第八章 機(jī)械能守恒定律 教學(xué)分析 高一下學(xué)期物理人教版(2019)必修第二冊_第1頁
第八章 機(jī)械能守恒定律 教學(xué)分析 高一下學(xué)期物理人教版(2019)必修第二冊_第2頁
第八章 機(jī)械能守恒定律 教學(xué)分析 高一下學(xué)期物理人教版(2019)必修第二冊_第3頁
第八章 機(jī)械能守恒定律 教學(xué)分析 高一下學(xué)期物理人教版(2019)必修第二冊_第4頁
第八章 機(jī)械能守恒定律 教學(xué)分析 高一下學(xué)期物理人教版(2019)必修第二冊_第5頁
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文檔簡介

2024《機(jī)械能守恒定律》教學(xué)分析高一物理必修2第八章——基于“核心素養(yǎng)”“認(rèn)識路徑”“教學(xué)活動分層”等視角01020304各節(jié)分層教學(xué)活動和課時建議

本章的課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)

目錄本章教材對比分析本章的地位和作用主題

課標(biāo)(實驗)課標(biāo)(2017)本章所屬主題機(jī)械能與能源(必修2的三個主題:機(jī)械能與能源、拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動、經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性)機(jī)械能及其守恒定律

(必修2的三個主題:機(jī)械能及其守恒定律、曲線運(yùn)動與萬有引力定律、牛頓力學(xué)的局限性與相對論初步)01本章課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)1.1主題更聚焦、更明確01本章課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)1.2內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)(要求)

課標(biāo)(實驗)6條·1課標(biāo)(2017)4條·1(1)舉例說明功是能量變化的量度,理解功和功率。關(guān)心生活和生產(chǎn)中常見機(jī)械功率的大小及其意義。例1分析物體移動的方向與力的方向不在一條直線上時力所做的功。例2分析汽車發(fā)動機(jī)的功率一定時,牽引力與速度的關(guān)系。2.1.1理解功和功率。了解生產(chǎn)生活中常見機(jī)械的功率大小及其意義。例1分析物體移動的方向與所受力的方向不在一條直線上時,該力所做的功。例2分析汽車發(fā)動機(jī)的功率一定時,牽引力與速度的關(guān)系。變化不大01本章課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)1.2內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)(要求)

課標(biāo)(實驗)6條·2課標(biāo)(2017)4條·2(2)通過實驗,探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系。理解動能和動能定理。用動能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象。例3用打點計時器或光電計時器探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系。例4從牛頓第二定律導(dǎo)出動能定理。2.1.2理解動能和動能定理。能用動能定理解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象。例3根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)出動能定理。刪去了實驗探究,更側(cè)重演繹推理01本章課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)1.2內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)(要求)

課標(biāo)(實驗)6條·3~4課標(biāo)(2017)4條·3~4(3)理解重力勢能。知道重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系。2.1.3理解重力勢能,知道重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系。定性了解彈性勢能。(4)通過實驗,驗證機(jī)械能守恒定律。理解機(jī)械能守恒定律。用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題。2.1.4通過實驗,驗證機(jī)械能守恒定律。理解機(jī)械能守恒定律,體會守恒觀念對認(rèn)識物理規(guī)律的重要性。能用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)問題。明確了解彈性勢能、強(qiáng)調(diào)守恒思想01本章課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)1.2內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)(要求)

課標(biāo)(實驗)6條·5~6課標(biāo)(2017)(5)了解自然界中存在多種形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。在必修3模塊,專門有一個主題——“3.4能源與可持續(xù)發(fā)展”。在選擇性必修3模塊,也還涉及了能量的一些內(nèi)容。(6)通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性,認(rèn)識提高效率的重要性。了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系,知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義。例5評價核能為人類帶來的好處和可能發(fā)生的問題。循序漸進(jìn),有所計劃,逐步完善能量觀念01本章課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)1.3

