机械能及其守恒定律教学课件

机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律怎样思想，就有怎样的生活 1 1 追寻守恒量追寻守恒量2 2 功功3 3 功率功率 4 4 重力势能重力势能5 5 探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式 6 6 探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系7 7 动能和动能定理动能和动能定理 8 8 机械能守恒定律机械能守恒定律9 9 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律 10 10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 一、功一、功 阅读教材阅读教材 变力的功变力的功二、功率二、功率三、功和能三、功和能四、动能四、动能 动能定理动能定理五、重力势能五、重力势能六、机械能守恒定律六、机械能守恒定律七、机械能守恒定律的应用七、机械能守恒定律的应用八、伯努利方程八、伯努利方程原来放在学生实验中移至课内，增加了探究性新教材新教材新教材新教材旧教材旧教材旧教材旧教材不要求或以不要求或以不要求或以不要求或以隐性的方式隐性的方式隐性的方式隐性的方式渗透渗透渗透渗透不要求或以不要求或以不要求或以不要求或以隐性的方式隐性的方式隐性的方式隐性的方式渗透渗透渗透渗透在新教材中在新教材中在新教材中在新教材中不要求，或不要求，或不要求，或不要求，或以隐性的方以隐性的方以隐性的方以隐性的方式进行渗透式进行渗透式进行渗透式进行渗透 1 1 追寻守恒量追寻守恒量2 2 功功3 3 功率功率 4 4 重力势能重力势能5 5 探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式 6 6 探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系7 7 动能和动能定理动能和动能定理 8 8 机械能守恒定律机械能守恒定律9 9 实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律 10 10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 增增增增加加加加2、新、旧教材总体特点比较从知识结构方面看从知识结构方面看 新、旧教材结构上基本相同，新补充的内容，使知识线索更系统、更流畅。对教学活动不大会产生不适应的情况。从教学内容方面看从教学内容方面看 新增加的内容给学生提供了一些探究与体验的机会，体现了新课程所倡导的探究发现和合作学习的教学理念。也使教材内容的连贯性和趣味性更强，可读性更好。因此，不会对教学工作产生多大的影响。从教学内容方面看从教学内容方面看 新增加的内容给学生提供了一些探究与体验的机会，体现了新课程所倡导的探究发现和合作学习的教学理念。也使教材内容的连贯性和趣味性更强，可读性更好。因此，不会对教学工作产生多大的影响。从教育理念方面看从教育理念方面看 新教材重视“过程”目标的落实，重视“情感”目标的体现，重视联系学生的生活、社会实践和现代科技。教师如何在新教材的基础上通过自己的再创造，在课堂教学中更好地体现新课程的理念，是实施新课程中急需解决的问题。从教育理念方面看从教育理念方面看 新教材重视“过程”目标的落实，重视“情感”目标的体现，重视联系学生的生活、社会实践和现代科技。教师如何在新教材的基础上通过自己的再创造，在课堂教学中更好地体现新课程的理念，是实施新课程中急需解决的问题。从教学策略方面看从教学策略方面看 新教材在文字处理和插图的选择上更趋向于生活化、通俗化。