資源簡介

2010年石家莊市高中物理
“套餐式”系列教研活動項目（之九）
---- 高中新課程教材解讀與分析 （人教版）
必修二模塊
第七章 機械能守恒定律
分節(jié)次教材分析與建議（二）
第六節(jié) 實驗：探究功和速度變化的關(guān)系
一、本節(jié)教材的整體分析
本節(jié)教材亦為新課標(biāo)教材新加內(nèi)容。前兩節(jié)教材以理論探究為主，本節(jié)教材則以實驗探究的為主，目的是領(lǐng)會探究功與物體速度變化的關(guān)系實驗的設(shè)計思路（利用倍增法測量變力的功。倍增法是物理實驗經(jīng)常用到的一種試驗方法。庫侖定律得出也是這種試驗方法。）。體驗實驗探究的的基本思路。（體驗（或生活經(jīng)驗）—猜想—定性驗證---定量驗證）。經(jīng)歷探究學(xué)習(xí)的情感體驗過程。提高實驗技巧（平衡摩擦力、速度的測量、數(shù)據(jù)處理等）。經(jīng)歷一次根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析的結(jié)果形成實驗結(jié)論的過程。并為下一節(jié)的學(xué)習(xí)打下一個實驗基礎(chǔ)。
二、教學(xué)目標(biāo)分析
（一）知識與技能目標(biāo)：
1.會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度
2.利用物理圖像探究功和速度變化的關(guān)系
（二）過程與方法目標(biāo)：
1. 指導(dǎo)學(xué)生閱讀“探究思路”掌握實驗設(shè)計的指導(dǎo)思想。
2．掌握實驗技巧，學(xué)會數(shù)據(jù)處理。
（三）情感目標(biāo)：
1.體驗探究的困難、享受成功的樂趣
2.培養(yǎng)實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度
三．重點、難點分析
（一）重點分析：
1．實驗中沒有具體測出橡皮筋對小車做的功，而是設(shè)定每一根橡皮筋對小車做功W，來探究小車速度與皮筋做功的關(guān)系。
2．實驗中應(yīng)注意解決：相同皮筋的選取及固定，小車運動阻力的平衡，紙帶上合適點間距離的測量。
（二）難點分析：
1.相同皮筋的篩選與固定。
2.平衡摩擦力
3.數(shù)據(jù)分析
四．教學(xué)建議
先從體驗（或生活經(jīng)驗）提出對做功與速度變化的的關(guān)系。通過小實驗進(jìn)行定性驗證（讓同一小球從不同高度下落，下落的高度越高，沙坑越深），得出功越大，速度變化越大的定性結(jié)論。如何確定他們的定量關(guān)系呢？讓學(xué)生閱讀教材，提出相關(guān)問題：1.對小車做功德力是恒力還是變力？2.如果是變力，它的功是如何處理的？3.受該實驗設(shè)計的啟發(fā)再結(jié)合你以前用過的實驗器材，你還能設(shè)計出其他的實驗方案嗎？如能，試著描述一下你的實驗方案。（可以給學(xué)生以提示：恒力如何測？）再對學(xué)生的實驗方案進(jìn)行評價。然后再提出以下問題，讓學(xué)生結(jié)合試驗、分組討論后進(jìn)行回答或演示：1.小車是否受到阻力作用？你是如何消除其影響的？你怎么就知道影響已被消除？2.你是如何做到使同一根橡皮條在每次試驗過程中所做的功均相同？（從同一標(biāo)記處由靜止釋放）3.觀察紙帶上點距是否都均勻？若不均勻，你是如何確定其末速度的？為什么？（）4.這些速度是否必須計算出其具體數(shù)值？若不是可以怎樣表示？5.結(jié)合你的實驗過程試著分析一下該實驗的誤差主要來源是什么？（可以選問。）在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)提醒同學(xué)們猜想數(shù)據(jù)之間關(guān)系的基本原則：由簡單到復(fù)雜（先猜與v成正比；在依次猜想與v2成正比、v3、……；坐標(biāo)軸的橫軸也依次變?yōu)関、v2、v3、……）。最后得出實驗結(jié)論
第七節(jié) 動能和動能定理
一、本節(jié)教材的整體分析