活動建議活動建議

課標(biāo)(實驗)·2條課標(biāo)(2017)·1條(1)設(shè)計實驗,測量人在某種運(yùn)動中的功率。通過查閱資料、訪問有關(guān)部門,收集汽車剎車距離與車速關(guān)系的數(shù)據(jù),用動能定理進(jìn)行解釋。(2)通過查找資料、訪問有關(guān)部門,收集汽車剎車距離與車速關(guān)系的數(shù)據(jù),嘗試用動能定理進(jìn)行解釋。被刪了,還是值得一做01本章課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)1.4教學(xué)提示本模塊通過實驗及理論推導(dǎo)等方法,讓學(xué)生理解重力勢能與重力做功的關(guān)系,理解動能定理和機(jī)械能守恒定律,學(xué)會從機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒的視角分析物理問題,形成初步的能量觀念。在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題的過程中,引導(dǎo)學(xué)生體會守恒的思想,領(lǐng)悟從守恒的角度分析問題的方法,增強(qiáng)分析和解決問題的能力。體現(xiàn)了核心素養(yǎng)目標(biāo);指明了達(dá)到目標(biāo)的路徑。01本章課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)能用能量的觀點分析和解釋常見的有關(guān)機(jī)械運(yùn)動問題。能使用證據(jù)說明自己的觀點,能對關(guān)于機(jī)械能的一些錯誤認(rèn)識提出質(zhì)疑。會做“探究平拋運(yùn)動的特點”等實驗。能明確實驗需要測量的物理量,由此設(shè)計實驗方案。會使用所提供的實驗器材進(jìn)行實驗并獲得數(shù)據(jù),通過對數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)其中的特點,進(jìn)而歸納出實驗結(jié)論,并嘗試對其作出解釋。能撰寫簡單的實驗報告。1.5學(xué)業(yè)要求不是從“知識點”逐個提要求,是思維、方法、探究能力和素養(yǎng)??!01020304各節(jié)分層教學(xué)活動和課時建議

本章的課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目錄本章教材對比分析本章的地位和作用02本章教材對比分析2.1各版本教材對比魯科版人教新版教科版粵教版02本章教材對比分析2.1各版本教材對比人教新版上??茖W(xué)技術(shù)(滬科版)上??萍冀逃贪妫?2本章教材對比分析2.2人教新舊教材對比人教新版人教舊版后置理性思維、演繹推理的色彩更濃厚02

“能量的轉(zhuǎn)化與功的概念緊密相連”,一個過程存在做功的現(xiàn)象,就必然存在能量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。本章教材對比分析2.3章(單元)主題02本章教材對比分析在初中基礎(chǔ)上進(jìn)一步認(rèn)識功和功率,夯實拓展概念2.4各節(jié)中心內(nèi)容通過研究重力做功定義重力勢能;功能關(guān)系具體化通過研究合力做功定義動能;增加功能關(guān)系的實例在只有重力做功的系統(tǒng)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化,得到機(jī)械能守恒的條件;也可以演化為機(jī)械能變化的功能關(guān)系01020304各節(jié)分層教學(xué)活動和課時建議

本章的課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目錄本章教材對比分析本章的地位和作用03本章的地位與作用3.1在知識體系中的地位功、機(jī)械能(力對空間的累積)動量(力對時間的累積)曲線運(yùn)動萬有引力與航天力的知識運(yùn)動學(xué)知識基礎(chǔ)知識基本理論重要應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律(力與運(yùn)動的關(guān)系)機(jī)械振動直線運(yùn)動……03本章的地位與作用物理觀念主要是為學(xué)生能量觀的發(fā)展打好基礎(chǔ)。3.2核心素養(yǎng)目標(biāo)能量觀的核心內(nèi)容是:自然界中一切物質(zhì)都具有能量;能量有多種形式,能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體;在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,各種形式能量的總量保持不變?!?方向性)學(xué)生在初中對功、功率、做功的兩個要素、能量等都有一定的認(rèn)識,對動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化、對守恒思想有一些了解,但對能量的定量表達(dá),對能量守恒的定量表述還不清楚,“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”、“守恒思想”有模糊的印象,清晰的物理觀念尚未建立。

本章是高中學(xué)生建立能量觀念的第一章。教材圍繞功能關(guān)系這一基本線索,逐步幫助學(xué)生建立“可以通過做功的多少,定量地研究能量及其相互轉(zhuǎn)化”的觀念,進(jìn)而理解機(jī)械能守恒定律。學(xué)好本章,將為能量觀的建立、完善,后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。03本章的地位與作用物理觀念主要是為學(xué)生能量觀的發(fā)展打好基礎(chǔ)。3.2核心素養(yǎng)目標(biāo)也會促進(jìn)物質(zhì)觀、運(yùn)動與相互作用觀的進(jìn)一步發(fā)展、完善。如:單體到多體系統(tǒng),固體到流體;力在空間上的累積。03本章的地位與作用科學(xué)思維演繹推理3.2核心素養(yǎng)目標(biāo)極限思想03本章的地位與作用科學(xué)思維演繹推理3.2核心素養(yǎng)目標(biāo)極限思想□理論講解:平均速度和瞬時速度——滲透“極限”(必修1)□實驗操作:測速度——用平均速度代表瞬時速度(必修1)□理論推導(dǎo):用v-t