二、教学建议二、教学建议 教学内容更加生活化教学内容更加生活化 知识深度的控制更合适知识深度的控制更合适 教材的结构更和谐教材的结构更和谐教材中有教材中有明显明显变化变化的地方的地方 较好地体现了探究学习的理念较好地体现了探究学习的理念（一）教材的结构更和谐新教材中，机械能部分内容为什么会是这样的一个结构?旧教材的知识结构旧教材的知识结构如果一个物体能对外做功如果一个物体能对外做功如果一个物体能对外做功如果一个物体能对外做功 这个物体就具有能量这个物体就具有能量这个物体就具有能量这个物体就具有能量举例说明：举例说明：举例说明：举例说明：做功伴随着能量的变化做功伴随着能量的变化做功伴随着能量的变化做功伴随着能量的变化结论结论结论结论：功是能量变化的量度功是能量变化的量度功是能量变化的量度功是能量变化的量度 感感觉觉：似似似似乎乎乎乎定定定定义义义义功功功功是是是是为为为为了了了了定定定定义义义义能能能能，先先先先有有有有功功功功的的的的 概念，才有能的概念。概念，才有能的概念。概念，才有能的概念。概念，才有能的概念。但是，在物理学的发展中，能量并不是由功定义的，能量的概念是人类在“追寻守恒量”的过程中发展起来的。能量的概念之所以重要，是因为它是一个自然界中十分重要的守恒量。基于这样的认识，新教材中，把守恒思想的提出放到了具体的概念之前。新教材的知识结构新教材的知识结构追寻运动中的守恒量追寻运动中的守恒量 体体验验：一一切切运运动动变变化化都都要要满满足足一一定定的的守守恒定律恒定律。能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源机械能守恒定律机械能守恒定律功是能量转化的量度功是能量转化的量度 显然，新、旧教材相比，新教材中的处理方法，更加符合学生的认识规律，使知识的托出更自然、更和谐。也更符合物理学发展的历史事实。对学生来说，这样的处理，作为一种学习资源，在其分析处理实际问题时的可借鉴性也更强。因此，把“寻找守恒量”作为本章的开篇内容是很有意义的。从整体上考虑，“寻找守恒量”这节课很重要，一定要认真对待。但这节课，不必在知识深度上多动脑筋，只要利用实验、动画等媒体增强直观性教学，让学生感到有劲、有趣，有意思，能吊起学生的胃口，能够使学生在头脑中产生一定的想法就可以了。教学中要尽可能体现好探究性。如果能结合实验开展讨论式教学那就更好了。但课前要进行精心的准备。“寻找守恒量”的一些教学素材：（二）较好地体现了“探究性学习”的教学理念重力势能推演推演+直观直观探究功与物体速度变化的关系 动能和动能定理直观直观+推演推演探究弹性势能的表达式推演推演对以下教学内容的处理更科学教学案例：教学案例：“重力势能重力势能”的教学的教学功与能的关系问题，在功与能的关系问题，在“重力势能重力势能”中进行了第中进行了第一次的汇合，一次的汇合，运用运用“功是能量变化的量度功是能量变化的量度”的思想，的思想，引出了重力势能，揭示了重力的功与重力势能变化量引出了重力势能，揭示了重力的功与重力势能变化量间的关系。以后，我们还要运用这一思想来统领弹性间的关系。以后，我们还要运用这一思想来统领弹性势能、动能和动能定理及机械能的知识，构建好知识势能、动能和动能定理及机械能的知识，构建好知识系统。系统。可见，可见，“重力势能重力势能”一节是非常关键的教学环一节是非常关键的教学环节。因此，教学中，我们既要重视节。因此，教学中，我们既要重视“演绎演绎”的方法，的方法，也要注重形象思维能力的培养，也要注重形象思维能力的培养，努力转变努力转变“重推演、重推演、轻直观轻直观”的教学观念。的教学观念。