2019-2020年人教版必修二7.1《行星的運(yùn)動(dòng)》WORD教案5.doc

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７．１ 2019-2020年人教版必修二7.1《行星的運(yùn)動(dòng)》WORD教案5 功和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系不僅為解決力學(xué)問題開辟了一條新的重要途徑，同時(shí)它也是分析 解決電磁學(xué)、熱學(xué)等領(lǐng)域中問題的重要依據(jù)．但是學(xué)生在能量概念的建立上沒有概念基礎(chǔ)， 所以教材在第一節(jié)設(shè)立迫尋守恒量，旨在讓學(xué)生對(duì)能量能夠有清晰的認(rèn)識(shí)．教材從著名物理 學(xué)家的理論出發(fā)，展示伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)，逐步引導(dǎo)能量的概念建立．繼而利用生活中的實(shí) 例，給出勢(shì)能和動(dòng)能的概念．教材具體說明了引入能量概念的必要性． 在實(shí)際教學(xué)中，逐步滲透物理學(xué)家研究待認(rèn)識(shí)問題的方法：設(shè)法找出所研究現(xiàn)象是否存 在物理量守恒的情況，一旦發(fā)現(xiàn)某種物理量守恒，就首先用以整理過去的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)并總結(jié) 成定律，然后在新的現(xiàn)象或事例中對(duì)總結(jié)出的守恒定律進(jìn)行檢驗(yàn)，如果定律得以證實(shí)就可以 借助它解決問題，甚至作出新的預(yù)見，追尋和研究守恒量是物理學(xué)的一種重要研究方法． 守恒關(guān)系是自然界中十分重要的關(guān)系，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)守恒關(guān)系的認(rèn) 識(shí)，并把這種物理思想滲透在能量學(xué)習(xí)的過程中． 教學(xué)重點(diǎn) 理解動(dòng)能、勢(shì)能的含義，體會(huì)能量轉(zhuǎn)化、守恒的普遍存在性． 教學(xué)難點(diǎn) 培養(yǎng)創(chuàng)新能力，使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)化、守恒的普遍存在性后，能意識(shí)到存在的巨大 使用前景． 課時(shí)安排 1課時(shí) 三維目標(biāo) 知識(shí)與技能 1．理解動(dòng)能、勢(shì)能及能量的概念與意義． 2．能獨(dú)立分析伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的能量轉(zhuǎn)換和守恒關(guān)系． 3．能列舉不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化并守恒的實(shí)例． 過程與方法 1．體會(huì)伽利略分析問題的精妙，學(xué)習(xí)分析事物本質(zhì)的方法． ． 2．在列舉事例過程中體會(huì)費(fèi)恩曼所說話的深刻內(nèi)涵，體會(huì)轉(zhuǎn)化與守恒的普遍性． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．通過動(dòng)能、勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化來研究生活中的物體的運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)熱愛生活的情趣． 2．通過“追尋守恒量”，使學(xué)生了解守恒思想的重要性，初步樹立能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀 點(diǎn)，學(xué)會(huì)從物理現(xiàn)象中探求事物本質(zhì)的科學(xué)態(tài)度和研究方法． 3．通過學(xué)習(xí)，要善于把實(shí)際問題理想化． 如圖所示，一個(gè)用細(xì)線懸掛的小球從A點(diǎn)開始擺動(dòng)．記住它向右 能夠達(dá)到的最大高度．然后用一把直尺在P點(diǎn)擋住擺線，看一看這種 情況下小球所能達(dá)到的高度． 這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么?它是否說明在小球擺動(dòng)的過程中某 種“東西”是不變的?這種“東西”會(huì)是什么? 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們就能理解這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了． 故事導(dǎo)入 新華社2000年12月31日和中央電視臺(tái)2001年元月6日先后報(bào)道：在20世紀(jì)的最后幾分鐘里，一項(xiàng)新的多米諾骨牌吉尼斯世界紀(jì)錄，在北京頤和園體育健康城綜合館和網(wǎng)球館誕生了．中國、日本和韓國的62名青年學(xué)生成功地推倒了340多萬張骨牌，一舉打破了此前由荷蘭人保持的297萬張的世界紀(jì)錄．從電視畫面可看出，骨牌瞬間依次倒下的場(chǎng)面蔚為壯觀，其間顯示的圖案豐富多彩，令人驚嘆．