高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律單元測試【市一等獎】

必修2第七章機(jī)械能守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)方案本章概述一、教材分析本章教學(xué)內(nèi)容范圍及變化在物理知識方面，本章主要介紹了功、功率、重力勢能、彈性勢能、動能等基本概念；動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒與能源；一個探究性的實(shí)驗(yàn)：探究功與速度的變化的關(guān)系，一個驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。在物理技能方面，打點(diǎn)計(jì)時器的使用、以及用打點(diǎn)計(jì)時器測量速度在前面的第二章和第四章學(xué)生已經(jīng)接觸過，應(yīng)該說學(xué)生并不陌生，在這一章里面的兩個實(shí)驗(yàn)中，一方面是對用打點(diǎn)計(jì)時器測量速度的鞏固另一方面也是一個具體的應(yīng)用。在探究功與速度變化關(guān)系中，涉及應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時器測量速度、在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理上，作w-v圖像和w-v2圖像，利用假想、猜測、驗(yàn)證、歸納是一種常用的物理學(xué)研究方法，用圖像尋求相關(guān)物理量之間的關(guān)系充分的體現(xiàn)了探究的思想。驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，雖然是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，但仍然是按著探究的方式進(jìn)行的，在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力提出了很高的要求。在物理思想方法方面，從第一節(jié)追尋守恒量，到后面的探究彈性勢能的表達(dá)式、探究功與速度的變化的關(guān)系、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)無不體現(xiàn)探究的思想以及探究的方法。功和能是貫穿在整個物理學(xué)中的基本概念，能的轉(zhuǎn)化和守恒、以及在自然界中反映出的宏觀過程的方向性則揭示了物理學(xué)各部分的內(nèi)在聯(lián)系，有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理思想和科學(xué)素質(zhì)。與原大綱教材相比本章在內(nèi)容上的變化主要是：（1）第一節(jié)不再是功，而是追尋守恒量，這是一節(jié)增加的內(nèi)容，與以往前幾個版本的教材都不相同。能量究竟是什么，迄今為止人們還不能真正下一個定義，但這并不重要，人類在長期科學(xué)實(shí)踐中已經(jīng)建立起各種形式能量的定量量度，如動能、重力勢能、彈性勢能、電能、磁能等等，能量并不是一個含糊不清、定性的概念。人類經(jīng)過長期的研究后發(fā)現(xiàn)，能量有一個至為重要的性質(zhì)，就是能量在任何過程中都守恒，即能量可以轉(zhuǎn)化，但總量保持不變，這一節(jié)要讓學(xué)成初步建立這樣一種思想。（2）原教材中的變力做功屬于閱讀材料，新教材中已經(jīng)刪去了，但在第5節(jié)探究彈性勢能的表達(dá)式中，讓學(xué)生運(yùn)用極限的思想探究彈簧的變力做功的計(jì)算方法，比原來要求更高。（3）功率一節(jié)中對物理知識在實(shí)際中的應(yīng)用，就汽車爬坡“換擋”用以增加牽引力的問題，比原來教材更加貼近生活實(shí)際一些。（4）原教材功率之后是動能與動能定理，新教材功、功率之后，講的是重力勢能，用較大的篇幅講重力做功的特點(diǎn)，這一點(diǎn)與原來的人教社的讀本很相似。（5）彈性勢能原教材在重力勢能一節(jié)的最后，簡單的作了定性論述。新教材與原教材差異很大，改為探究彈性勢能的表達(dá)式，盡管不要求寫出具體的表達(dá)式，但在物理思想和方法上要求比原教材高了許多。（6）與原教材比較可發(fā)現(xiàn)在動能、動能定理之前增加了一節(jié)探究功與速度變化的關(guān)系，這是一個學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在正式學(xué)習(xí)動能定理之前，由學(xué)生自己探究力做功與速度變化有什么關(guān)系，先有了一個初步的認(rèn)識。得到動能定理不再是一個簡單的推導(dǎo)過程，突出了物理學(xué)的研究方法。（7）機(jī)械能守恒定律一節(jié)與原教材的區(qū)別，對于機(jī)械能守恒定律，原教材以自由落體這一特例加以推導(dǎo)，并且給出了機(jī)械能(不包括彈性勢能)守恒的條件：只有重力做功．