本節(jié)教材是在上節(jié)教材實驗探究的基礎(chǔ)上，再次進(jìn)行理論探究，得出動能的表達(dá)式，其研究方法思路與研究重力勢能、彈性勢能基本相似。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生進(jìn)一步熟悉進(jìn)行理論探究的基本思路。另外本節(jié)第一次出現(xiàn)關(guān)于能量的規(guī)律：動能定理。其研究方法為理論探究中的歸納推理（由特殊到一般）。動能定理為知識技能目標(biāo)要求中的最高要求。其重要性不亞于牛頓第二定律。因此加強對動能定理的理解和正確應(yīng)用動能定理解決實際問題為本節(jié)的教學(xué)重點。第三次強化功能關(guān)系（動能的變化過程對應(yīng)于合力做功的過程）。
二、教學(xué)目標(biāo)分析
（一）知識與技能目標(biāo)：
1.知道動能的符號、單位和表達(dá)式，會根據(jù)動能的表達(dá)式計算運動物體的動能
2.理解動能定理的物理意義
3.領(lǐng)會用動能定理解題的優(yōu)越性，理解做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程
4.會用動能定理處理單個物體的有關(guān)問題
5.知道動能定理也可用于變力做功和曲線運動的情景，能用動能定理計算變力做的功。
（二）過程與方法目標(biāo)：
1.運用歸納推導(dǎo)方式推導(dǎo)動能定理的表達(dá)式
2．對比分析動力學(xué)知識與動能定理的應(yīng)用
（三）情感目標(biāo)：
通過動能定理的歸納推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)研究的興趣。
三．重點、難點分析
（一）重點分析:
1.動能的表達(dá)式
2.動能定理的推導(dǎo)及其式中各量的含義
3.用動能定理解決有關(guān)生活和生產(chǎn)實際問題
4.體會用動能定理解題比用牛頓運動定律解題的優(yōu)越性
5.會用動能定理求變力的功
（二）難點分析：
動能定理的應(yīng)用
四．教學(xué)建議：
首先由上節(jié)的實驗結(jié)論猜想動能表達(dá)式中應(yīng)該含有這個因子，進(jìn)而提醒同學(xué)們回憶我們是如何得到重力勢能和彈性勢能的表示的。（通過功得到能）然后展示教材中所給的情景：一個質(zhì)量為m的物體在一個恒力作用下，在力的方向上發(fā)生了一段位移，其速度由變到了，試寫出該力所做功的表達(dá)式。引導(dǎo)學(xué)生寫出，讓學(xué)生分析的含義。從而得出動能的定義。（建議引導(dǎo)學(xué)生完成整個分析過程。有前幾節(jié)的基礎(chǔ)學(xué)生應(yīng)該能夠完成）。然后將情景改為兩個恒力到多個恒力再到變力再到任意的曲線運動。分析得出該結(jié)論仍然成立。只不過W為合力的功。通過例題1的教學(xué)使學(xué)生理解動能定理的特點。以及與合力做工所對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化過程。通過例題2的教學(xué)為能量的轉(zhuǎn)化和守恒奠定基礎(chǔ)。（思考與討論）
第八節(jié) 機械能守恒定律
一、本節(jié)教材的整體分析
本節(jié)教材與第九節(jié)教材構(gòu)成了一個有機整體，其編寫思路與六七節(jié)恰好相反，第六七節(jié)是先試驗探究再進(jìn)行理論探究；而第八九兩節(jié)則是先理論探究，再實驗驗證。通過這四節(jié)教材的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生充分體驗科學(xué)探究的魅力，初步形成科學(xué)探究的能力。另外本節(jié)也第一次得到了一個守恒量-------機械能，但要強調(diào)機械能的守恒是有條件的。但這也為得到自然界的三大規(guī)律之一-------能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律奠定基礎(chǔ)。同時，機械能守恒定律也是我們現(xiàn)在得到的有關(guān)能量的第二大規(guī)律。要求同學(xué)們必須掌握守恒條件，能夠利用守恒定律解決實際問題。再一次強調(diào)了功能關(guān)系（機械能的變化過程對應(yīng)于除了重力、彈力以外的所有力做功過程）。需要說明的一點是：本節(jié)自始至終沒有明確機械能的概念。