其中蘊(yùn)含著一定的科學(xué)道理，這就是“多米諾骨牌效應(yīng)”．該效應(yīng)產(chǎn)生的能量是十分巨大的．這種效應(yīng)的物理道理是：骨牌豎著時(shí)，重心較高，倒下時(shí)重下降，倒下過程中，將其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，它倒在第二張牌上，這個(gè)動(dòng)能的一部分就轉(zhuǎn)移到第二張牌上，第二張牌將第一張牌轉(zhuǎn)移來的動(dòng)能和自己倒下過程中由本身具有的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化來的動(dòng)能之和，再傳到第三張牌上……所以每張牌倒下的時(shí)候，雖然有部分能量損失，但具有的動(dòng)能都比前一塊牌大，因此它們的速度一個(gè)比一個(gè)快，也就是說，它們依次推倒的能量一個(gè)比一個(gè)大．你可以設(shè)想一下，如果牌的個(gè)數(shù)足夠多，那么最后一個(gè)牌的速度將是怎樣的大!場(chǎng)面又是何等的壯觀! 故事中應(yīng)用到了動(dòng)能、勢(shì)能及其轉(zhuǎn)化．今天，我們就來學(xué)習(xí)追尋守恒量這節(jié)課，學(xué)習(xí)問題中展示的能量問題，探索其中的奧秘． 問題導(dǎo)入 “挽弓當(dāng)挽強(qiáng)，用箭當(dāng)用長；射人先射馬，擒賊先擒王．”這是一首杜甫的詩．跳高運(yùn)動(dòng)員總是要充分地助跑才能取得好的成績．請(qǐng)同學(xué)們思考下面的問題： (1)為什么強(qiáng)弓就射得遠(yuǎn)?跳高運(yùn)動(dòng)員是以高度來計(jì)成績的。而他舒為什么要提高自己 的速度呢?難道速度和高度之間有什么聯(lián)系嗎? (2)這體現(xiàn)了一種什么過程? 牛頓是經(jīng)典力學(xué)的奠基人，他提出了三個(gè)定律和萬有引力定律，但是他沒有研究過能量 (至少?zèng)]有深人研究)，所以當(dāng)時(shí)人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)還很有局限．但在伽利略的實(shí)驗(yàn)中，已鱈 有了“能量”的影子． 能量概念的形成和發(fā)展，始終是和能量守恒定律的建立過程緊密相連的．能量守恒定褲 的發(fā)現(xiàn)告訴我們，盡管物質(zhì)世界千變?nèi)f化，但這種變化不是沒有規(guī)律的，基本的規(guī)律就是守 恒定律．這一節(jié)課我們從一個(gè)較高的角度去認(rèn)識(shí)這個(gè)問題． 教師指導(dǎo)：讓一位學(xué)生朗讀教材開頭費(fèi)恩曼的話，讓學(xué)生體會(huì)能量守恒定律的重要性． 活動(dòng)探究 課件展示l 9大屏幕投影展示伽利略理想實(shí)驗(yàn)的flash模擬動(dòng)畫． 問題：1．當(dāng)小球沿斜面從高處由靜止?jié)L下時(shí)，小球的高度不斷減小，而速度不斷增大，說明了什么? 2．當(dāng)小球從斜面底沿另一個(gè)斜面向上滾時(shí)，小球的位置不斷升高，而速度不斷減小，說 明了什么問題? 學(xué)生觀察交流、討論并總結(jié)： 明確：1．說明小球憑借其位置而具有的物理量不斷減少，而由于運(yùn)動(dòng)而具有的物理量不 斷增大． 2．說明小球憑借位置而具有的物理量不斷增加，而由于運(yùn)動(dòng)而具有的物理量逐漸減少． 課件展示2：利用動(dòng)畫模擬實(shí)驗(yàn)，將斜面調(diào)整。引導(dǎo)學(xué)生觀察小球的運(yùn)動(dòng)情況．指導(dǎo)學(xué)生自己組織語言。描述看到的物理現(xiàn)象．學(xué)生通過閱讀并觀察、討論、總結(jié)：讓小球沿一個(gè)斜面從靜止開始滾下，小球?qū)L上另一斜面，如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨龋疁p小后一斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上仍達(dá)到同一高度，但這時(shí)他要滾得遠(yuǎn)些．若繼續(xù)減小后一斜面的傾角，小球達(dá)到同一高度，但滾得更遠(yuǎn)些． 教師設(shè)疑：若將后一斜面放平，小球的運(yùn)動(dòng)情況將是怎樣? 引導(dǎo)學(xué)生討論、交流，大膽猜想． 參考結(jié)論：小球好像“記得”自己的起始高度，但又永遠(yuǎn)達(dá)不到原來的高度，所以將永遠(yuǎn)滾動(dòng)下去． 點(diǎn)評(píng)：教師通過動(dòng)畫展示，讓學(xué)生感受到“有某一量是守恒的”．教師逐步引導(dǎo)，讓學(xué)生體會(huì)“守恒量”的追尋過程，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)和學(xué)習(xí)的欲望． 二、物體的動(dòng)能和勢(shì)能 實(shí)驗(yàn)演示；演示滾擺實(shí)驗(yàn)和單擺實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步強(qiáng)化，如果沒有摩擦和介質(zhì)阻力，物體好像“記得”自己初始的高度，即某一量是守恒的． 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)以上示例，舉出生活中其他關(guān)于此種現(xiàn)象的事例． 