圖象推出勻變速運(yùn)動位移公式(必修1)□習(xí)題鞏固:從一張照片估算照相機(jī)的曝光時間(必修1)□拓展應(yīng)用:物體沿曲面下滑時重力做的功(必修2)□拓展應(yīng)用:推導(dǎo)向心加速度公式(必修2)□拓展應(yīng)用:彈簧彈力做功的推導(dǎo)(必修2)□拓展應(yīng)用:論證動能定理適用變力(必修2)系統(tǒng)化、多樣化滲透極限方法03本章的地位與作用科學(xué)思維演繹推理3.2核心素養(yǎng)目標(biāo)極限思想守恒思想與其說“機(jī)械能守恒”是一個知識點,不如說是一種方法、思維、思想。通過本章學(xué)習(xí),讓學(xué)生對“守恒”有更深的理解,進(jìn)一步完善、深化其認(rèn)識自然的思想方法、思維方式?!邦惐人枷搿保◤椥詣菽芘c重力勢能)03本章的地位與作用科學(xué)探究通過在每節(jié)前設(shè)置問題情境,使學(xué)生基于觀察引發(fā)思考,培養(yǎng)問題意識。針對實驗的關(guān)鍵提出需要注意的問題,提供實驗和思考的思路,培養(yǎng)實驗設(shè)計能力。學(xué)生需要評估不同做法的優(yōu)劣,并選擇適當(dāng)?shù)淖龇?,培養(yǎng)分析與論證的能力。3.2核心素養(yǎng)目標(biāo)03本章的地位與作用科學(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識到推理演繹和實驗探究的結(jié)合,是探索自然主要方法;可以從多個角度認(rèn)識自然。由此,有自然可探索的自信、探索有方法的自覺??梢甑綄W(xué)習(xí)物理這一實踐活動。通過對學(xué)史的介紹讓學(xué)生認(rèn)識到任何一個科學(xué)規(guī)律的得出都不是一蹴而就的,需要很多科學(xué)家的接續(xù)努力。好奇心和求索欲對自然科學(xué)發(fā)展至關(guān)重要。將能量觀應(yīng)用于實踐(如風(fēng)能、潮汐發(fā)電),培育可持續(xù)發(fā)展觀、環(huán)保意識。3.2核心素養(yǎng)目標(biāo)03本章的地位與作用3.3高考與認(rèn)識路徑2023年北京等級考第11題

例1.分析物體移動的方向與所受力的方向不在一條直線上時,該力所做的功。認(rèn)識對象:物體;桌面問題表征:文字,圖景,公式認(rèn)識角度:能量觀、運(yùn)動觀、作用觀認(rèn)識方式:演繹推理03本章的地位與作用3.3高考與認(rèn)識路徑2023年北京等級考第1題

分子的平均動能

認(rèn)識對象是氣體、大量分子;動能由溫度來表征【不同的研究對象,某個物理量的表征可能會不同。本章流體的動能的求解對此有啟發(fā)意義】。03本章的地位與作用3.3高考與認(rèn)識路徑2023年北京等級考第8題

點電荷的電勢能

認(rèn)識對象是點電荷、等量同種電荷電場;電勢能的變化由電場力做功推斷?!颈菊陆⑵鸬墓δ荜P(guān)系觀點起到奠基作用】03本章的地位與作用3.3高考與認(rèn)識路徑2023年北京等級考第9題

焦耳熱(電熱能、內(nèi)能)

認(rèn)識對象是導(dǎo)線棒(框)、磁場;要知道焦耳熱的本質(zhì)、表達(dá)式,焦耳熱和安培力做功的關(guān)系等?!颈菊陆⑵鸬哪芰坑^起到奠基作用】03本章的地位與作用3.3高考與認(rèn)識路徑2023年北京等級考第14題

光子

光子的動能(可由頻率表示)

