對機械能守恒定律一章的內(nèi)容分析和教學反思

桐鄉(xiāng)市高級中學張曉飛對?機械能守恒定律?一章的內(nèi)容分析和教學反思一、本章的地位二、對新教材內(nèi)容的理解三、新教材教學實踐后的反思一、本章的地位在之后的教學內(nèi)容中，能量的思想滲透于始末……二、對新教材內(nèi)容的理解新、老教材比照1.該章的名稱不同。?機械能?〔老〕?機械能守恒定律?〔新〕2.在全套書中的位置相同都在?曲線運動?、?萬有引力?之后。★插曲：第一版新教材?機械能?在?曲線運動?之前原先的考慮可能是：分解這一局部內(nèi)容的難度．1追尋守恒量2功3功率4重力勢能5探究彈性勢能的表達式6探究功與物體速度變化的關(guān)系7動能和動能定理8機械能守恒定律9實驗：驗證機械能守恒定律10能量守恒定律與能源一、功

〔閱讀教材變力的功〕二、功率

三、功和能

四、動能動能定理

五、重力勢能

六、機械能守恒定律七、機械能守恒定律的應用

*八、伯努利方程

新教材老教材新、老教材章節(jié)比照2021年浙江省普通高考考試說明〔理科綜合〕機械能功和功率Ⅱ

動能和動能定理Ⅱ重力做功與重力勢能Ⅱ功能關(guān)系、機械能守恒定律及其應用Ⅱ各知識點的考查不超出?浙江省普通高中新課程實驗第一階段學科教學指導意見?〔物理〕怎么考?考試內(nèi)容范圍及要求結(jié)構(gòu)更順暢能的提出更合理功能關(guān)系的闡述更充分最后的“回歸〞更和諧(第１節(jié))(整體上)(第4567節(jié))(第節(jié))功的表述根本保持(第2、3節(jié))對新教材的理解老教材的知識結(jié)構(gòu)如果一個物體能對外做功

