2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第3節(jié) 能量守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)1 魯科版必修2.doc

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第3節(jié) 能量守恒定律 一、分組理論探究機(jī)械能守恒 教師提出以下幾種情景： 1．只有重力對(duì)物體做功時(shí)物體的機(jī)械能 情景1：質(zhì)量為m的物體自由下落過程中，經(jīng)過高度h1的A處速度為V1，下落至高度h2的B處速度為V2，不計(jì)空氣阻力，分析由h1下落到h2過程中機(jī)械能的變化（引導(dǎo)學(xué)生思考分析）。 情景2；從傾角為θ的光滑斜面上滑下的小車，經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)速度為Va，下滑位移S，到達(dá)B點(diǎn)速度為Vb。分析此過程機(jī)械能的變化. 2．彈簧和物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能. 情景3.以彈簧振子為例（未講振動(dòng)，不必給出彈簧振子名稱，只需講清系統(tǒng)特點(diǎn)即可），簡(jiǎn)要分析系統(tǒng)勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。 教師要求與啟發(fā)：要求學(xué)習(xí)小組選擇一個(gè)情景，用學(xué)過的動(dòng)能定理，重力的功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，對(duì)以上前兩種情景，定量寫出物體經(jīng)歷的過程前后的機(jī)械能E1和E2，看機(jī)械能變化了沒有，存在什么關(guān)系。第三種情景要求定性分析。 二、學(xué)習(xí)小組理論探究結(jié)果展示與討論。 情景1小組理論探究結(jié)果展示的內(nèi)容： 根據(jù)動(dòng)能定理，有 ① 　　下落過程中重力對(duì)物體做功，重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢(shì)能的變化量。取地面為參考平面，有 WG＝mgh1-mgh2 ② 　　由以上兩式可以得到 ③ 情景2小組理論探究結(jié)果展示的內(nèi)容： 下滑過程中重力對(duì)物體做功，重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢(shì)能的變化量。取B點(diǎn)重力勢(shì)能為零，有 ④ 根據(jù)動(dòng)能定理，有 ⑤ 　　　提出問題：上述結(jié)論是否具有普遍意義呢？（作為課后作業(yè)，請(qǐng)同學(xué)們課后進(jìn)一步分析物體做平拋和豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況。） 學(xué)生討論：上述兩個(gè)表達(dá)式③⑤說明了什么？ 討論后、學(xué)習(xí)小組代表回答。 代表甲：在表達(dá)式③中等號(hào)左邊是物體在A處的機(jī)械能，等號(hào)右邊是物體在B處的機(jī)械能，該表達(dá)式說明：物體在下落過程中，物體的機(jī)械能總量不變。 代表乙：對(duì)于表達(dá)式⑤，重力做的功等于動(dòng)能的增量，也等于重力勢(shì)能的減少量。該表達(dá)式說明：物體在下滑過程中，重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增量。物體的機(jī)械能總量不變。 教師總結(jié)：用EK1和EK2表示物體的初動(dòng)能和末動(dòng)能，用EP1和EP2分別表示物體在初位置的重力勢(shì)能和末位置的重力勢(shì)能，則得到：EK1+EP1=EK2+EP2，也就是初位置的機(jī)械能等于末位置的機(jī)械能，即機(jī)械能是守恒的。 三、學(xué)習(xí)小組討論機(jī)械能守恒的條件： 教師引導(dǎo)學(xué)生思考：在推導(dǎo)中我們以物體做自由落體和斜面小車為例進(jìn)行的，上述二種運(yùn)動(dòng)有什么相同和不同之處？從上述兩種運(yùn)動(dòng)中，你能猜想一下：機(jī)械能在什么情況下守恒？ 在引導(dǎo)學(xué)生會(huì)回答認(rèn)識(shí)，不同之處是物體運(yùn)動(dòng)受力不同，自由落體運(yùn)動(dòng)是只受重力作用，而斜面小車還受支持力作用。相同點(diǎn)是在上述兩種運(yùn)動(dòng)中物體只有重力做功，支持力不做功。教師再要求學(xué)生猜想并分析：機(jī)械能在什么情況下守恒？ 學(xué)生在猜想過程中教師提示：重力做功只會(huì)使動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量不變。除了重力之外其它力做功又會(huì)怎樣呢？學(xué)生舉例分析。例如，汽車加速上坡，子彈打進(jìn)木塊。前者合外力的功為正機(jī)械能增加，后者摩擦力做功機(jī)械能減少。 最后教師總結(jié)： 通過上述分析，我們得到：在只有重力做功，其它外力不做功或其它外力做功的代數(shù)和為零的情況下，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫機(jī)械能守恒定律。 