公園里的秋千，游樂園里的海盜船，乒乓球自高處落到水泥地面上后的運(yùn)動(dòng)，在沒有摩 擦和空氣阻力的情況下，都能達(dá)到一定的高度．這說明，將實(shí)際生活中的問題理想化后，確實(shí)存在著某一物理量是不變的． 通過學(xué)生列舉實(shí)例，讓學(xué)生體會(huì)生活中的普遍規(guī)律． 教師點(diǎn)評(píng)：在物理學(xué)中，我們把以上這一事實(shí)說成是“有某一量是守恒的”，并把這個(gè)量叫做能量或能． 通過閱讀體會(huì)，給出動(dòng)能與勢(shì)能的概念，體會(huì)動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化并守恒的普遍存在． 教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)，伽利略的發(fā)現(xiàn)今天看來就是我們學(xué)習(xí)過的能量轉(zhuǎn)化與守恒的思想． 其中與高度有關(guān)的量，我們稱為勢(shì)能；與速度有關(guān)的量我們稱為動(dòng)能． 藉，到處是殘木破板和人畜尸體．地震海嘯給人類帶來的災(zāi)難是十分巨大的…… 試查閱有關(guān)資料，談一談此次海嘯中存在哪些能量． 例：以豎直上拋的小球?yàn)槔f明小球的勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化情況．在這個(gè)例子中是否存 在著能的總量保持不變? 參考解析：豎直上拋運(yùn)動(dòng)的小球，首先由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為零，勢(shì)能達(dá)到最大；在下落時(shí)，勢(shì)能逐漸減小，動(dòng)能遙漸增大，勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．在小球運(yùn)動(dòng)過程中，小球的機(jī)械能總量保持不變． 點(diǎn)評(píng)：本實(shí)例探究可以應(yīng)用受力情況來作分析，亦可根據(jù)實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況總結(jié)，緊緊抓住 高度影響勢(shì)能，速度影響動(dòng)能這一關(guān)鍵進(jìn)行分析． 如圖所示，一根不可伸長的細(xì)繩拴著一個(gè)小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)， 圖中a、b、c三點(diǎn)分別表示小球擺動(dòng)過程中的三個(gè)不同位置，其中a、c 等高．在小球擺動(dòng)的整個(gè)過程中，動(dòng)能最大時(shí)是在 　　 點(diǎn)，在　　　　 點(diǎn)勢(shì)能最大；如果沒有空氣阻力的影響，小球在a點(diǎn)的動(dòng)能 (填”大于”等于”或“小于”)在c點(diǎn)的動(dòng)能． 解析：在小球來回?cái)[動(dòng)時(shí)，動(dòng)能與勢(shì)能不停地相互轉(zhuǎn)化但總量不變．在a、c兩點(diǎn)時(shí)位置最高，勢(shì)能最大，速度為零，動(dòng)能為零．在b點(diǎn)時(shí)位置最低，勢(shì)能最小，速度最大，動(dòng)能最大． 答案：b a、c等于 方法總結(jié)：在某一過程中，若僅涉及動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，若能判斷出其中一種能量正在 減小或增大，則另一種能量一定正做相反變化，且一種能量為零時(shí)，另一種能量達(dá)到最大值． 1．物體由于位置高度而具有的能量叫做重力勢(shì)能．對(duì)于同一水平面而言，物體被舉得越高、質(zhì)量越大，物體具有的重力勢(shì)能就越大． 2．物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能．動(dòng)能是由物體的質(zhì)量和速度共同決定的，物體運(yùn)動(dòng)的速度越大、質(zhì)量越大，它的動(dòng)能就越大． 3．動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能．動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，勢(shì)能也可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．在只有重力做功時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過程中，總的機(jī)械能不變． 1．通過各種途徑查找資料，了解人類對(duì)能量的研究過程． 2．在其他自然學(xué)科中列舉出幾個(gè)能量轉(zhuǎn)化與守恒的實(shí)例；轉(zhuǎn)化與守恒的思想(不僅僅是 能量)在生產(chǎn)生活中的實(shí)例．(例如水資源) 課題：能量的應(yīng)用． 內(nèi)窖：古代戰(zhàn)爭中常用滾木和檑石作為武器來阻止敵人的進(jìn)攻，你能利用所學(xué)的知識(shí)說 明其中的科學(xué)道理嗎?這種戰(zhàn)術(shù)適用于哪種情況?怎樣才能使殺傷力更大?為什么? 方法：利用動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化思想． 