优秀教案系列
第八章机械能守恒定律
教材分析
教材分析
本章是必修第二册的第八章,是必修力学部分的最后一章,讲述功和能的概念,以及动能定理和机械能守恒定律。这一章可视为牛顿力学的进一步展开,在牛顿运动定律的基础上,通过引入功和能的概念,得出有关机械能的规律,特别是机械能守恒定律,使学生对自然的认识更加深入,为解决力学问题开辟了新的途径,所以这一章是力学部分的重点章节。
物理核心素养之一是物理观念,而能量观是物理观念的要素之一。能量观的核心内容是:自然界中的一切物质都具有能量,能量有多种形式,能够从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在能量的转移和转化过程中,各种形式能量的总和保持不变。本章是高中学生建立能量观念的第一章,学生在初中阶段已经初步、定性地接触了动能、势能、电能等概念。高中阶段,学生将进一步从定量的角度学习并发展这些概念,并且逐步深入地理解能量守恒定律。学好本章,将为后续的学习打下坚实的基础。实际上,必修第一册主要是通过学习运动学和动力学知识,理解力是改变物体运动状态的原因;本章是通过研究力在空间上的积累,即做功,体会功是能量转化的量度,是学生所学运动学和动力学知识的进一步拓展和延伸,使学生对运动观念和相互作用观念逐步深入从而建立能量观念的过程。通过结合生活中多样的情境问题,经历科学思维和科学探究方法,探索能量守恒的规律,以及这些规律在生产生活和科学技术中的应用,实现科学态度与责任的素养目标培养。本章针对必修第一册拓展具体内容用以下方框表示:
第一章学习用时间、位移、速度、加速度等物理量来描述直线运动。第八章学习用功与功率物理量来描述力在空间上积累的效果。
第二章学习匀变速直线运动几个物理量之间的相互关系。第八章学习重力做功和重力势能之间的相互关系,以及弹性势能的相关因素。
第三章学习重力、弹力、摩擦力的基本知识、力的合成和分解的原则:平行四边形定则。第八章学习动能概念和动能变化的量度,即合外力的总功。
第四章学习牛顿运动定律的知识,理解合力和加速度关系,会应用牛顿第二定律解决匀变速直线运动的问题。第八章用伽利略理想斜面实验引入分析动能和势能的相互转化,认识机械能守恒定律,会应用功能关系解决各种运动中能量的转化问题。
学情分析
学情分析
学生在初中已经定性地初步认识了功和功率,了解了动能、势能和电能等能量,有了一定的知识储备,对能量守恒定律也有浅显的认识。高中阶段学生在必修第一册学习了直线运动,知道了力是改变运动状态的原因,在必修第二册又学习了曲线运动的研究方法,但是无论直线运动,还是曲线运动,都有能量的转移和转化,物理研究的是事物的本质,那么在能量的转移或转化过程中是谁在发挥作用呢?描述物理现象的物理量总是和生活实际紧密相连的,即物理来源于生活,而又不停留于生活中事物的表象,高中阶段是培养学生抽象思维能力和实验探究能力的重要时期,高一学生已经开始从具体的形象思维向抽象的逻辑思维过渡、从现象到本质追寻。
学生已经学过直线运动相关概念和规律,也具备了一定的数学基础。在学习了直线运动、匀变速曲线运动后,又学习了匀速圆周运动。对运动的研究很容易结合真实的生活情境,增强学生的感性认识,而在能量的学习中,概念相对比较抽象,学生常常误把功和能混为一谈,这种看法是错误的。建议通过多分析实例,一定要先把功和能区分开来,明确功是过程量,能是状态量,再依据动能定理或者机械能守恒定律等规律进行分析和计算。在实例分析时,要侧重过程的分析,要通过规范学生的思维,继而规范学生列方程的步骤。
重点难点
重点难点
本单元学习的是高中物理的重点章节。第一节介绍功和功率等基本概念,是本章的研究基础,难度适中。在拓展汽车的两种启动方式时略有难度,注意不能急于求成,可以分开研究,慢慢通过习题课渗透。第二节通过重力做功研究重力势能,并对弹性势能进行了简单介绍,这一节是功能关系的一种,对后面各种势能的学习都有重要意义,但是因为学生有一定的生活经验,还是比较容易接受的。第三节学习动能的概念以及动能定理,是功能关系中重要的一部分,既适用于恒力做功,也适用于变力做功;既适用于直线运动,也适用于曲线运动,是本章重点也是难点,教学中要让学生逐渐认识功是能量转化的量度。第四节机械能守恒定律,是能量守恒定律的特例,需要通过理论推导和实例分析,让学生认识机械能守恒的条件,也是本章的重点和难点。第五节是验证机械能守恒定律的实验,参考案例1的数据处理在必修第一册中学习过,较为简单,参考案例2的光电门测速度,学生也不是很陌生,重点是在操作过程中体会机械能守恒的条件。
本章教材大体继承