這個物體就具有能量舉例說明：做功伴隨著能量的變化結(jié)論：功是能量變化的量度

功

機械能及其守恒定律

動能和動能定理、重力勢能、彈性勢能新教材的知識結(jié)構(gòu)追尋力學中的守恒量

能量守恒定律與能源機械能及其守恒定律“功是能量轉(zhuǎn)化的量度〞重力勢能、彈性勢能、動能和動能定理功

結(jié)構(gòu)更順暢能的提出更合理功能關(guān)系的闡述更充分最后的“回歸〞更和諧(第１節(jié))(整體上)(第4567節(jié))(第節(jié))功的表述根本保持(第2、3節(jié))對新教材的理解第一節(jié)追尋守恒量分節(jié)探討1.能量是一個獨立的概念，它不需要功來定義。2.防止了一開始就將功和能糾纏在一起。3.學習本節(jié)比較容易接受?；疽?、知道守恒是自然界的重要規(guī)律。2、知道相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫勢能。3、知道物體由于運動而具有的能量叫動能。4、初步領會能量轉(zhuǎn)化、變中有恒的思想。發(fā)展要求1、體會尋找守恒量是科學研究的重要思路。2、能分析生活中涉及機械能轉(zhuǎn)化的問題。說明本節(jié)對能量轉(zhuǎn)化的分析只局限在機械能范圍。第一節(jié)追尋守恒量?學科教學指導意見?結(jié)構(gòu)更順暢能的提出更合理功能關(guān)系的闡述更充分最后的“回歸〞更和諧(第１節(jié))(整體上)(第4567節(jié))(第節(jié))功的表述根本保持(第2、3節(jié))對新教材的理解基本要求1、初步認識做功與能量變化的關(guān)系。2、知道做功的兩個要素。3、理解功的概念，能寫出功的公式和單位。4、知道功是標量，知道負功的兩種等價的說法。5、會根據(jù)公式計算多個力的功。發(fā)展要求1、知道的適用范圍。2、初步理解正功、負功的物理意義。說明不要求用功的定義式計算變力的功。第二節(jié)功學科教學指導意見：1.可以把功率這一節(jié)認為是全章整體的一個插曲。2.同時本節(jié)與實際問題緊密聯(lián)系。第三節(jié)功率3.需要重點關(guān)注兩個不要求：基本要求1、知道功率的意義，能寫出功率的公式及其單位。2、知道額定功率的意義。3、能根據(jù)功率的定義式和運動學公式導出。4、能運用功率公式解決簡單的實際問題。發(fā)展要求1、能在實際情景中，區(qū)分平均功率和瞬時功率。2、理解很短時表示瞬時功率。3、能分析汽車發(fā)動機功率一定時，牽引力與汽車速度之間的關(guān)系。說明1、不要求用功率、力和速度的關(guān)系式解決力與速度不在一條直線上的問題。2、不要求定量討論機車以恒定功率或勻加速起動的問題。第三節(jié)功率學科教學指導意見：mhv0球落地的瞬時功率第三節(jié)功率結(jié)構(gòu)更順暢能的提出更合理功能關(guān)系的闡述更充分最后的“回歸〞更和諧(第１節(jié))(整體上)(第4567節(jié))(第節(jié))功的表述根本保持(第2、3節(jié))對新教材的理解重力勢能：從重力做功入手分析重力做功和重力勢能的關(guān)系，這是教材讓學生分別接觸了能和功之后，第一次接觸功能關(guān)系的一個具體實粒。這是功能關(guān)系的知識開始滲透的第一步。探究彈性勢能的表達式：彈簧的彈力做功與重力做功類似，也跟路徑無關(guān)，所以用與分析上一節(jié)相同的思路分析彈力功跟彈性勢能的關(guān)系，對功能關(guān)系的知識進行了一次穩(wěn)固并拓展到了變力做功問題。新教材關(guān)于功能關(guān)系的教學線索及特點動能、動能定理：課文用兩節(jié)內(nèi)容分別從實驗和理論兩方面探究功與物體速度變化的關(guān)系，得出動能和動能定理的表達式。使功能關(guān)系的滲透得到升華。老教材先講動能、動能定理。WG=mg(h1－h(huán)2)WG12＝－〔Ep2－Ep1〕1.探究過程與課本上的形式不同第四節(jié)重力勢能=－(mgh2－mgh1)基本要求1、認識重力做功與路徑無關(guān)的特點。2、知道重力勢能的符號、表達式及單位。3、知道重力勢能的相對性，能根據(jù)所確定的參考面計算物體的重力勢能，知道重力勢能的變化與參考平面的選擇無關(guān)。4、掌握重力勢能變化的關(guān)系。發(fā)展要求1、闡述重力勢能為負值的物理意義。2、了解做功與路徑無關(guān)是引入重力勢能的前提。3、初步建立勢能是系統(tǒng)共有的概念。說明不要求掌握物體做曲線運動時重力做功的表達式的推導方法。第四節(jié)重力勢能學科教學指導意見：什么情況下可以定義勢能？2.你感覺有沒有摩擦力勢能？可以從設問入手：1.如果重力做功與路徑有關(guān)，還能把mgh叫做重力勢能嗎？第四節(jié)重力勢能1.新教材增加這一節(jié)內(nèi)容應該是出于以下兩方面考慮的。(1).滲透“功是能量轉(zhuǎn)化的量度〞，既是前一節(jié)的延伸，又是后一節(jié)的鋪墊。(2).使學生體驗探究的過程，獲得對問題的切身體會。2.這樣安排的可行性：〔主要難點是求變力做的功〕微元法極限法處理問題早在必修1中就滲透。從v-t圖象遷移到F-l圖象難度并不大。第五節(jié)探究彈性勢能的表達式WG=mg(h1－h(huán)2)=－(mgh2－mgh1)探究過程：W彈=？=－(EP2－EP1)重力勢能:彈性勢能:遷移第五節(jié)探究彈性勢能的表達式vtFl基本要求1、知道什么叫彈性勢能。2、知道探究彈簧的彈性勢能表達式的思路。3、會定性分析決定彈簧彈性勢能大小的相關(guān)因素。4、體會探究過程的猜想、分析和轉(zhuǎn)化的方法。發(fā)展要求1、體會求彈簧彈力做功時通過細分過程化變力為恒力的思想方法。2、知道可以用圖象下梯形的“面積”代表彈力的功。說明不要求掌握彈簧彈性勢能的表達式。第五節(jié)探究彈性勢能的表達式學科教學指導意見：1.這節(jié)課的核心物理思想是通過做功研究能量變化。2.未必一定要用課上時間去“教〞這個過程?？梢粤糇稣n下作業(yè)，可以自學。張大昌：第五節(jié)探究彈性勢能的表達式2.橡皮筋改用松緊帶。1.不要求求變力做功.3.要求用excel處理。