新教材中是以物體沿光滑曲面下滑為背景進(jìn)行的推導(dǎo)，由于對彈力做討論的比原教材深入，給出的機(jī)械能守恒的條件是：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)。這樣更具有普遍性。（8）機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，原教材給出了具體的實(shí)驗(yàn)操作步驟，新教材中則不然，雖然也是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，但更突出了探究的成分，具體的實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論及其可靠性，由學(xué)生自己根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理安排探究，能力要求比原教材要高許多。（9）能量守恒定律與能源屬于本章的新增加內(nèi)容，并且提到了能量耗散從能的轉(zhuǎn)換角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。原教材中這一節(jié)在熱學(xué)部分。二、本章教學(xué)內(nèi)容在模塊內(nèi)容體系中的地位和作用能的概念，功和能的關(guān)系以及各種不同形式的能相互轉(zhuǎn)化和守恒的規(guī)律，貫穿在全部物理學(xué)中，不僅僅是物理學(xué)，也是自然界最普遍、最重要的規(guī)律之一．本章討論的機(jī)械能的概念和機(jī)械能守恒定律，是學(xué)習(xí)各種不同形式的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的起點(diǎn)，也是以前學(xué)過的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)知識的進(jìn)一步綜合和擴(kuò)展．這一章是力學(xué)教材的重點(diǎn)內(nèi)容之一，而要求學(xué)生探究的地方有很多，在模塊教學(xué)中的作用是綜合、提高，多方面的體現(xiàn)新課表的三個維度．三、本章教學(xué)內(nèi)容總體教學(xué)目標(biāo)本章中緊緊地圍繞著對問題的探究、逐步的深入，使學(xué)生對能量及其轉(zhuǎn)化有一個較為清晰地認(rèn)識，同時體會科學(xué)研究的重要性、體驗(yàn)科學(xué)研究的方法，盡享其中的愉悅，潛移默化的對學(xué)生滲透著物理思想，對其科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)達(dá)到了潤物細(xì)無聲的效果。在本章教學(xué)的最后也要讓學(xué)生認(rèn)識到，不排除存在尚未認(rèn)識的能量形式的可能性，培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義的思想。同時通過機(jī)械能守恒定律的教學(xué)，應(yīng)該使學(xué)生認(rèn)識應(yīng)用守恒定律來研究物理問題時，可以只考慮過程的初始狀態(tài)和終了狀態(tài)，而可以不考慮兩個狀態(tài)之間過程的細(xì)節(jié)，可以簡化研究過程．這正是守恒定律的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)．四、本章教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)和難點(diǎn)分析由于能的轉(zhuǎn)化和守恒的特殊地位，決定了這一章內(nèi)容的重要性?？梢哉f每一節(jié)都是重點(diǎn)內(nèi)容。具體地說（1）關(guān)于探究的方法：追尋守恒量、探究彈性勢能的表達(dá)式、探究功與速度的變化的關(guān)系，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)。（2）功率一節(jié)中對物理知識在實(shí)際中的應(yīng)用，就汽車爬坡“換擋”用以增加牽引力的問題，比原來教材更加貼近生活實(shí)際一些，但同時也增加了難度，實(shí)際問題是很復(fù)雜的，非專業(yè)人士不好講得很清楚，能讓學(xué)生知道個大概的情況即可，如果有條件讓學(xué)生體驗(yàn)一下，汽車確實(shí)在低速檔時可以獲得較大的牽引力就更好了。（3）探究彈性勢能的表達(dá)式中，怎樣計(jì)算拉力的功，是一個難點(diǎn)，盡管學(xué)生在前面運(yùn)動學(xué)中接觸過這類處理問題的方法，但這種極限的思想本身就很難，應(yīng)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行類比、探究。