探究过程：重力做功重力做功的特点的特点式中的式中的mgh与与高度高度h有关有关WG12mgh1mgh2重力做功只跟始、末位重力做功只跟始、末位置有关，而跟物体运动置有关，而跟物体运动的路径无关的路径无关始末状态的始末状态的mgh之差等于之差等于重力的功重力的功定义重力势能定义重力势能EPmghWG12Ep1Ep2教学反思：教学反思：在重力势能的教学中，尽管我们也会运用实验的方法首先让学生对重力势能形成一定的感性认识，但在得出重力势能、揭示重力的功与重力势能变化量间的关系时，主要还是运用了推演的方法。教学案例：教学案例：“探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式”的教学的教学 探究弹性势能表达式的过程，是建立在重力势能教学的基础上的，尽管也是一次探究活动，但教材对探究过程的处理方法却是完全不同的。发现问题发现问题弹簧弹弹簧弹力做功力做功 弹性势弹性势能变化能变化弹性势弹性势能应怎能应怎么表达么表达创创创创 造造造造质疑创质疑创质疑创质疑创新新新新问题表问题表问题表问题表达达达达 问题探究问题探究问题的问题的解决解决类比研类比研究策略究策略抽象、概括抽象、概括抽象、概括抽象、概括分析推理分析推理分析推理分析推理（1）课题的发现重力势能重力势能结论：这类力做功的一般计算方法结论：这类力做功的一般计算方法定义：定义：结论：结论：可以引入势能的条件可以引入势能的条件弹性势能弹性势能？定义：定义：？结论：结论：？（2）探究过程对优秀对优秀对优秀对优秀生进行生进行生进行生进行渗透渗透渗透渗透（3 3）思想交流：）思想交流：不要一提到探究，就想到实验。科学探究的目的在于通过学生自主的探究行为，变求知为已知。其中是否有实验，不是问题的本质特征。关于弹性势能表达式的探究，尽管没用实验，但探究的过程却体现得很好。可见，课堂上的探究活动，并不在于什么形式，关键在于是否体现了探究的意识，是否渗透了探究的方法。教学反思：教学反思：在重力势能的教学中，尽管可以运用实验或动画的方法让学生体会重力的功与重力势能变化间的关系，但在得出重力势能、揭示重力的功与重力势能变化量间关系时，主要还是运用了推演的方法。教学案例：探究功与物体速度变化的关系教学案例：探究功与物体速度变化的关系动能动能？动能定理的应用动能定理的应用控制变量法控制变量法定义：定义：直观感受演绎推理探究功与物体速度变化的关系物体质量不变时：物体质量不变时：形成一个课题形成一个课题动力学思路推导优越性可求变力的功 可处理曲线运 动问题 动能定理：动能定理：弄清楚动能定弄清楚动能定理的物理意义理的物理意义质量为m的物体，在恒力F作用下发生一段位移 ，速度由V1变为V2，试研究在这一过程中，力对物体的功与物体速度变化的关系。（1）教学内容结构（2）教材分析：1、引入本节内容的主要目的是为了让学生经历和体验探究的过程，培养学生探究的能力。本节与“动能和动能定理”一起构成了一个较为完整的研究课题，对学生课题意识的形成、探究能力的培养和发展会产生不可低估的作用。2、本节内容，只是为下一节“动能和动能定理”的理论推导奠定一个认识基础，并没有直接给出动能定理。而没有动能定理，又不能完整叙述功与速度、功与速度的变化、功与速度二次方间的关系，教师在教学中应灵活把握。（3）教学建议 2、做好实验是关键，而橡皮筋的选择是重中之重。3、实验中要先引导学生实验中要测量哪些物理量？可以用哪些方法测？可以采用哪些实验方法？根据现有的实验条件，选择什么方案为好？应该怎样进行实验？怎样进行实验数据的处理？1、本节教材的重点是得出功与物体速度变化的关系、探究过程中实验的设计以及实验数据的采集与处理。难点是如何引导学生进行积极的思考，使学生既能发挥创造性思维，也能够围绕本节的重点把探究过程深入下去。（4）实验技能点提醒橡皮筋的选择、实验装置的改进实验情景展示实验数据处理：用计算机拟合较好经验共享：1、为了使得坐标平面上各对应点的分布能成较为明显的非线性。