追尋守恒量

王文

一、教學(xué)任務(wù)分析

從新課標(biāo)的內(nèi)容與要求來(lái)看，對(duì)本節(jié)內(nèi)容沒有具體要求，一部分教師會(huì)選擇忽略掉本節(jié)內(nèi)容直接進(jìn)行功與功率的講解。但是，追尋和研究守恒量本身是物理學(xué)的一種重要研究方法。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師更多地需要教給學(xué)生物理思考的方法，本節(jié)課內(nèi)容就可以通過(guò)猜想與實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生找出研究對(duì)象是否存在物理量守恒的情況，再總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)得出守恒定律內(nèi)容并加以驗(yàn)證，最終可以應(yīng)用于其他物理現(xiàn)象解決問(wèn)題。學(xué)生在這個(gè)探究與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，加深對(duì)守恒關(guān)系的認(rèn)識(shí)，并將這種思想滲透于自身以后的學(xué)習(xí)中，對(duì)其物理思想的形成與鞏固有很大的推動(dòng)

作用。

二、追尋守恒量教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

1.理解動(dòng)能、勢(shì)能和能量的概念。

2.可以分析伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)里體現(xiàn)的守恒概念。

3.理解自然界中各種能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移中的守恒思想。

（二）過(guò)程與方法

1.體會(huì)伽利略分析問(wèn)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(guò)程中體會(huì)費(fèi)恩曼所說(shuō)話的深刻內(nèi)涵，體會(huì)轉(zhuǎn)化與守恒的普遍性。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.通過(guò)動(dòng)能、勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化來(lái)研究生活中物體的運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)熱愛生活的情趣。

2.通過(guò)“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(guò)學(xué)習(xí)，要善于把實(shí)際問(wèn)題理想化。

三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.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。

2.教學(xué)難點(diǎn)：在動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程中體會(huì)能量守恒。

四、教法和學(xué)法

教法：1.演示實(shí)驗(yàn)法：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在充分觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，分析歸納出動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化情況。

2.觀察法：通過(guò)對(duì)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的觀察，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生在積極的思維中認(rèn)識(shí)守恒量，獲得新知。

學(xué)法：依據(jù)新的教學(xué)理念、學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作、探究等方式方法，達(dá)到體驗(yàn)中感悟情感、態(tài)度、價(jià)值觀；活動(dòng)中歸納知識(shí)；參與中培養(yǎng)能力；合作中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。

五、教學(xué)器材

單擺實(shí)驗(yàn)器材、多媒體課件、視頻材料。

六、教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情景，導(dǎo)入新課

教師讓一名學(xué)生朗讀教材本章開頭諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼的一段話，提出什么是能量，并回顧初中所學(xué)習(xí)的能量守恒定律。

用圖片形式展現(xiàn)幾種常見的能量轉(zhuǎn)化，并讓學(xué)生回答是何種能量轉(zhuǎn)化為何種能量，進(jìn)而使學(xué)生舉例生活中的能量轉(zhuǎn)化，初步體會(huì)能量轉(zhuǎn)化在生活中的普遍性和重要性。

課件展示：投影展示伽利略理想實(shí)驗(yàn)的視頻或動(dòng)畫

讓學(xué)生觀察現(xiàn)象：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，教師提問(wèn)說(shuō)明了什么。

再讓學(xué)生觀察現(xiàn)象：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。在此提問(wèn)說(shuō)明了什么問(wèn)題。

學(xué)生認(rèn)真觀看資料后思考并分組展開討論，小組選出代表發(fā)言，表達(dá)觀點(diǎn)結(jié)論。

課件展示：利用動(dòng)畫模擬實(shí)驗(yàn)，將斜面調(diào)整傾斜度，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(yǔ)言，描述看到的物理現(xiàn)象。

學(xué)生通過(guò)閱讀并觀察、討論、總結(jié)：讓小球沿斜面從靜止?jié)L下，小球?qū)L上另一斜面，若沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)的高度。減小一斜面的傾角后，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。

教師設(shè)置問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考猜測(cè)：若將后一斜面放平，小球的運(yùn)動(dòng)情況將是怎樣？

