視頻標(biāo)簽：追尋守恒量,能量

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視頻課題：人教版高中物理必修二第七章第一節(jié)7.1追尋守恒量.能量-浙江省 - 衢州

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《追尋守恒量》教案設(shè)計(jì) 
一、 教材分析 
本節(jié)教材選自人民教育出版社全日制普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（物理2·必修）第七章《機(jī)械能守恒定律》第一節(jié)《追尋守恒量——能量》。 
從教材的地位和作用方面來看，本節(jié)課主要是觀念性教育的內(nèi)容，目的是對學(xué)生進(jìn)行方法和觀念上的教育，使學(xué)生了解守恒思想的重要性。在物理學(xué)中，能量的概念是在人類追尋“守恒量是什么”的過程中發(fā)展起來的。所以本節(jié)從追求守恒量出發(fā)引入能量概念，為能量學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，并把這種物理思想滲透在能量學(xué)習(xí)的全過程，讓學(xué)生從更高的、全新的角度來重新認(rèn)識身邊的物理規(guī)律。 
從教材的內(nèi)容方面來看，本節(jié)課的定位很重要，既不是講能量守恒定律，也不是講人們發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的歷史，主要是讓學(xué)生感受和體會對于守恒量的認(rèn)識和探究過程，從追尋守恒量的過程中體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化與守恒，同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)和生活中的例子使學(xué)生認(rèn)識到能量轉(zhuǎn)化與守恒的普遍性。因此，本節(jié)課的整體設(shè)計(jì)思路是認(rèn)識守恒→分析伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)→能量守恒。本節(jié)課意在啟迪學(xué)生，在學(xué)生心中埋下物理守恒思想的種子，注重知識的形成過程、研究方法，重視視學(xué)生的體驗(yàn)，所以課堂上我采用了“探究式與體驗(yàn)式”教學(xué)模式。 
二、 學(xué)情分析 
學(xué)生在初中學(xué)習(xí)過能量和能量守恒定律的有關(guān)知識，了解各種能量間可以相互轉(zhuǎn)化以及機(jī)械能守恒的觀點(diǎn)，這為本節(jié)課的教學(xué)奠定了一定的基礎(chǔ)，在進(jìn)行相關(guān)問題的探究時(shí)，對猜想有了定向。 
能量的概念是伴隨人類對能量守恒的認(rèn)識同步發(fā)展起來的，但學(xué)生對能量還沒有完整的知識網(wǎng)絡(luò)，尤其對守恒思想的認(rèn)識不深刻，通過本節(jié)課的教學(xué)幫助學(xué)生逐步的建立這種思想。 
三、 教學(xué)目標(biāo) 
（一）知識和技能 
(1) 了解守恒思想的重要性，認(rèn)識守恒關(guān)系是自然界中十分重要的關(guān)系； (2) 理解動能、勢能及能量的概念與意義； 
(3)通過具體事例使學(xué)生對能量守恒有初步了解，并認(rèn)識到能量守恒定律具有普遍性。 （二）過程和方法 
 (1) 通過對生活中各種守恒例子的分析，讓學(xué)生感受和體會對于守恒量的認(rèn)識和探究過程； 
 
                    
             
                    
                                                       
 2 
 (2) 重溫伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)大家對守恒思想的認(rèn)知，從而引出能量的概念和能量守恒定律。 
（三）情感、態(tài)度和價(jià)值觀 
(1)通過“追尋守恒量”，使學(xué)生領(lǐng)會尋找守恒量是科學(xué)研究的重要思想和方法，樹立辯證唯物主義認(rèn)識論； 
(2) 沿著科學(xué)發(fā)展的足跡，我們從追求守恒量出發(fā)引入了能量的概念，讓學(xué)生從更高的、全新的角度來重新認(rèn)識身邊的物理規(guī)律。 
四、重點(diǎn)與難點(diǎn) 
教學(xué)重點(diǎn) 
1.觀察伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)，從理論的角度去尋找出小球運(yùn)動過程中的守恒量，并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。 教學(xué)難點(diǎn) 
1.通過討論生活中各種變化過程中的不變量，建立變中有恒的思想； 2.在伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)和尋找守恒量，并由此引出能量的概念。 
五、教學(xué)方法 
講授法、直觀演示法、問題探究法、實(shí)驗(yàn)探究法。 
六、教學(xué)過程 
教學(xué)內(nèi)容 
教學(xué)過程 
設(shè)計(jì)意圖           
一、 創(chuàng)設(shè)情景、引入新課 
 