第六節(jié)探究功與物體速度變化的關(guān)系數(shù)據(jù)處理：用計算機擬合由圖象：W和v不成正比，同時也說明不了該曲線是拋物線?！跋鹌そ罘è晫嶒灐锢韺嶒瀳D象擬合中，只有直線才是直觀的。第六節(jié)探究功與物體速度變化的關(guān)系通過幾次嘗試：得出W與v2成正比“橡皮筋法〞實驗第六節(jié)探究功與物體速度變化的關(guān)系體會：“探究的思路〞應該由教師講，學生自己閱讀怕不能充分理解它的含義。第六節(jié)探究功與物體速度變化的關(guān)系“操作的技巧〞、“數(shù)據(jù)的處理〞也都要由教師在適當?shù)臅r機給學生講解?；疽?、知道探究活動中須測定功與速度這兩個物理量。2、領會教材中所給的實驗方案。3、知道實驗方案中改變彈力做功大小的方法與橡皮筋的條數(shù)成正比。4、體會以一根橡皮筋所做功為單位來簡化問題的思想方法。5、知道實驗方案中平衡摩擦力的方法。6、知道當小車做勻速運動時進行速度測量更合理。7、體會從尋找的關(guān)系轉(zhuǎn)向?qū)ふ页鲫P(guān)系所蘊含的思想和方法。發(fā)展要求能夠根據(jù)所學知識設計實驗方案，并會對不同的實驗設計方案作出評價和選擇。說明本節(jié)對能量轉(zhuǎn)化的分析只局限在機械能范圍。第六節(jié)探究功與物體速度變化的關(guān)系學科教學指導意見：基本要求1、知道動能的符號、表達式和單位。2、會根據(jù)動能的表達式計算運動物體的動能。3、能寫出動能定理的表達式，理解動能定理的物理意義。4、知道動能定理也可用于變力做功和曲線運動的情景。5、會用動能定理解決單個物體的有關(guān)問題。發(fā)展要求1、能從牛頓第二定律和運動學公式導出動能定理。2、能運用動能定理求變力所做的功。3、領悟運用動能定理解題的優(yōu)越性。4、理解做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。說明1、不要求用平均力的方法計算變力的功，也不要求利用圖象求變力的功。2、不要求用動能定理解決物體系的問題。第七節(jié)動能和動能定理學科教學指導意見：重在：應用訓練第七節(jié)動能和動能定理結(jié)構(gòu)更順暢能的提出更合理功能關(guān)系的闡述更充分最后的“回歸〞更和諧(第１節(jié))(整體上)(第4567節(jié))(第節(jié))功的表述根本保持(第2、3節(jié))對新教材的理解第8節(jié)“回歸〞到了本章一開始提到的能量守恒思想上來了。在正確認識功能關(guān)系的前提下再來理解機械能守恒有著畫龍點睛的意義。第八節(jié)機械能守恒定律基本要求1、知道機械能的各種形式。2、能夠分析動能與勢能（包括彈性勢能）之間的相互轉(zhuǎn)化問題。3、知道機械能守恒的條件，能寫出機械能守恒的表達式。4、會判斷機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律解決有關(guān)問題。發(fā)展要求1、能根據(jù)動能定理及重力做功與重力勢能變化的關(guān)系導出機械能守恒定律。2、能從能量轉(zhuǎn)化角度理解機械能守恒的條件。3、能夠從不同的角度表達機械能守恒定律，會根據(jù)問題選擇合適的表達式。4、領悟運用機械能守恒定律解決問題的優(yōu)點。說明1、運用機械能守恒定律進行計算時，不涉及彈性勢能的表達式。2、不要求用機械能守恒定律求解多個物體（包括需要確定重心的鏈條、繩子、流體等）的問題。第八節(jié)機械能守恒定律學科教學指導意見：第八節(jié)機械能守恒定律機械能守恒的條件:1.只有動能、重力勢能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化。2.由功能關(guān)系得出：只有重力和彈簧彈力做功，那么機械能守恒。3.如果有重力和彈簧彈力之外的其它力，但它們不做功，機械能也守恒。4.如果其它力做功不為零，那么機械能變化。第9節(jié)又將機械能守恒定律從理論“回歸〞到了實驗。因為機械能守恒定律本身是一個獨立的實驗定律。第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律……要注意下面幾個問題。1.重物下落過程中，除了重力外會受到哪些阻力？怎樣減少這些阻力對實驗的影響？2.重物下落時，最好選擇哪兩個位置作為過程的開始和終結(jié)的位置？……4.實驗報告中要寫明……以及對結(jié)論可靠性的評估〔包括對可能產(chǎn)生的誤差的分析〕。整個過程比較直白具體，缺少探究性。老教材新教材第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律必修１中求Ｅ點的瞬時速度必修２中本實驗已明確是勻變速運動第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律幾點說明：１.瞬時速度的計算幾點說明：3.實驗要求測量出物體的質(zhì)量2.測量點的選取4.假設取起始點為第一個測量點，能否用下面兩個式子算第n點速度。第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律〔最好選擇哪兩個位置作為過程的開始和終結(jié)的位置？〕基本要求1、理解實驗的思路，明確要測量的物理量。2、能正確地進行實驗操作。3、會根據(jù)紙帶測定物體下落的距離，掌握瞬時速度的測量方法。4、能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論。發(fā)展要求1、會推導勻變速直線運動中“中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度”。2、知道測量點的選取條件。3、能對實驗的誤差原因進行定性分析，并采取措施減小誤差。說明不要求定量分析實驗誤差。第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律學科教學指導意見：08全國〔1〕Ⅰ.如圖3所示，兩個質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，m1＞m2，現(xiàn)要利用此裝置驗證機械能守恒定律?！?〕假設選定物塊A從靜止開始下落的過程進行測量，那么需要測量的物理量有①②或①③。