為了回答情景3和完善機(jī)械能守恒的條件教師演示并討論：放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小球彈出去，在這個(gè)過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？類比地，你能得到在這個(gè)過程中機(jī)械能守恒的條件嗎？ 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)在小球被彈簧彈出的過程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能。 類比得到：如果有彈力做功，動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和保持不變，即機(jī)械能守恒。這樣就得到機(jī)械能守恒的條件：物體在只有重力和彈簧的彈力作用下，勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能保持不變。 四．回顧總結(jié) 深化認(rèn)識(shí) 教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課的理論探究過程，以及探究過程中使用的物理思想和方法：即用已學(xué)的規(guī)律探究和發(fā)現(xiàn)新的物理規(guī)律；歸納總結(jié)這節(jié)課的知識(shí)要點(diǎn)；讓學(xué)生提出自己在理論探究學(xué)習(xí)中存在的疑問，教師答疑，以鞏固和深化知識(shí)。 教學(xué)情景預(yù)測(cè) 學(xué)生可能遇到的困難1。不懂得從已學(xué)過的物理規(guī)律來推導(dǎo)新的物理規(guī)律。教師可以這樣啟發(fā)：對(duì)研究對(duì)象經(jīng)歷的過程用重力勢(shì)能與重力功德關(guān)系列一式；再用動(dòng)能定理列一式……。 學(xué)生可能遇到的困難2，不懂得應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)來整理表達(dá)式而得出結(jié)論。教師提示：告訴學(xué)生明確目的，即探究過程“物體的機(jī)械能是否變化”，要把過程機(jī)械能的變化寫出來，并用已知的，相同的，可比的量來表示。 教學(xué)過程提醒： ①．在學(xué)生交流討論推導(dǎo)結(jié)論過程，要有較充分的時(shí)間讓他們對(duì)另一種推導(dǎo)方法進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，各對(duì)比組闡述自己的觀點(diǎn)，方法，思路。以達(dá)到相互學(xué)習(xí)，開闊思路的目的。②．同時(shí)應(yīng)注意有些學(xué)生可能有別的方法，要鼓勵(lì)和認(rèn)真對(duì)待，在課堂時(shí)間不足的情況下，可在課外指導(dǎo)學(xué)生去探究。 五．本設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)： 1．本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程的理論探究，體現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生推理和應(yīng)用知識(shí)的能力。筆者始終認(rèn)為探究有兩方面：實(shí)驗(yàn)探究和理論探究，兩者缺一不可。 2．本節(jié)課把能量守恒定律分為兩個(gè)課時(shí)，第一課時(shí)側(cè)重理論探究，第二課時(shí)則為實(shí)驗(yàn)探究。第二節(jié)課的實(shí)驗(yàn)，既有上課時(shí)各學(xué)習(xí)組的理論探究結(jié)果的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又有探究性實(shí)驗(yàn)，例如用數(shù)碼相機(jī)連拍的功能拍攝阻力較大和較小的落體運(yùn)動(dòng)，探究其機(jī)械是否守恒。 3．在教學(xué)方法上突出學(xué)生為主導(dǎo)，教師的作用是啟發(fā)，引導(dǎo)和答疑。在學(xué)生展示推導(dǎo)過程和討論結(jié)果時(shí)，教師應(yīng)溶入到學(xué)生中，扮演其中的一分子，開展合作探究，進(jìn)行理論探索。教學(xué)中尤其關(guān)注生個(gè)體差異產(chǎn)生新的教學(xué)資源并較好地進(jìn)行利用，運(yùn)用評(píng)價(jià)手段不斷引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，較好地將新課程理念結(jié)合于教學(xué)實(shí)際中。 六．課堂小結(jié)、教學(xué)流程圖： 引入新課：１．演示實(shí)驗(yàn)．２．多媒體課件：物體在不同的力學(xué)條件下的運(yùn)動(dòng)． 提出問題：物體在重力，彈力作用下機(jī)械能守恒嗎？ 情景3。彈簧小球 情景2。光滑斜面下滑的小車 創(chuàng)設(shè)情景1。自由落體的物體。 學(xué)習(xí)小組選擇以上情景理論探究物體在運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能的變化或轉(zhuǎn)化。 各學(xué)習(xí)小組展示理論探究過程與結(jié)果。 分析總結(jié)各小組的研究結(jié)果得出機(jī)械能守恒定律。 七、布置作業(yè) 完成課后題