參考答案：滾木和檑石的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，利用其動(dòng)能來殺傷敵人；這種戰(zhàn)術(shù)適用 于居高防守．提高其高度增大其質(zhì)量才能有更大的殺傷力． 解答：做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在下落過程中，勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增加，在轉(zhuǎn)化的過程中，動(dòng)能和勢(shì)能的總和不變． 學(xué)生是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者，學(xué)生對(duì)所研究問題的熱情程度及在探究過程中所表現(xiàn)出來 的精神狀態(tài)和情緒，直接影響教學(xué)的效果．本設(shè)計(jì)利用學(xué)生生活中常見的秋千、海盜船，由靜止下落的乒乓球引入新課，用伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生的思維能力，使學(xué)生產(chǎn)生求知的興趣與熱情．通過感悟斜面實(shí)驗(yàn)的科學(xué)現(xiàn)象，重走追尋守恒量的科學(xué)之路，完成教學(xué)目標(biāo)的情感態(tài)度這一難度要求．繼而通過滾擺、單擺的視頻資源調(diào)動(dòng)探求動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化的關(guān) 系，體會(huì)能量的守恒思想． “自然力”會(huì)互相轉(zhuǎn)化，尤其是各種“自然力”都會(huì)轉(zhuǎn)化為“熱質(zhì)”．例如：通過摩擦生熟說明“活 力”會(huì)轉(zhuǎn)化為“熱質(zhì)”，“溫差電”現(xiàn)象說明“熱質(zhì)”會(huì)轉(zhuǎn)化為電的“自然力”，電流熱效應(yīng)說明電 流的“自然力”會(huì)轉(zhuǎn)化為“熱質(zhì)”，還有光電效應(yīng)、光磁效應(yīng)、光輻射、電化學(xué)、電磁感應(yīng)等現(xiàn)象都說明“自然力”不能從“無”到“有”，一種“自然力”的產(chǎn)生必定是另一種“自然力”消耗的結(jié) 果，各種“自然力”會(huì)相互轉(zhuǎn)化，但它們是統(tǒng)一的，等價(jià)的，本質(zhì)是相同的．于是人們用“能量”統(tǒng)稱各種“自然力”，并指出能量并不是一種含在物質(zhì)中的成分，而是依附在物質(zhì)上，是物體具有的一種對(duì)外做功的能力． 二、能量存在的基本形式 能量依附于物質(zhì)，以物質(zhì)為栽體，存在于物質(zhì)的不同運(yùn)動(dòng)形式和相互作用中，在高中物 理中能量從存在的基本形式來分可分為兩大類：一類是存在于物質(zhì)不同的基本運(yùn)動(dòng)形式中， 我們可以統(tǒng)稱為動(dòng)能．不同的基本運(yùn)動(dòng)形式具有不同形式的動(dòng)能．宏觀物體由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)而 具有的機(jī)械動(dòng)能，微觀分子由于熱運(yùn)動(dòng)具有的分子動(dòng)能，電子繞核高速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，核子運(yùn) 動(dòng)的動(dòng)能，光子運(yùn)動(dòng)具有的光能等，這類能量的大小也與運(yùn)動(dòng)有關(guān)．另一類能量是存在于一 些具有特殊相互作用的物體組成的系統(tǒng)內(nèi)，這類能量都與系統(tǒng)內(nèi)物體間相對(duì)位置有關(guān)，這類 能統(tǒng)稱位能或勢(shì)能．宏觀物體與地球問的萬有引力勢(shì)能(重力勢(shì)能)，微觀分子間的分子勢(shì) 能，電荷間的電勢(shì)能，核子間的核勢(shì)能等．這兩大糞基本形式的能量組成了宇宙萬物中的各 種各樣的能量．機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有的機(jī)械能就是動(dòng)能，重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能組成} 物體內(nèi)能就是所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能總和；太陽能就是大量以光速運(yùn)動(dòng)的光子總能量；化 學(xué)能就是化學(xué)物質(zhì)內(nèi)部原子、離子間的電勢(shì)能總和；水能就是流動(dòng)的水具有的動(dòng)能和高處的 水具有的重力勢(shì)能；風(fēng)能就是流動(dòng)空氣的動(dòng)能；原子能就是原子內(nèi)柱子動(dòng)能、核勢(shì)能、電勢(shì)能的總和． 從更深的角度來說，能量又是物質(zhì)存在的另一種形式．當(dāng)物質(zhì)具有的能量增加時(shí)，其質(zhì) 量將增大．能量減少時(shí)．質(zhì)量減?。纾衡櫤肆炎冡尫拍芰浚|(zhì)量減小等等．一般的能量變化引起的質(zhì)量變化很微小，幾乎不可測(cè)量，只有在核反應(yīng)過程中能量變化巨大，質(zhì)量的變化略微大些才可以測(cè)量得出． 來源：