①物塊的質(zhì)量m1、m2；圖3②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時間；④繩子的長度.〔2〕為提高實驗結(jié)果的準確程度，某小組同學對此實驗提出以下建議：①繩的質(zhì)量要輕：②在“輕質(zhì)繩〞的前提下，繩子越長越好；③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃；④兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小.以上建議中確實對提高準確程度有作用的是①③?！?〕寫出一條上面沒有提到的提高實驗結(jié)果準確程度有益的建議：繩子彈性要小，滑輪要良好潤滑，同一高度屢次測量，改變高度屢次驗證，等等。第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律08江蘇卷.某同學利用如下圖的實驗裝置驗證機械能守恒定律.弧形軌道末端水平，離地面的高度為H,將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放，鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s.(1)假設軌道完全光滑，s2與h的理論關(guān)系應滿足s2=▲(用H、h表示).(2)該同學經(jīng)實驗測量得到一組數(shù)據(jù)，如下表所示：H(10－1m)2.003.004.005.006.00s2(10－1m2)2.623.895.206.537.78請在坐標紙上作出s2—h關(guān)系圖.(3)比照實驗結(jié)果與理論計算得到的s2—h關(guān)系圖線(圖中已畫出)，自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率▲(填“小于〞或“大于〞)(4)從s2—h關(guān)系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你認為造成上述偏差的可能原因是▲。第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律第10節(jié)又從理論、實驗研究回歸到了與我們生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的實際中來。這局部內(nèi)容也將在選修3-3中深入介紹。第十節(jié)能量守恒定律與能源基本要求1、了解各種不同形式的能，知道能量是一個重要的物理量。2、知道能量守恒定律確立的兩類重要事實。3、敘述能量守恒定律的內(nèi)容，能用能量守恒的觀點分析、解釋實際問題。4、認識建立能量守恒定律的重大意義。5、了解能量耗散、了解自然界中宏觀過程的方向性。6、知道能量短缺和環(huán)境惡化是關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護的意識。發(fā)展要求1、通過了解能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識提高效率的重要性。2、就節(jié)約能源、保護環(huán)境進行調(diào)查，開展討論，提出可行的方案。說明不要求用能量守恒定律進行較復雜的定量計算。第十節(jié)能量守恒定律與能源學科教學指導意見：結(jié)構(gòu)更順暢能的提出更合理功能關(guān)系的闡述更充分最后的“回歸〞更和諧(第１節(jié))(整體上)(第4567節(jié))(第節(jié))功的表述根本保持(第2、3節(jié))對新教材的理解〔一〕.熟練掌握求恒力的功?！捕?動能定理應用?！踩持匾暫箅A段的復習梳理。三、新教材教學實踐后的反思〔四〕本章教學中應把握的度?！蔡接憽郴疽?、初步認識做功與能量變化的關(guān)系。2、知道做功的兩個要素。3、理解功的概念，能寫出功的公式和單位。4、知道功是標量，知道負功的兩種等價的說法。5、會根據(jù)公式計算多個力的功。發(fā)展要求1、知道的適用范圍。2、初步理解正功、負功的物理意義。說明不要求用功的定義式計算變力的功。第二節(jié)功〔一〕.熟練掌握求恒力的功。1.功的兩個不可缺少因素中，力的方向上位移的理解例題：長為l的輕繩的一端栓一質(zhì)量為m，另一端固定在天花板上.〔一〕.熟練掌握求恒力的功。恒力FW拉=0下擺FF大小不變的切向力緩慢拉F2.對充分理解Fl恒力矢量夾角〔0~π〕是物體相對地面的位移．〔一〕.熟練掌握求恒力的功。例：分析人的拉力的做功情況。l：是物體相對地面的位移．v電梯靜止時電梯勻速上升時〔一〕.熟練掌握求恒力的功。Ｆ例：用恒力F拉繩的一端，將重物提高h，此過程中拉力F所做的功為多少？l：是物體相對地面的位移．〔一〕.熟練掌握求恒力的功。例：質(zhì)量為m的物塊放在光滑的水平面上,繩的一端固定，在繩的另一端經(jīng)動滑輪用與水平方向成α角、大小為F的力拉物塊，如圖示，將物塊由A點拉至B點，前進S，求外力對物體所做的總功有多大？FαABsl：是物體相對地面的位移．〔一〕.熟練掌握求恒力的功。3.讓學生在腦海中要深深打上功有正、負的烙印。例:小物塊m靜止在斜面上,與斜面一起向左勻速運動,斜面位移L,小物塊始終與斜面無相對滑動,求過程中斜面對小物塊的支持力所做的功.〔一〕.熟練掌握求恒力的功。〔二〕、動能定理應用例：質(zhì)量為1kg的鋼球從20m高處自由下落，最后陷入泥中，如果空氣阻力可忽略不計，陷入泥中的平均阻力為100N，求物體在泥中下陷的深度。1.肯定動力學方法很好。2.肯定能量方法也很好。牛頓為什么沒有定義出能量——思維不同學會用兩種思維思考力學問題.3.有些情況下能量方法也許更好用〔二〕、動能定理應用讓學生明確：新課的重點還是在動能定理的應用，建議學生優(yōu)先考慮動能定理。讓學生體會到：現(xiàn)在所學的與以前掌握的知識并不矛盾，只是一種新的方法，多了一條思路?！捕?、動能定理應用例題：地面上有一鋼板水平放置，它上方3m處有一鋼球質(zhì)量m=1kg，以向下的初速度v0=2m/s豎直向下運動，假定小球運動時受到一個大小不變的空氣阻力f=2N，小球與鋼板相撞時無機械能損失，小球最終停止運動時，它所經(jīng)歷的路程S等于多少？(g=10m/s2