重力場、守恒本章可視為牛頓力學(xué)的進(jìn)一步展開,既有原有認(rèn)識方法的具體應(yīng)用,又促進(jìn)了認(rèn)識方法的深入和豐富?!净蛘哒f核心素養(yǎng)的提升、認(rèn)識路徑的豐富】本章開啟了一個新的“觀點”“視角”——能量觀;為解決力學(xué)問題開辟了新的途經(jīng)。“能量觀”是自然界最基本的規(guī)律和最普遍的法則,支配著迄今我們知道的一切自然現(xiàn)象。本章學(xué)習(xí)具有奠基作用、極為重要。如何在教學(xué)實踐中,發(fā)展學(xué)生“能量觀”,會做“高考題”,是需要我們認(rèn)真思考的!03本章的地位與作用小結(jié)01020304各節(jié)分層教學(xué)活動和課時建議

本章的課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目錄本章教材對比分析本章的地位和作用04分層教學(xué)活動和課時

分析視角——《平拋運(yùn)動》教材分析小結(jié)(教什么、怎么教)04分層教學(xué)活動和課時

分析視角——嚴(yán)為軍·《圓周運(yùn)動》教材分析分層級的(不一定3層級)任務(wù);主要是學(xué)生“學(xué)的活動”

[任務(wù)驅(qū)動進(jìn)階]04分層教學(xué)活動和課時——《平拋運(yùn)動》教材分析小結(jié)(教什么、怎么教)分層任務(wù)(創(chuàng)設(shè)情境、提出問題)對應(yīng)的教學(xué)活動目標(biāo)

分析視角04分層教學(xué)活動和課時4.0章首語任務(wù):舉例說明“一個過程存在做功的現(xiàn)象,就必然存在能量變化的現(xiàn)象”學(xué)生活動:閱讀教材、觀察周邊、檢索腦海,舉出具體實例,說明:什么能變化為什么能,什么力在做功04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)1*:會求力F

與運(yùn)動方向成某一角度時所做的功任務(wù)2*:理解正功、負(fù)功、總功,功是標(biāo)量任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)任務(wù)4***:求功的參考系問題(位移如何確定,作用力與反作用力做功情況)04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)1*:會求力F

與運(yùn)動方向成某一角度時所做的功學(xué)生活動:閱讀教材,針對所給情境,思考、檢索所學(xué),分析討論,交流發(fā)言,能對力F進(jìn)行分解,回答為什么能這么分解,得到功的表達(dá)式(公式表征)。lFα04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)2*:理解正功、負(fù)功、總功,功是標(biāo)量學(xué)生活動1:可以由教師提出問題“功是標(biāo)量還是矢量?”學(xué)生基于自己腦海中的“判斷標(biāo)量矢量的標(biāo)準(zhǔn)”,結(jié)合本節(jié)教材提供的情境,進(jìn)行思考、討論,領(lǐng)會功有正負(fù)。學(xué)生活動2:可以由教師提供情境素材(如圖),求合力的總功,學(xué)生通過自己運(yùn)算,領(lǐng)會求總功的方法,理解功是標(biāo)量。543534情境問題:如圖甲,兩個人拉著磚沿斜面上樓,俯視圖如圖乙,我們令拉力F1=80N,F(xiàn)2=60N,兩力相互垂直,拉力方向平行于斜面,與磚的運(yùn)動方向夾角分別為α1=37°和α2=53°,磚沿斜面運(yùn)動了L=5m,(cos37°=0.8,cos53°=0.6)那么,(1)拉力F1和F2各做了多少功?(2)F1和F2的合力做功多少?也可以用下面的情境圖甲F2F1

a1a2圖乙磚W1=F1lcos37°=320JW2=F2lcos53°=180JF1和F2

的合力F=100N,沿位移方向合力的功W=Flcos0°=500J求總功不符合平行四邊形定則!04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)1*:會求力F

與運(yùn)動方向成某一角度時所做的功任務(wù)2*:理解正功、負(fù)功、總功,功是標(biāo)量任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)任務(wù)4***:求功的參考系問題(位移如何確定,作用力與反作用力做功情況)√√怎么引入任務(wù)3和4呢?04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1P75·例題:一個質(zhì)量為150kg的雪橇,受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力,大小為500N,在水平地面上移動的距離為5m。地面對雪橇的阻力為100N,cos37°=0.8。求各力對雪橇做的總功。

W1=Flcos37°=2000JW2=F阻lcos180°=-500JW總=W1+W2

=1500J求功時一定注意功的正負(fù);求總功時可以先求各力的功,再求代數(shù)和。學(xué)生活動:完成教材例題,鞏固任務(wù)成果;并以此為新的問題情境,引出后面任務(wù)04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1P75·例題:一個質(zhì)量為150kg的雪橇,受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力,大小為500N,在水平地面上移動的距離為5m。地面對雪橇的阻力為100N,cos37°=0.8。求各力對雪橇做的總功。