二、教學(xué)目標(biāo)分析
（一）知識與技能目標(biāo)：
1.知道機械能的各種形式，能夠分析動能和勢能（包括彈性勢能）之間的相互轉(zhuǎn)化問題。
2.能夠根據(jù)動能定理與重力勢能變化間的關(guān)系，推導(dǎo)出機械能守恒定律。
3.會根據(jù)機械能守恒的條件判斷機械能是否守恒，能用機械能守恒定律解決有關(guān)問題。
4.能從能量轉(zhuǎn)化的角度理解機械能守恒的條件，領(lǐng)會運用機械能守恒定律解決問題的優(yōu)越性。
（二）過程與方法目標(biāo)：
1.通過科學(xué)探究機械能過程，認(rèn)識對物理現(xiàn)象（動能和勢能的轉(zhuǎn)化）的分析提出假設(shè)，再進(jìn)行理論推導(dǎo)的研究方法
2.經(jīng)歷概括歸納“機械能守恒的條件”的過程，體會歸納的思想方法。
（三）情感目標(biāo)：
1.通過演示實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，體會科學(xué)的無窮的魅力
2.通過機械能守恒，感悟自然界的守恒思想，體會自然的對稱美、和諧美
三．重點、難點分析
（一）重點分析：
1.機械能守恒條件的理解
2.機械能守恒定律的應(yīng)用
（二）難點分析
1.判斷機械能是否守恒
2.機械能守恒定律的應(yīng)用
四．教學(xué)建議
建議本節(jié)一開始，首先回憶前面已經(jīng)學(xué)過的重力勢能、彈性勢能以及動能的概念，然后提問：在初中把他們統(tǒng)稱為什么？從而首先引出機械能的概念。然后情景展示：自由落體的過程，結(jié)合前面的知識引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論探究得出。（在探究過程中牢牢抓住重力做功的兩重性：一方面，它是重力的功，對應(yīng)于重力勢能的變化；另一方面，它又是合功，因此也對應(yīng)于動能的變化。）再依次展示沿光滑斜面下滑的小球、平拋的小球均可得出相同結(jié)論，且三個過程盡管不同，但是，都是只有重力做功。通過歸納推理得出機械能的守恒條件之一。（只有重力做功）。在展示彈簧振子，分析可知彈力做功也具有兩重性，從而得出機械能守恒的另一個條件：（只有彈力做功）。最后得出機械能守恒定律。再通過典型例題的展示，使學(xué)生理解守恒條件，掌握機械能守恒定律的特點。從而達(dá)到會正確使用機械能守恒定律的目的。
第九節(jié) 實驗：驗證機械能守恒定律
一、本節(jié)教材的整體分析
本節(jié)教材是對第八節(jié)教材理論探究結(jié)果----機械能守恒定律的試驗驗證?？梢园阎攸c放在實驗方案的設(shè)計上，并引導(dǎo)同學(xué)們對所有實驗方案進(jìn)行分析論證（從科學(xué)性、可操作性、準(zhǔn)確性、簡潔性等幾個方面）選出最優(yōu)方案進(jìn)行驗證。
二、教學(xué)目標(biāo)分析
（一）知識與技能目標(biāo)：
1.理解實驗的設(shè)計思路，明確試驗中需要直接測量的物理量。
2.知道試驗中選取測量點的有關(guān)要求，會根據(jù)試驗中打出的紙帶測定物體下落的距離，掌握測量物體運動的瞬時速度的方法。
3.能正確進(jìn)行實驗操作，能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)的分析得出實驗結(jié)論
4.能定性的分析產(chǎn)生實驗誤差的原因，并會采取相應(yīng)的措施減小實驗誤差
（二）過程與方法目標(biāo)：
1.經(jīng)歷實驗設(shè)計的過程，體會所采用的科學(xué)方法
2.經(jīng)過分組實驗，提高動手能力、協(xié)作意識；提高解決問題的能力