可以考虑采用以下几项措施 ：在小车上加砝码，通过增加小车质量的方法，使小车速度不致过快。画曲线时加大 坐标轴的单位长度。从原点从原点O O开始描绘图线。开始描绘图线。经验共享：2、为了使 与 的关系更加直观明确，在让学生对 图象进行 、的关系分析后，要适时地引导学生思考是否可以通过描绘 图线来看看 、间的函数关系。“实验：验证机械能守恒定律”教材分析：（2）在利用教材中提供的方法测瞬时速度时，要让学生弄清楚其中的道理。特别要引导学生体会这种测瞬时速度的方法与第一、二章所用方法的差异。（1）在“实验：验证机械能守恒定律”的处理中，与旧教材相比，在实验方法上作了改进。首先，实验要求用天平测出重物的质量，以便计算重物的动能和势能改变量的数值。其次，在测量点的选择上，并不要求起始点的速度为零。因此，在选择纸带时，第一、二点间的距离是否接近2 、第一个点是否清晰也就无关紧要了。（三）教学内容更加生活化 教材更加关注生产和生活中的实际问题 1、能源问题 在涉及能量转化和转移的方向性问题时，教材中只是简单地提到，在选修1-2和选修3-3中有深入的地介绍，但考虑到我省的实际教学要求来看，大部分学生将不再选学这部分内容。因此，教师在教学中需要给予足够的重视。2、功 如果单从知识的角度来看，这节内容跟旧教材相比没什么变化，但它与生产和生活的联系更密切了。3、功率 功率的教学中，通过对汽车换档问题的分析帮助学生理解物理意义。生活化的味道更浓，趣味性更强，应用性也更好了。4、教材中，插图的选择更加注重生产和生活中的实际问题。教学措施：教学措施：提高课堂教学的开放性 这些教学内容，学生比较熟悉，要求不高，也不需要“深挖洞”，要努力提高课堂教学的开放性程度。1、抓住“既然能量是守恒量，不可消灭，可为什么我们还要节约能源”的讨论，把“能量守恒定律与能源”整合成专题讨论课。2、可以把“功”与“功率”整合成具有探究性味道的研究课。教学案例：能量守恒定律与能源 本节内容是对本章内容的总结和扩张。通过预先布置进行资料的搜集与整理及调查研究的方法准备专题讨论的过程，可以提高课堂教学的趣味性、有效性。也可以提高学生小课题研究的意识和能力。学生通过机械能的学习，容易体会到科学概念的作用在于它是对一些自然现象的抽象与概括。能量就是从千差万别的各种自然现象中抽象出来的概念。在学生头脑中，已经形成了许多有关能量转化的图景，他们也具备了从“机械能的转化和守恒”问题联想扩展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量是否会守恒”的能力。讨论提纲 应根据教材的要求，针对学生现有的知识水平和认知水应根据教材的要求，针对学生现有的知识水平和认知水平编拟讨论提纲。平编拟讨论提纲。1 1、请你说说：人类在建立起能量守恒定律过程中经历了、请你说说：人类在建立起能量守恒定律过程中经历了哪些主要的事件？哪些科学家在作出了卓著的贡献？请您利哪些主要的事件？哪些科学家在作出了卓著的贡献？请您利用网络、报刊杂志及图书资料进行搜集与整理。用网络、报刊杂志及图书资料进行搜集与整理。2 2、导致能量守恒定律最终确立的重要事实有哪些？能量、导致能量守恒定律最终确立的重要事实有哪些？能量守恒定律的发现是偶然的，还是人类对自然认识发展到一定守恒定律的发现是偶然的，还是人类对自然认识发展到一定阶段后必然的产物？阶段后必然的产物？3 3、有人曾经怀疑某种过程中、有人曾经怀疑某种过程中“能量不守恒能量不守恒”，这是怎么，这是怎么回事？回事？4 4、能量守恒定律是怎么表述的？在力学范畴内，能量守、能量守恒定律是怎么表述的？在力学范畴内，能量守恒定律应该如何表达？恒定律应该如何表达？5 5、能量守恒定律在什么范围内成立？、能量守恒定律在什么范围内成立？6 6、能源是人类社会的物质基础，人类利用能源大致经历、能源是人类社会的物质基础，人类利用能源大致经历了哪几个过程？