W1=Flcos37°=2000JW2=F阻lcos180°=-500JW總=W1+W2

=1500J若F=500N不變,l=5m不變,F(xiàn)做功會變嗎?不變!某力做功與其它力、運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)學(xué)生活動:完成教材例題,鞏固任務(wù)成果;并以此為新的問題情境,引出后面任務(wù)04分層教學(xué)活動和課時重力總是不做功嗎?支持力總是不做功嗎?有哪些可能?(滑動)摩擦力總是做負(fù)功嗎?有哪些可能?彈力(彈簧彈力)做功如何求?向心力做功如何求?萬有引力做功如何求?……不妨以已經(jīng)熟悉的性質(zhì)力為線索,對它們的做功做討論,加深對功的理解,也加深對力的理解。過渡·發(fā)散發(fā)問學(xué)生活動:基于此題的情境,發(fā)散發(fā)問04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)1*:會求力F

與運(yùn)動方向成某一角度時所做的功任務(wù)2*:理解正功、負(fù)功、總功,功是標(biāo)量任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)任務(wù)4***:求功的參考系問題(位移如何確定,作用力與反作用力做功情況)√√04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)重力做功的特點

教材P82【第二節(jié),可前置】·2圖8.2-7中的幾個斜面,它們的高度相同、傾角不同。讓質(zhì)量相同的物體沿斜面從頂端運(yùn)動到底端。試根據(jù)功的定義計算沿不同斜面運(yùn)動時重力做的功,它的大小與斜面的傾角是否有關(guān)?GG1G2θlhθαWG=GlcosαWG=GlsinθWG=Gh重力做功與斜面傾角無關(guān),取決于初末位置的高度差學(xué)生活動:完成教材習(xí)題,領(lǐng)悟重力做功的特點04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)彈簧彈力做功特點見學(xué)探診P78·補(bǔ)充彈性勢能·1

x1x2F1F2可由面積求彈簧彈力的功其實是積分也可以用平均值求F學(xué)生活動:完成探診習(xí)題,領(lǐng)悟彈簧彈力做功的特點04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)若求拉力對彈簧的功;位移l如何???F圖中Δl不是“彈簧”的位移;是作用點的位移。由此,W=Flcosα中的l更確切說,是力的作用點的位移。有時物體的位移和作用點位移不是一回事。彈簧彈力做功特點04用恒力F通過動滑輪將物體水平向右拉動x,則此過程中恒力F做______功FxAA2x2Fx等效法:力F通過繩子拉物塊,相當(dāng)于有2F,物塊位移x,做功2Fx。Fαx'α'α若恒力F與水平成α角,水平向右拉動x,則此過程中恒力F做______功等效法:Fx(1+cosα)

力的作用點的另一個例子分層教學(xué)活動和課時04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)滑動摩擦力做功特點在例題中:-F阻l若往復(fù)一次呢?若往復(fù)n次呢?-2F阻l在平面內(nèi)曲線運(yùn)動呢?俯視更多類似情境:-F阻s對地的f':W'=0-

F阻2nl-F阻s學(xué)生活動:反思例題情境,探索滑動摩擦力做功特點04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)滑動摩擦力做功特點ff'fv2f'x1x2對木塊做功W1=-f·x1對木板做功W2=f'·x2=f·x2一對滑動摩擦力做功:W

=-f·(x1-x2)=

f·ΔsΔx以木板為參考系,W1=-f·Δx?做功確實是要考慮參考系的!一般取地面!=-f·Δxv1v04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務(wù)3**:求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功(含變力做功)1.重力做功:取決于高度差,有WG=Gh=mgh,當(dāng)然也可以負(fù)功

3.滑動摩擦力:①若總與運(yùn)動方向相反(或相同)、大小不變,W=±fs

②一對滑動摩擦力:W=-f·Δs,與參考系無關(guān)

注:①l一般是力的作用點的對地位移

②一對相互作用力做功,可以各種情況,而非一定一正一負(fù)、等大任務(wù)4***:求功的參考系問題(位移如何確定,作用力與反作用力做功情況)√√04分層教學(xué)活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1*更多的問題任務(wù):(1)萬有引力做功怎么求?rArB