（4）探究功與速度變化的關(guān)系，這個實(shí)驗(yàn)本身并不重要，重要的是讓學(xué)生體驗(yàn)這種探究的過程和探究過程中使用的方法，猜測、類比、驗(yàn)證、歸納。應(yīng)鼓勵學(xué)生根據(jù)感性認(rèn)識先是大膽猜測、然后用圖像法探究相關(guān)量的關(guān)系，這種方法學(xué)生雖然在前面牛頓定律的學(xué)習(xí)中，作a-圖像時用過，但通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、比較要得出w-v2，仍然是教學(xué)的難點(diǎn)，可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，適當(dāng)啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用類比的思路。另外，該實(shí)驗(yàn)中有些細(xì)節(jié)學(xué)生可能注意不到，例如：為了增加小車運(yùn)動的穩(wěn)定性，拉小車的橡皮條，采用兩根同時拉，為什么不用一根，不妨讓學(xué)生試一試；再有探究功與速度的變化關(guān)系中使用了橡皮條作為實(shí)驗(yàn)的器材之一，而橡皮條的彈力對小車做功屬于變力做功，學(xué)生無法用現(xiàn)成的公式進(jìn)行計(jì)算，在這種情況下實(shí)驗(yàn)中采用了增加橡皮條的條數(shù)來替代拉力做功的倍數(shù)，這種替代法十分的巧妙的，是物理學(xué)研究問題的常用方法之一，大科學(xué)家?guī)靵鲈陔妼W(xué)中研究點(diǎn)電荷的相互規(guī)律時，在尚不知電量的單位是什么時，采用的就是兩個相同的小球接觸后電荷量均分的方法，來替代不同的電量的，這種方法應(yīng)讓學(xué)生體會其中的精妙之處。（5）動能定理的應(yīng)用不僅在力學(xué)中是重點(diǎn)，對于將來要學(xué)習(xí)選修教材的同學(xué)在后續(xù)課程中會不斷地再現(xiàn)、擴(kuò)展、深化，對能的轉(zhuǎn)化與守恒及其在物理學(xué)中的地位，學(xué)生逐步的會有更加深刻地認(rèn)識。（6）機(jī)械能守恒定律，與原教材比較，機(jī)械能守恒的條件增加了在彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)這一條件。這樣雖然更具有普遍性，但同時也增加了難度，什么是系統(tǒng)？要讓學(xué)生有一個清楚地認(rèn)識，否則不說系統(tǒng)，僅說有彈力做功時，物體的機(jī)械能不一定守恒。（7）能量守恒定律與能源一節(jié)中，能量耗散從能的轉(zhuǎn)換角度反映出自然界中宏觀過程的方向性，不宜講得太多，否則學(xué)生會更加糊涂。五、本章的內(nèi)容相適應(yīng)的教學(xué)方式和教學(xué)方法（1）做好演示實(shí)驗(yàn)，用好演示實(shí)驗(yàn)。例如：追尋守恒量一節(jié)中，圖的實(shí)驗(yàn)很簡單，但對守恒這一基本思想建立有著深刻的意義，要把這個實(shí)驗(yàn)做好，而不是簡單的演示，同時使學(xué)生知道在伽利略的實(shí)驗(yàn)中就已經(jīng)體現(xiàn)出了能量及其守恒的思想，重視“情感”目標(biāo)的體現(xiàn)。（2）實(shí)際體驗(yàn)。功率一節(jié)中，就汽車爬坡“換擋”用以增加牽引力的問題，比如汽車從地下車庫里開出的過程中，掛高速擋與低速擋在實(shí)際中的差異最好讓學(xué)生體驗(yàn)一下。（3）注意指導(dǎo)學(xué)生歸納。第4節(jié)中，重力的功求法，教材用了較大的篇幅，方法與第5節(jié)中彈力的功有類似的地方，都用到了極限的思想，在第4節(jié)中就要注意指導(dǎo)學(xué)生歸納。（4）利用啟發(fā)式教學(xué)。由于本章內(nèi)容需要探究的地方很多，并且對抽象思維的程度要求很高，這樣以來自然的就增加了教學(xué)的難度，教學(xué)方法更要注重啟發(fā)式，讓學(xué)生自己去悟。（5）指導(dǎo)學(xué)生作適當(dāng)?shù)念A(yù)習(xí)。要相信學(xué)生經(jīng)過近一年的高中物理新課程的學(xué)習(xí)，探究的能力已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，探究的過程中，有些環(huán)節(jié)學(xué)生可能會遇到困難，老師要把握好啟發(fā)的尺度，不要明示得太多，更不要包辦，否則就失去了探究的意義。力爭通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生探究問題的能力能有一個小的飛躍，質(zhì)得變化。六、本章學(xué)時建議第1單元1追尋守恒量（1課時）2功（1課時） 3功率（1課時）第2單元 4重力勢能（1課時）5探究探究彈性勢能的表達(dá)式（1課時）第3單元6實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系，（2課時） 7動能和動能定理（