3.通過誤差分析，學(xué)會反思
（三）情感目標(biāo)
三．重點、難點分析
（一）重點分析：1.嘗試設(shè)計驗證機械能守恒定律實驗方案
2、經(jīng)歷驗證機械能守恒定律的過程，學(xué)會對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方法
（二）難點分析：
1、實驗條件的控制，滿足守恒條件
2、實驗誤差的分析
四．教學(xué)建議：
建議在教學(xué)過程中，除了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗方案的設(shè)計篩選外。還要以問題引領(lǐng)的方式，使學(xué)生能夠順利的完成實驗：1. 重物下落過程中除受到重力作用外，還可能受到什么力作用？ 2. 打點計時器固定在那一個面內(nèi)？（豎直面？水平面？斜面？）3.重物的質(zhì)量大一些好還是輕一些好？還是與輕重?zé)o關(guān)？4.重物的體積大一些好還是小一些好？5.是用手提著紙帶好還是用手托著紙帶好？6.是先開電源還是先放手重物？ 7. 初狀態(tài)的速度是否一定為零？不是的話，為什么我們試驗時初速度選擇了零？ 8. 末速度如何計算？9.是否需要測量物體的質(zhì)量？10.當(dāng)你得到什么結(jié)論時，就能證明機械能守恒定律成立？（）可以讓學(xué)生通過分組討論，實驗探索，搞清上述問題，從而順利完成實驗。
第十節(jié) 能量守恒定律與能源
一、本節(jié)教材的整體分析
本節(jié)教材是對本章知識的總結(jié)與拓展。通過對前面幾節(jié)的分析，使學(xué)生明確建立兩個觀念：能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀念；能量轉(zhuǎn)化過程即力的做功過程(功是能量轉(zhuǎn)化的量度) 。同時還要使學(xué)生了解能量耗散。通過本節(jié)的教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力，收集信息、篩選信息、整合信息的能力。通過本節(jié)的教學(xué)可以幫助學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，形成科學(xué)理論是發(fā)展的觀念。增強節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的意識。
二、教學(xué)目標(biāo)分析
（一）知識與技能目標(biāo)：
1.了解各種不同形式的能，知道能量是一個重要的物理量
2.知道確立能量守恒定律的兩類重要事實。
3.知道能量守恒定律的內(nèi)容，會用能量守恒定律分析解釋一些實際問題
4.了解能量耗散，了解自然界宏觀過程中能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性
（二）過程與方法目標(biāo)：
1.通過閱讀、上網(wǎng)查找資料，學(xué)會篩選有用信息
2.通過具體實例分析，理解能量守恒的確切含義。
（三）情感目標(biāo)：
1.認(rèn)識提高能量利用效率的重要性。
2.知道能源短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的意識。
三．重點、難點分析
（一）重點分析：
能量守恒定律的內(nèi)容和應(yīng)用
（二）難點分析：
1.能量守恒定律的確切含義
2.能量耗散
四．教學(xué)建議：
建議參考教參書所給出的教學(xué)建議，把本節(jié)課上成一節(jié)討論課。只是把9個討論題在課前提出，使學(xué)生在課前預(yù)習(xí)和查閱資料時，目的更加明確。通過學(xué)生的討論掌握知識，形成觀念。教師要適時引導(dǎo)、激勵學(xué)生，使學(xué)生能夠討論的起來，能夠得出一些結(jié)論。能夠利用這些結(jié)論分析生活和生產(chǎn)的有關(guān)問題。

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