OAB04分層教學(xué)活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2任務(wù)1*:功率的一般理解(定義,平均功率和瞬時功率,P=Fv

cosα)任務(wù)2*:由P=Fv

分析機(jī)車功率、速度、牽引力等情況任務(wù)3**:機(jī)車啟動的兩種情況分析任務(wù)4***:設(shè)計測量人做某種運(yùn)動的功率的方案學(xué)生活動:閱讀教材,回顧原有知識;推導(dǎo)P=Fvcosα學(xué)生活動:做教材“思考與討論”“例題”……學(xué)生活動:由老師創(chuàng)設(shè)問題情境,學(xué)生參與分析、討論、交流【后詳】學(xué)生活動:可完成學(xué)探診P76第10題等,課堂交流04分層教學(xué)活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2任務(wù)3**:機(jī)車啟動的兩種情況分析問題情境:汽車質(zhì)量為m,額定功率為Pe,在水平長直路面上從靜止開始運(yùn)動,設(shè)行駛中受到恒定的阻力為

f。(1)汽車以恒定功率Pe運(yùn)動,能達(dá)到的最大速度vm=?(2)若汽車從開始即以加速度a做勻加速運(yùn)動,汽車能保持勻加速運(yùn)動的最長時間tm是多少?(3)汽車在tm后,加速度和速度分別怎樣變化?如果公路足夠長,汽車最后的速度是多大?04分層教學(xué)活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2任務(wù)3**:機(jī)車啟動的兩種情況分析F牽f1.恒定功率①加速度減小的加速運(yùn)動FvaPe=FvF-f=maa與v同向勻速a=0

②公式表達(dá)vtOvm③圖像表達(dá)04分層教學(xué)活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2任務(wù)3**:機(jī)車啟動的兩種情況分析①先勻加速至額定功率,之后加速度減小的勻加速②公式表達(dá)FvaP=FvF-f=ma勻加速P=Pe以Pe運(yùn)動達(dá)v?mv?m=atm