了哪几个过程？7 7、为什么说能源短缺和环境恶化已成为关系到人类社会、为什么说能源短缺和环境恶化已成为关系到人类社会能否持续发展的大问题？能否持续发展的大问题？8 8、近几年来，人们常常讲到温室效应。什么是温室效应、近几年来，人们常常讲到温室效应。什么是温室效应？温室效应有什么特征？温室效应有什么特征？9 9、既然能量是守恒的，不可能消灭？为什么我们还要节、既然能量是守恒的，不可能消灭？为什么我们还要节约能源？约能源？10 10、什么叫能量耗散？你怎么看待能量耗散？、什么叫能量耗散？你怎么看待能量耗散？11 11、你是怎么理解、你是怎么理解“能量的利用受方向性的制约能量的利用受方向性的制约”这句这句话的意思的？请你举例说明。话的意思的？请你举例说明。12 12、请你调查一下附近的工厂企业和学校单位中能源的、请你调查一下附近的工厂企业和学校单位中能源的利用情况，在分析综合的基础上写一篇调查报告，向政府的利用情况，在分析综合的基础上写一篇调查报告，向政府的有关部门提出自己的建设性的意见或建议。有关部门提出自己的建设性的意见或建议。教学设计：教学设计：编撰讨论提纲编撰讨论提纲搜集整理资料搜集整理资料组织学习小组进行小组讨论组织学习小组进行小组讨论各小组代表交流汇报各小组代表交流汇报教师进行针对性讲解、答疑，总结、归纳教师进行针对性讲解、答疑，总结、归纳形成结论形成结论针对教师印发的问题提纲，利用网络、报刊杂志和图书资料搜集有关资料。根据问题提纲进行小组讨论由小组代表提出讨论中尚需进一步明确或需要其他人帮助的问题。针对问题提纲与学生提出的问题进行针对性讲解。还要布置学生写研究报告（四）知识深度的控制更合适 1、不要求用功的公式计算变力的功。但作为能力培养的途径，可以通过讨论的方式帮助学生打开思维的通道，给学生留一个思维的窗口，以达到开阔学生视野的目的。2、新教材删去了汽车以恒定功率启动的问题。这是由于这种情景是不符合实际情况的。教学中，千万不要再补充这样的习题，以免人为地加重学生的负担。3、在“探究弹性势能表达式”中，教材中尽管花了相当的篇幅研究弹性势能的引入问题，但并不要求得出弹性势能的表达式。三、几个值得商榷的问题三、几个值得商榷的问题问题1：关于物理量的符号处理？1、位移的符号在教材第一章中用 ，而本章中却用 。当然，这两个量的物理意义是不同的。怎么处理好？2、初、末速度在教材第二章中用 和 ，而本章中却用 和 ，是否应该统一起来。问题2：新课教学中应达到什么深度?高一、高二的教学中应着重于基本功的培养和训练，重视搞清楚知识间的来龙去脉，注重基本知识框架的构建，帮助学生树立起一定的辩证唯物主义观点，养成良好的学习习惯，形成最基本的独立思考问题的能力，为进一步学习奠定坚实的基础。高三的总复习中，应着重于搞清楚知识间的联系，要站在整个高中物理的高度上以审视的眼光重新认识知识，重新组合知识，通过分类突破，充分揭露知识间的纵横联系，将学生在高一、高二学习中获得的近乎“散装”的知识拉成某部分知识的“知识链”，编织成为相关内容的“知识网”，最后发展成完整的“知识体”。要达成这样的目标，如果学生在高一、高二的学习中，确实能形成良好的学习习惯，具备一般的分析问题和解决问题的能力，那再经过高三一年的系统复习也就绰绰有余了。谢谢谢谢大大家家 31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。黑格尔32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。普列姆昌德33、希望是人生的乳母。科策布34、形成天才的决定因素应该是勤奋。郭沫若35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。洛克