學(xué)生分組討論、交流，大膽猜想并提出自己的看法。

此環(huán)節(jié)教師通過(guò)動(dòng)畫展示，讓學(xué)生感受到有一個(gè)物理量是不變的、守恒的，教師逐步引導(dǎo)，讓學(xué)生理解這個(gè)物理量就是能量。

2.合作探究，實(shí)驗(yàn)論證

通過(guò)啟發(fā)學(xué)生思考關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程的描述，最終得到伽利略理想實(shí)驗(yàn)中小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，從而順利引出動(dòng)能與勢(shì)能的基本概念。此時(shí)由于學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)有限，只能得到動(dòng)能與速度有關(guān)，勢(shì)能與高度有關(guān)這樣的簡(jiǎn)單結(jié)論，并提出物體的機(jī)械能概念：物體的勢(shì)能與動(dòng)能之和稱為機(jī)械能。

學(xué)生在教師引導(dǎo)下利用牛頓第二定律進(jìn)行理論推導(dǎo)：

小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)，有v2-0=2aX

在斜面上有a=gsinθ

在斜面上有h=Xsinθ

所以v2=2gh

v2與2gh之和是守恒的

我們只需驗(yàn)證h與v2是否為正比關(guān)系即可。

實(shí)驗(yàn)演示：

使用實(shí)驗(yàn)儀器——朗威電子機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)器，分組測(cè)出單擺小球下落的高度以及最低點(diǎn)的瞬時(shí)速度，觀察兩者之間的關(guān)系。

讓學(xué)生通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)得出下落高度與速度的平方之間的關(guān)系，并利用電腦擬合曲線。

使學(xué)生得到小球下落高度與速度的平方之間的正比關(guān)系。實(shí)際操作中，圖像大多不過(guò)原點(diǎn)，此處主要因?yàn)榭諝庾枇Φ挠绊?，不必急于給學(xué)生解釋，而是讓學(xué)生保留實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖像，待本章內(nèi)容學(xué)習(xí)完成再自我回顧誤差原因。

至此分組實(shí)驗(yàn)結(jié)束，學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：無(wú)論是伽利略的滾擺實(shí)驗(yàn)還是本節(jié)課所做的單擺實(shí)驗(yàn)，勢(shì)能與動(dòng)能是可以相互轉(zhuǎn)化的。兩者所組成的系統(tǒng)總的機(jī)械能守恒。

3.歸納總結(jié)，鞏固提升

（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(guò)程中，總的機(jī)械能不變。

七、板書設(shè)計(jì)

追尋守恒量

（一）能量

1.伽利略斜面實(shí)驗(yàn) 2.守恒量就是能量

（二）勢(shì)能和動(dòng)能

1.勢(shì)能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量，其大小與高度有關(guān)。

2.動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，其大小與物體速度

有關(guān)。

（三）分組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證單擺機(jī)械能守恒

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：無(wú)論是伽利略的滾擺實(shí)驗(yàn)還是本節(jié)課所做的單擺實(shí)驗(yàn)，勢(shì)能與動(dòng)能是可以相互轉(zhuǎn)化的。兩者所組成的系統(tǒng)總的機(jī)械能守恒。

八、教學(xué)反思

本節(jié)課是學(xué)生探究、教師引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的一節(jié)課，系統(tǒng)性、自主性強(qiáng)，體現(xiàn)了“自主性學(xué)習(xí)”和“探究性學(xué)習(xí)”的教學(xué)思想。引入名人名言，結(jié)合生活實(shí)例，創(chuàng)設(shè)物理情景，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生，分組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證更加幫助學(xué)生建立形象直觀的認(rèn)識(shí)，提高了課堂的教學(xué)和學(xué)習(xí)效率。

學(xué)生分組合作，相互交流，共同探究守恒量，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的特點(diǎn)，同時(shí)教師關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，及時(shí)引導(dǎo)啟發(fā)，使不同層次的學(xué)生都可以形象直觀地理解守恒量能量這一概念，為接下來(lái)機(jī)械能的學(xué)習(xí)做好鋪墊，同時(shí)很好地將新課程理念結(jié)合于教學(xué)實(shí)際中。

編輯 張珍珍