vtOvmv?m③圖像表達(dá)2.恒定加速度04分層教學(xué)活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2*更多的問題任務(wù):(1)牽引力是什么?(2)靜摩擦力不做功,平地上滾動的足球為何停下?(動能去哪了?)f從整體看,后輪的靜摩擦力f0是牽引力從做功看,以地面為參考系,f0的作用點在其存續(xù)期間,并未發(fā)生位移,所以此處靜摩擦力不會做正功,前輪的靜摩擦力也不會做負(fù)功??梢姡赫J(rèn)為汽車牽引力(或阻力)是靜摩擦力、足球滾動時只受靜摩擦力,都有不妥之處。實際上,足球和粗糙平面都不能是絕對剛性,在接觸時要發(fā)生形變。為方便,只認(rèn)為地面形變,滾動時,前方地面要隴起,如圖。N會做功(其實是N和G的力偶矩-滾動摩擦-會做功)類似,“牽引力”的實質(zhì)是一個驅(qū)動力矩做功等效的外力?!獪窳治恼聟⒖紤?zhàn)永杰彭家驥《高中物理專題分析(上)》f004分層教學(xué)活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務(wù)1*:會求物體從A位置到B位置(傾斜面)過程中,重力做的功任務(wù)2*:基于任務(wù)1,從功能關(guān)系角度定義重力勢能,得到表達(dá)式任務(wù)3*:理解重力勢能的相對性和系統(tǒng)性任務(wù)4**:能用微元法求物體沿曲面滑下時重力做的功任務(wù)5**:理解定義重力勢能(勢能)的條件04分層教學(xué)活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務(wù)1*:會求物體從A位置到B位置(傾斜面)過程中,重力做的功任務(wù)2*:基于任務(wù)1,從功能關(guān)系角度定義重力勢能,得到表達(dá)式任務(wù)3*:理解重力勢能的相對性和系統(tǒng)性學(xué)生活動:閱讀教材,運(yùn)用功的定義,紙筆書寫,推導(dǎo)得到WG=mgΔh;【前面已講】學(xué)生活動:閱讀教材,說出WG=mgh1-mgh1=-Δ(mgh)蘊(yùn)含的深刻內(nèi)涵:功等于mgh的差(變化),mgh是某種能量,回顧初中知識,說出是“重力勢能”。【需教師引導(dǎo)】學(xué)生活動:閱讀教材,結(jié)合情境圖,理解相對性;利用假設(shè)法,理解系統(tǒng)性。04分層教學(xué)活動和課時摘自郭震侖先生《高中物理備課理講義》理解重力勢能相對性4.2-1第二節(jié)1重力勢能04理解重力勢能系統(tǒng)性hg4.2-1第二節(jié)1重力勢能分層教學(xué)活動和課時m重力勢04分層教學(xué)活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務(wù)1*:會求物體從A位置到B位置(傾斜面)過程中,重力做的功任務(wù)2*:基于任務(wù)1,從功能關(guān)系角度定義重力勢能,得到表達(dá)式任務(wù)3*:理解重力勢能的相對性和系統(tǒng)性任務(wù)4**:能用微元法求物體沿曲面滑下時重力做的功任務(wù)5**:理解定義重力勢能(勢能)的條件√√√04分層教學(xué)活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務(wù)4**:能用微元法求物體沿曲面滑下時重力做的功學(xué)生活動:閱讀教材,基于圖景,運(yùn)用微元法進(jìn)行推理論述求解Δh1h2h1mgABΔh2Δh3A1A2A3Δh任務(wù)5**:理解定義重力勢能(勢能)的條件04分層教學(xué)活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務(wù)4**:能用微元法求物體沿曲面滑下時重力做的功任務(wù)5**:理解定義重力勢能(勢能)的條件學(xué)生活動:閱讀教材,完成“思考與討論”;思考一道高考題涉及的對應(yīng)情境。04分層教學(xué)活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能04分層教學(xué)活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能【2015年北京卷第23題】如圖所示,彈簧的一端固定,另一端連接一個物塊,彈簧質(zhì)量不計,物塊(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為m,在水平桌面上沿x軸運(yùn)動,與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ,以彈簧原長時物塊的位置為坐標(biāo)原點O,當(dāng)彈簧的伸長量為x時,物塊所受彈簧彈力大小為F=kx,k為常量。⑴請畫出F隨x變化的示意圖;并根據(jù)F-x圖像求物塊沿x軸從O點運(yùn)動到位置x的過程中彈力所做的功。⑵物塊由x1向右運(yùn)動到x3,然后由x3返回到x2,在這個過程中,a.求彈力所做的功,并據(jù)此求彈性勢能的變化量;b.求滑動摩擦力所做的功;并與彈力做功比較,說明為什么不存在與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”的概念。Ox1x2x3x04分層教學(xué)活動和課時4.2-2第二節(jié)2彈性勢能任務(wù)1*:知道彈性勢能任務(wù)2**:求彈簧彈力做的功(微元法、圖像法)任務(wù)3***:基于任務(wù)2,從功能關(guān)系角度定義彈性勢能,得到表達(dá)式學(xué)生活動:閱讀教材,基于實驗或經(jīng)驗事實,知道形變物體由于會對外做功,存在彈性勢能。前面已講

04分層教學(xué)活動和課時*更多的問題任務(wù):(2)彈性勢能一定為正嗎?4.2第二節(jié)(1)引力勢能表達(dá)式如何?為何和重力勢能表達(dá)式完全不同?(3)還有哪些形式的勢能?

xEP0xEP0x0摘自繆鐘英羅啟蕙《力學(xué)問題討論》分子勢能、電勢能等04分層教學(xué)活動和課時4.3-1第三節(jié)

動能和動能定理任務(wù)1*:利用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)功和速度關(guān)系任務(wù)2*:基于任務(wù)1,從功能關(guān)系角度定義動能;知道動能表達(dá)式任務(wù)3*:基于任務(wù)1,理解動能定理的表達(dá)式,知道各量的含義任務(wù)4*:會使用動能定理求解“單質(zhì)點單過程”問題04分層教學(xué)活動和課時4.3-1第三節(jié)

動能和動能定理任務(wù)1*:利用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)功和速度關(guān)系任務(wù)2*:基于任務(wù)1,從功能關(guān)系角度定義動能;知道動能表達(dá)式任務(wù)3*:基于任務(wù)1,理解動能定理的表達(dá)式,知道各量的含義學(xué)生活動:閱讀教材,基于教材情境(老師可拓展,如加f、變拋物線

),調(diào)用運(yùn)動學(xué)公式、牛頓第二定律、功的定義式等原有知識進(jìn)行論述推導(dǎo),得到功和速度的關(guān)系;并利用功能關(guān)系、動能決定因素等原有的認(rèn)知,判斷動能的定量表達(dá)式。初步領(lǐng)會功是力在空間的累積。進(jìn)一步感悟“功和能”的關(guān)系。