)v0=2m/sh=3m[用動能定理處理多過程問題]〔二〕、動能定理應用斜拋……[用動能定理處理曲線運動問題]〔二〕、動能定理應用例題：如下圖，在高為h的光滑水平臺面上靜止放置一質(zhì)量為m的物體，地面上的人用跨過定滑輪的細繩拉物體。在人從平臺邊緣正下方處以速度v勻速向右行進s距離的過程中，人拉力所做的功為多少？。(設人的高度、滑輪的大小及摩擦均不計)hsm[用動能定理求變力做的功]〔二〕、動能定理應用1.學會多角度看問題。例題：摩擦因數(shù)為μ粗糙水平面上一物體以v0開始運動，求到靜止過程的位移？［有的學生會認為動力學解法不好，要糾正這樣的錯誤認識。］用動力學思想解題必須將受力分析與運動狀態(tài)分析結(jié)合使用。我們發(fā)現(xiàn)這一系列思考過程在用能量解題時也是必須的。［動力學角度、能量角度］〔三〕重視后階段的復習梳理例題：一個質(zhì)量為m、帶有電荷-q的小物體,可在水平軌道Ox上運動，O端有一與軌道垂直的固定墻.軌道處于勻強電場中,場強大小為E,方向沿Ox軸正向,如下圖。小物體以初速v0從x0點沿Ox軌道運動，運動時受到大小不變的摩擦力f作用，且f<qE；設小物體與墻碰撞時不損失機械能且電量保持不變，求它在停止運動前所通過的總路程S.動力學原理依然是根底［動力學角度、能量角度］1.學會多角度看問題?！踩持匾暫箅A段的復習梳理要求學生：拿到一個力學問題，你首先想想用動力學能不能解，不管能不能你必須再用能量方法思考，兩種方法都必須掌握。［動力學角度、能量角度］1.學會多角度看問題?！踩持匾暫箅A段的復習梳理例題：一質(zhì)量為1kg的物體被人用手由靜止向上提升1m，這時物體的速度2m/s，那么以下說法正確的選項是[]A．手對物體做功12JB．合外力對物體做功12JC．合外力對物體做功2JD．物體克服重力做功10J［能量規(guī)律的多角度］D．功的定義：BC.動能定理：

