抛的物体在上升过程中则相反,动能减小,重力势能增加,动能转化为重力势能;拉紧的箭在未离开弦出射过程中,弓弦的形变减小,弹性势能减小,箭的动能增大,弹性势能转化为动能,等等。
那么,物体的动能与势能发生相互转化时机械能总量是变还是不变呢?
例
1、物体作竖直上抛运动,空气阻力不计,试探究抛出点、最高点和上升过程中任意一点,物体机械能的关系。
探究:
取地面为重力势能零势能面,设抛出点的机械能为E1,最高点的机械能为E2,任意点对应的高度为h,物体对应的速度为v,机械能为E3,则E1=mv02/2,E2=mgH,E3=mv2/2+mgh。
因为H=v02/2g,所以mgH=mgv02/2g=mv02/2,可见E2=E1;根据竖直上抛运动学公式v2-v02=2gh)/2+mgh=mv02/2,可见,E3=E1。
例
2、如图2所示,物体沿固定斜面321V3V2h2h1图2v1下滑,由1→2→3(空气阻力不计,
1、2之间光滑,
2、3之间粗糙),试分析
1、2、3三个位置机械能的关系。
探究:
取地面为重力势能零势能面,则E1=mv12/2+mgh1,E2=mv22/2+mgh2,E3=mv22/2。
1→2由动能定理得:
WG=mv22/2-mv12/2,由重力做功特点得:
WG=mgh1-mgh2,所以mv22/2+mgh2=mv12/2+mgh1,可见E2=E1。
2→3由动能定理得:
WG-|Wf|=mv32/2-mv22/2,由重力做功特点得:
WG=mgh2-0,所以mv32/2+|Wf|=mv22/2+mgh2,即E3+|Wf|=E2,可见E3 例1用竖直上抛运动知识分析,例2用动能定理和重力做功特点分析,一方面可培养思维的发散性、灵活性,另一方面可提高学生对结论的可信度。 根据维果茨基的“最近发展区”理论,例1让基础一般的学生分析探究,例2让基础较好的学生探究,下面的理论推证应引导让更好一些的学生作答,具体过程用多媒体展示,让不同层次的学生均有表演的机会,获得成功感。 初得结论物体在运动过程中,如果只有重力做功,机械能的总量保持不变,如果还有其他力做功(总功不为零),则机械能的总量要变。 通过具体特例探究,让学生归纳发现结论,是学生养成探究习惯,提高探索发现能力的有效途径。 理论推证提问: 上述结论是否具有普适性呢? 12h2mv1v2fFmgh1图3设置一个一般过程作进一步分析与研究。 如图3所示,物体从空中竖直面的高为h1的位置1运动到高为h2的位置2,速率由v1变化到v2,受力有重力mg和空气阻力f,假设还受一个拉力F作用(F为动力)。 则由动能定理得: W总=mv22/2-mv12/2,或W其它力+WG=mv22/2-mv12/2。 由重力做功特点得: WG=mgh1-mgh2,所以W其它力=mv22/2+mgh2-(mv12/2+mgh1),即W其它力=E2-E1。 可见: W其它力>0,E2>E1,机械能增加;W其它力=0,E2=E1,机械能不变;W其它力<0,E2 在W其它力=0中,如果其它力始终不做功,即只有重力做功,则机械能始终不变(即机械能守恒),由此可得机械能守恒定律。 发现物理规律有三种基本方法: 实验归纳法、演绎推理法和类比、臻美推理法。 要向学生指出,这里采用演绎推理法,在定律的推理分析过程中,培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力。 通过物理概念、规律教学,要让学生领悟研究物理的科学方法,提高学生的思维能力和类科研能力。 总结规律机械能守恒定律: 对象: 系统(物体与地球组成的系统)条件: 只有重力做功(即没有阻力做功、其它力不做功)结论: 能量只在动能和重力势能之间转化,机械能总量保持不变。 数学表达式为mv22/2+mgh2=mv12/2+mgh1(空间对称美的体现)或mv2/2+mgh=恒量范围: 在低速、宏观领域适用,相对于惯性参照系成立。 对定律条件的实质性理解: 没有滑动摩擦阻力做功,保证机械能不向其他形式能(如热能)转化;其它外力不做功,保证系统与外界没有能量交换,从而保证系统机械能守恒。 同理可知,物体和弹簧组成的系统,在物体运动过程中,如果只有弹力做功,那么总机械能(动能与弹性势能之和)也保持不变。 综合归纳: 物体系(运动物体、弹簧、地球)在状态变化过程中,如果只有重力和弹力做功,那么,物体系的动能、重力势能和弹性势能的总和保持不变机械能守恒定律的一般表述。 