【演示實(shí)驗(yàn)】 
飲料倒?jié)M小杯子，把小杯子 中的飲料倒到大杯子中，大杯子 中的飲料不斷地變多，小杯子中 的飲料不斷地變少。在這個(gè)變的 過程中，飲料的總體積應(yīng)該是不 變的。因此，小杯子中的飲料應(yīng) 該是不能裝滿大杯子的。 
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：大杯子中飲料不僅裝滿小杯子，而且有的多。 揭示原因：由于大杯子中實(shí)際上倒扣了個(gè)小杯子，它的實(shí)際容量比小杯子來的更小，所以視覺上學(xué)生感覺到飲料變多了。   
  
1、通過一個(gè)魔術(shù)表演激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣； 
2、學(xué)生并沒有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所欺騙，通過該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠意識到自己對變化過程中存在不變量這一規(guī)律已經(jīng)有了一定的認(rèn)識。 
 
                    
             
                    
                                                       
 3 
  
   
    二、體驗(yàn)
和分析生活中的各種守恒現(xiàn)象，感知守恒量的物理意義  【演示實(shí)驗(yàn)】碰撞球 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 
①拉起一個(gè)球，靜止釋放，我們看到被碰撞出去一個(gè)球， 
②拉起兩個(gè)球，被碰撞出去兩個(gè)球， ③拉起三個(gè)球，被碰撞出去三個(gè)球。 
體驗(yàn)：小球好像有了“記性”樣的，記得碰過來的幾個(gè)小球，彈出去也是幾個(gè)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的背后，應(yīng)該也是存在著某種不變的量。  
【PPT展示】討論化學(xué)反應(yīng)中的守恒現(xiàn)象 
 
      ↓（配平）  
活動：①請學(xué)生分析化學(xué)反應(yīng)方程式的錯(cuò)誤之處，并改正：對化學(xué)方程式進(jìn)行配平。 ②討論：對化學(xué)方程式進(jìn)行配平的依據(jù)是什么？ 剖析：化學(xué)反應(yīng)中存在著質(zhì)量守恒，在方程式里面體現(xiàn)為反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)保持不變。  【圖片展示】討論水槍中的守恒現(xiàn)象     
 
消防員在滅火的時(shí)候用到了水槍，請學(xué)生描述水槍形
狀的特點(diǎn)，并從守恒的角度分析這種形狀的水槍可以把水噴的遠(yuǎn)一些的原因。 
剖析：水槍中水流量的守恒 
 諾貝爾物理學(xué)獎獲得者勞厄：“物理學(xué)的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)普遍的自然規(guī)律。因?yàn)檫@樣的規(guī)律的最簡單的形式之一表現(xiàn)為某種物理量的不變，所以對于守恒量的尋求是合理的，而且也是極為重要的研究方向。” 
總結(jié)：守恒在物理學(xué)中，是非常重要的物理規(guī)律之一。 
 
 
  
體驗(yàn)碰撞過程
中存在某個(gè)量是不
變的 
    
 
 
 
 體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)中的守恒量。   
 
體驗(yàn)水槍中水流量的守恒。  
 
 
   
 
 
總結(jié)：生活中守恒普遍存在，而且是
非常重要的物理規(guī)
律。 
 
【演示實(shí)驗(yàn)】伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn) 
 
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 
①小球從第一個(gè)斜面滾下來，又滾上了第二個(gè)斜面，如果摩擦阻力可以忽略不計(jì)，小球?qū)⑶『脻L到了原來的高度。 ②調(diào)節(jié)第二個(gè)斜面的傾角，同樣讓小球靜止?jié)L下，小球還是會滾到原來的高度。 
體驗(yàn)：小球在運(yùn)動的過程中存在某種守恒量。  
【理論探究】從理論角度追尋小球運(yùn)動過程中的守恒量 活動1：請學(xué)生討論和分析小球運(yùn)動過程中哪些量是發(fā)生變化的，并引導(dǎo)學(xué)生追尋變化過程中的不變量； 活動2：師生共同探討追尋守恒量的方法，并建立物理模型； 活動3：請學(xué)生自己推導(dǎo)演算，建立各物理量之間的關(guān)系，
并從結(jié)論中找尋守恒量。 
推導(dǎo)過程： 
ax
vv2  )/sinh-(hxgsina212221 結(jié)論：22
221122vghvgh       即2gh+v2就是小球運(yùn)動過程中的守恒量。 
活動4：根據(jù)2gh+v2守恒，請學(xué)生分析小球能夠回到等高位置的原因。  
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】從實(shí)驗(yàn)角度去驗(yàn)證小球運(yùn)動過程中的守恒量 
 
