能量守恒定律与能源 说课稿 教案 教学设计

机械能守恒定律

一、教材分析

本章教学内容范围及变化

在物理知识方面，本章主要介绍了功、功率、重力势能、弹性势能、动能等基本概念；动能定理、机械能守恒定律、能量守恒与能源；一个探究性的实验：探究功与速度的变化的关系，一个验证性实验：验证机械能守恒定律。

在物理技能方面，打点计时器的使用、以及用打点计时器测量速度在前面的第二章和第四章学生已经接触过，应该说学生并不陌生，在这一章里面的两个实验中，一方面是对用打点计时器测量速度的巩固另一方面也是一个具体的应用。在探究功与速度变化关系中，涉及应用打点计时器测量速度、在实验数据处理上，作w-v图像和w-v2图像，利用假想、猜测、验证、归纳是一种常用的物理学研究方法，用图像寻求相关物理量之间的关系充分的体现了探究的思想。验证机械能守恒定律的实验，虽然是验证性的实验，但仍然是按着探究的方式进行的，在培养学生的探究能力提出了很高的要求。

在物理思想方法方面，从第一节追寻守恒量，到后面的探究弹性势能的表达式、探究功与速度的变化的关系、验证机械能守恒定律的实验无不体现探究的思想以及探究的方法。功和能是贯穿在整个物理学中的基本概念，能的转化和守恒、以及在自然界中反映出的宏观过程的方向性则揭示了物理学各部分的内在联系，有助于培养学生的物理思想和科学素质。

与原大纲教材相比本章在内容上的变化主要是：

（1）第一节不再是功，而是追寻守恒量，这是一节增加的内容，与以往前几个版本的教材都不相同。能量究竟是什么，迄今为止人们还不能真正下一个定义，但这并不重要，人类在长期科学实践中已经建立起各种形式能量的定量量度，如动能、重力势能、弹性势能、电能、磁能等等，能量并不是一个含糊不清、定性的概念。人类经过长期的研究后发现，能量有一个至为重要的性质，就是能量在任何过程中都守恒，即能量可以转化，但总量保持不变，这一节要让学成初步建立这样一种思想。

（2）原教材中的变力做功属于阅读材料，新教材中已经删去了，但在第5节探究弹性势能的表达式中，让学生运用极限的思想探究弹簧的变力做功的计算方法，比原来要求更高。

（3）功率一节中对物理知识在实际中的应用，就汽车爬坡“换挡”用以增加牵引力的问题，比原来教材更加贴近生活实际一些。

（4）原教材功率之后是动能与动能定理，新教材功、功率之后，讲的是重力势能，用较大的篇幅讲重力做功的特点，这一点与原来的人教社的读本很相似。

（5）弹性势能原教材在重力势能一节的最后，简单的作了定性论述。新教材与原教材差异很大，改为探究弹性势能的表达式，尽管不要求写出具体的表达式，但在物理思想和方法上要求比原教材高了许多。

（6）与原教材比较可发现在动能、动能定理之前增加了一节探究功与速度变化的关系，这是一个学生实验，在正式学习动能定理之前，由学生自己探究力做功与速度变化有什么关系，先有了一个初步的认识。得到动能定理不再是一个简单的推导过程，突出了物理学的研究方法。

（7）机械能守恒定律一节与原教材的区别，对于机械能守恒定律，原教材以自由落体这一特例加以推导，并且给出了机械能(不包括弹性势能)守恒的条件：只有重力做功．新教材中是以物体沿光滑曲面下滑为背景进行的推导，由于对弹力做讨论的比原教材深入，给出的机械能守恒的条件是：在只有重力或弹力做功的物体系统内。这样更具有普遍性。

（8）机械能守恒定律的实验，原教材给出了具体的实验操作步骤，新教材中则不然，

虽然也是验证性的实验，但更突出了探究的成分，具体的实验步骤、数据分析、结论及其可靠性，由学生自己根据实验的原理安排探究，能力要求比原教材要高许多。

（9）能量守恒定律与能源属于本章的新增加内容，并且提到了能量耗散从能的转换角度反映出自然界中宏观过程的方向性。原教材中这一节在热学部分。

二、本章教学内容在模块内容体系中的地位和作用

能的概念，功和能的关系以及各种不同形式的能相互转化和守恒的规律，贯穿在全部物理学中，不仅仅是物理学，也是自然界最普遍、最重要的规律之一．本章讨论的机械能的概念和机械能守恒定律，是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是以前学过的运动学和动力学知识的进一步综合和扩展．这一章是力学教材的重点内容之一，而要求学生探究的地方有很多，在模块教学中的作用是综合、提高，多方面的体现新课表的三个维度．

三、本章教学内容总体教学目标

本章中紧紧地围绕着对问题的探究、逐步的深入，使学生对能量及其转化有一个较为清晰地认识，同时体会科学研究的重要性、体验科学研究的方法，尽享其中的愉悦，潜移默化的对学生渗透着物理思想，对其科学素质培养达到了润物细无声的效果。在本章教学的最后也要让学生认识到，不排除存在尚未认识的能量形式的可能性，培养学生辩证唯物主义的思想。同时通过机械能守恒定律的教学，应该使学生认识应用守恒定律来研究物理问题时，可以只考虑过程的初始状态和终了状态，而可以不考虑两个状态之间过程的细节，可以简化研究过程．这正是守恒定律的特点和优点．

四、本章教学内容重点和难点分析

由于能的转化和守恒的特殊地位，决定了这一章内容的重要性。可以说每一节都是重点内容。具体地说

（1）关于探究的方法：追寻守恒量、探究弹性势能的表达式、探究功与速度的变化的关系，验证机械能守恒定律的实验，既是重点又是难点。

（2）功率一节中对物理知识在实际中的应用，就汽车爬坡“换挡”用以增加牵引力的问题，比原来教材更加贴近生活实际一些，但同时也增加了难度，实际问题是很复杂的，非专业人士不好讲得很清楚，能让学生知道个大概的情况即可，如果有条件让学生体验一下，汽车确实在低速档时可以获得较大的牵引力就更好了。

（3）探究弹性势能的表达式中，怎样计算拉力的功，是一个难点，尽管学生在前面运动学中接触过这类处理问题的方法，但这种极限的思想本身就很难，应启发学生进行类比、探究。

（4）探究功与速度变化的关系，这个实验本身并不重要，重要的是让学生体验这种探究的过程和探究过程中使用的方法，猜测、类比、验证、归纳。应鼓励学生根据感性认识先是大胆猜测、然后用图像法探究相关量的关系，这种方法学生虽然在前面牛顿定律的学习中，

作a-1

m

图像时用过，但通过实验数据的分析、比较要得出w-v2，仍然是教学的难点，可以

根据学生的实际情况，适当启发学生运用类比的思路。

另外，该实验中有些细节学生可能注意不到，例如：为了增加小车运动的稳定性，拉小车的橡皮条，采用两根同时拉，为什么不用一根，不妨让学生试一试；再有探究功与速度的变化关系中使用了橡皮条作为实验的器材之一，而橡皮条的弹力对小车做功属于变力做功，学生无法用现成的公式进行计算，在这种情况下实验中采用了增加橡皮条的条数来替代拉力做功的倍数，这种替代法十分的巧妙的，是物理学研究问题的常用方法之一，大科学家库仑在电学中研究点电荷的相互规律时，在尚不知电量的单位是什么时，采用的就是两个相同的小球接触后电荷量均分的方法，来替代不同的电量的，这种方法应让学生体会其中的精妙之处。