把机械能守恒定律的内容分为定律对象、条件、结论和使用范围进行表达和对定律条件作实质性的分析,一是可避免部分学生死背定律内容,二是有利于学生从能转化的高度真正理解和掌握机械能守恒定律条件的物理意义。 机械能守恒定律的内容总结得与教材不同,且以教师叙述、解释为主,体现教师的主导性和创造性。 规律应用图 41、开头的演示实验: 重球在摆动过程中克服空气阻力做功,机械能不断减少转化为内能,所以重球摆动不到初始高度,碰不到鼻尖。 而且,摆动次数越多机械能损失越多,重球离鼻尖越远(能量转化法分析)。 2、如图4所示,人拉物体沿光滑斜面匀速上升,物体的机械能不守恒,因为人拉物体做功,人有能量转化为物体的机械能,因此,物体的机械能增加。 若物体上滑过程中不受人的拉力,则物体的机械能守恒(能量转化法分析)。 3、弹簧上端固定,下端悬挂小球作上下振动的过程中,对物体和弹簧系统,因为只有重力和弹力做功,所以机械能守恒(功法)。 4、火箭起飞阶段加速上升,向下喷出的气体作用于火箭的上升力,对火箭做正功,火箭的机械能增加(功法)。 通过以上四例的分析,可总结出判断机械能是否守恒的两种方法: 功法(是否满足只有重力和弹力做功)和能量转化法(有无机械能与其他形式能发生转化)情感态度与价值观教育: 1、寻找守恒量的意义: 自然界千变万化,但有些物理量在一定条件下是守恒的,可以用这些“守恒量”表示自然界的变化规律。 寻找“守恒量”已经成为物理学研究中的重要方面,“守恒”既是一种思想,也是一种方法。 2、通过机械能守恒定律的教学,让学生初步树立变中有恒、能量守恒的思想和物质不灭等辨证唯物主义观点,今后还将学习能量守恒定律、电荷守恒定律等等。 3、认识机械能守恒定律的空间对称美,使学生意会物理学科处处隐含美,激发学生心灵深处热爱物理学的情感,逐步培养为人类的科技进步事业和人类的文明和幸福,学好物理学、探索物理学,将来献身物理学的优秀品质和科学精神。 经过紧张思维活动,得到机械能守恒定律,至此,学生能应用定律解释开始的演示实验现象,并能对实际问题机械能是否守恒作出分析判断,学生脸上露出了成功的喜悦。 通过具体问题的分析,总结出方法,提高学生的直觉迁移能力、分析解决问题的能力。 挖掘物理知识的思想性、方法性、哲理性和审美性,发挥物理知识的教育性、综合性(文理综合)功能(略讲)。 课堂总结内涵和意义: 物体(物体系)在只有重力或弹力做功时,动能和势能可以相互转化,但机械能总量保持不变。 特点外延内涵由来机械能守恒定律EK+EP重+EP弹=恒量定律是演绎规律: 可根据动能定理和重力或弹力做功与相应势能变化的关系推导而来。 适用范围和成立条件: 对低速、宏观物体,相对惯性参照系,不论受力和轨迹的情况如何均成立。 应用的最佳方向: 对解已知空间位移关系的动力学问题最方便,是树立物质不灭、变中有恒的辨证思想的例证布置作业发现规律思维过程模式: 提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用;掌握规律的方法结构模式: 机械能守恒定律的空间对称美和意义。 1、阅读教材: 人教版高中教材P128—130; 2、书面作业: P130 (1) (2); 3、弹性作业: 试推导机械能守恒定律的条件。 把一节课完整的思维过程模式和方法结构模式总结一下,画龙点睛,起到点金术的作用,有利于学生形成知识组块,提高整体直觉思维能力、自学能力、迁移能力和创新能力。 教知识不是目的,“教是为了不教”。 通过物理知识教学,遵循探究发现物理规律的基本过程和方法,重视物理方法教育、学习方法指导和物理深层次理性思维的培养,使学生逐步掌握符合物理学科本质的探究发现学习方法,形成科学的学习观,发展学生智力,提高学生的科学素养、终身学习能力和类科研能力,树立正确的人生观、价值观、科学观和为人类创造美好生活的精神意境和物质环境,才是物理教学的真正目的和最高境界! 六、板书设计投影区域机械能守恒定律发现规律的思维过程模式提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用三个发现(以机械能守恒定律为核心),寻找守恒量的意义掌握规律的方法结构模式(见小结)例1例2应用分析 (1) (2)(3)(4)
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