實(shí)驗(yàn)步驟： ①用毫米刻度尺來測量高度； 
②用光電門計(jì)時(shí)器測量小球的速度； 
   ③數(shù)據(jù)處理，得到結(jié)論。 
結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，2gh+v2的值保持不變。 
 
對守恒量2gh+v2進(jìn)行分析，引出機(jī)械能的概念，并講授勢能和動能的概念： 
重力勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。 
動能：物體由于運(yùn)動而具有的能量，叫做動能。 
   
      
通過伽利略理
想斜面實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感知小球運(yùn)動過程中存在某一守恒量，并引導(dǎo)從理論學(xué)生去找尋出這一守恒量，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 
     
    
  
  
        
    
根據(jù)守恒量，引出機(jī)械能的概
念，體會引入能量的概念是因?yàn)槟芰?br /> 是一個(gè)守恒量。 
v1
 
2  1  h1 
θ h2 v2 
                    
             
                    
                                                       
 5 
    
 
         四、能量
守恒定律  【演示實(shí)驗(yàn)】 
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)際斜面是粗糙的，小球越滾越低。 
   讓學(xué)生分析并討論機(jī)械能是否還守恒，進(jìn)而討論能量是否守恒。 
 【演示實(shí)驗(yàn)】怪坡實(shí)驗(yàn) 
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：小球沿著軌道往上滾動。 
學(xué)生分析：小球重力勢能增加，動能增加，總能量增加，違背了能量守恒定律。這時(shí)，學(xué)生會對自己分析的結(jié)
果產(chǎn)生疑惑，仍然堅(jiān)持能量守恒定
律。 
揭示實(shí)驗(yàn)：軌道兩端寬度不一樣，球
在“往上滾”的過程中，實(shí)際球的重心是下降的，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，能量還是守恒的。  【演示實(shí)驗(yàn)】 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：將罐往外推出去，它滾到最遠(yuǎn)處停下來后又會滾回來。 
揭示實(shí)驗(yàn)：罐里面有根橡皮筋，滾
過去的時(shí)候，橡皮筋會卷起來，將
一部分動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能儲存
起來，當(dāng)罐停下來后又將彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，因此罐又會滾回來。  總結(jié)：能量守恒定律是普遍適用的。 
（PPT展示）諾貝爾物理學(xué)獎得者費(fèi)恩曼：“有一個(gè)事實(shí)，
如果你愿意，也可以說一條定律，支配著至今所知的一切
自然現(xiàn)象„„這條定律稱做能量守恒定律。它指出某一個(gè)
量，我們把它稱為能量，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個(gè)最抽象的概念„„”  【應(yīng)用】 
跳高運(yùn)動員是以高度來計(jì)成績的，可他們?yōu)槭裁匆�先�?br /> 高自己的速度？ 
 
 
若斜面粗糙，雖然機(jī)械能不守恒，但是學(xué)生堅(jiān)信這里總能量是守恒
的。實(shí)際上，這里
小球一部分的機(jī)械
能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了。 
 
     
 
學(xué)生堅(jiān)信能量
守恒定律是普遍適用的。培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的辯證唯物主義的世界觀和方法論。 
  
 
 
  
 根據(jù)能量守恒定律，學(xué)生能夠透過現(xiàn)象去分析原
因，找出事物的真
相。   
    
 
   
 將能量守恒定律應(yīng)用于生活當(dāng)
中。 
 
 
                    
             
                    
                                                       
 6 
七、板書設(shè)計(jì)： 
  
 
7.1追尋守恒量 
一、伽利略理想斜面中的守恒量：2gh+v2 二、機(jī)械能   勢能 
         動能 三、能量守恒定律 

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