A．

也可：1.學會多角度看問題?！踩持匾暫箅A段的復習梳理每個式子都從一個角度反映了某種功能關(guān)系。一個簡單的物理過程可以從多個能量角度來看，并且每個式子都有一定的局限性，不能全面反映整個物理過程中的關(guān)系。平時解題時應合理選擇恰當?shù)年P(guān)系。［能量規(guī)律的多角度］1.學會多角度看問題?！踩持匾暫箅A段的復習梳理2.糾正功能關(guān)系和能量守恒的混亂是能量守恒嗎？〔三〕重視后階段的復習梳理例如：一個簡單的問題：光滑水平面上一物體，現(xiàn)用手拉物體，拉力做功10J，問物體獲得多少動能？FF——嚴格來講是功能關(guān)系例如：在粗糙的水平面上，有一物理質(zhì)量為m，與地面的摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧連在一起，開始彈簧處于原長。給物體一個初速度v0如圖，當物體減速運動位移x時速度為v，此過程中，彈簧彈力做功多少？外表上是不明確正負功，實際上可能有更深的問題。學生答案：2.糾正功能關(guān)系和能量守恒的混亂〔三〕重視后階段的復習梳理v0vx如下圖，MN為金屬桿，質(zhì)量m,在豎直平面上貼著光滑的金屬導軌下滑，導軌間距l(xiāng)，導軌上端接有電阻R，導軌與金屬桿電阻勻不計，整