WG=mgh1-mgh1=-Δ(mgh)

04分層教學(xué)活動和課時4.3-1第三節(jié)

動能和動能定理任務(wù)1*:利用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)功和速度關(guān)系任務(wù)2*:基于任務(wù)1,從功能關(guān)系角度定義動能;知道動能表達(dá)式任務(wù)3*:基于任務(wù)1,理解動能定理的表達(dá)式,知道各量的含義任務(wù)4*:會使用動能定理求解“單質(zhì)點單過程”問題√√√學(xué)生活動:做題(如教材例題1、課后題3/4、第5節(jié)例題【擺】、探診P82·12題……);總結(jié)出使用動能定理解題的一般步驟和注意事項。04分層教學(xué)活動和課時4.3-1第三節(jié)

動能和動能定理任務(wù)4*:會使用動能定理求解“單質(zhì)點單過程”問題學(xué)生活動:做題(如教材例題1、課后題3/4、第5節(jié)例題【擺】、探診P82·12題……);總結(jié)出使用動能定理解題的一般步驟和注意事項。一般步驟:①選擇研究對象②受力分析、運(yùn)動分析、功和能分析③按動能定理列式④求解討論。(一般力學(xué)題都是這個步驟)注意事項:①確定好初末狀態(tài)②不遺漏功③功注意功的正負(fù)摘自郭震侖先生《高中物理備課理講義》04分層教學(xué)活動和課時4.3-2第三節(jié)

動能和動能定理任務(wù)2**:會求流體動能(進(jìn)一步理解流體住模型)任務(wù)1**:更深入理解動能定理(變力、曲線、全程、結(jié)合圖像……)學(xué)生活動:通過做各種類型題,完成以上兩個任務(wù)?!菊履〣組·3題】變力、曲線:本節(jié)探診·第2題【論述論證】教材節(jié)后·5【踢足球】、章末B組·1【擺球】探診·11【機(jī)車變力】、13【向心運(yùn)動】全程(多過程):本節(jié)例題2【打夯】、章末B組·4【斜面平面對接】本節(jié)探診·第7/8題等結(jié)合v-t圖:章末B組·2/本節(jié)探診·第9題【v-t】、探診診斷反饋(二)·5【Ek-x】04分層教學(xué)活動和課時*更多的問題任務(wù):(2)多體的動能定理(質(zhì)點組動能定理)?(3)動能定理與參考系4.3第三節(jié)

動能和動能定理(1)功和動能概念建立的歷史?W外+W內(nèi)=ΔEk總

①動能定理在慣性系中成立②對于慣性系之間的變換,動能定理具有協(xié)變性③在非慣性系中需計入慣性力的功參考繆鐘英羅啟蕙《力學(xué)問題討論》04分層教學(xué)活動和課時4.4-1第四節(jié)機(jī)械能守恒定律任務(wù)1*:初步領(lǐng)會引入能量概念的意義任務(wù)2*:認(rèn)識物體在不同運(yùn)動過程中勢能和動能的轉(zhuǎn)化任務(wù)3**:研究物體沿光滑曲面運(yùn)動過程中動能和勢能的變化,得出機(jī)械能守恒定律,知道表達(dá)式。任務(wù)4**:知道機(jī)械能守恒的條件,能判斷所研究情境中機(jī)械能是否守恒;會用守恒律求解相關(guān)問題。體會“守恒”是一種思想方法。學(xué)生活動:讀教材、做探診題(第四節(jié)·1)、談體會學(xué)生活動:讀教材(包括“思考與討論”)、看實驗、知實例、能描述學(xué)生活動:讀教材、重現(xiàn)/復(fù)述教材推理過程、完成“思考與討論【重力做負(fù)功】”學(xué)生活動:讀教材、理解基礎(chǔ)上記憶機(jī)械能守恒定律內(nèi)容。做題(教材例題、節(jié)后習(xí)題1/3……),總結(jié)出使用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟和注意事項。04分層教學(xué)活動和課時任務(wù)1**:研究彈簧彈力參與的物體運(yùn)動過程中動能和彈性勢能的變化,推理得出機(jī)械能守恒定律。任務(wù)2**:研究重力和彈簧彈力參與的物體運(yùn)動過程中動能和勢能的變化,推理得出機(jī)械能守恒定律。任務(wù)3**:研究有摩擦力參與的物體運(yùn)動過程中機(jī)械能的變化,推理得出功能原理(物體系的機(jī)械能定理),進(jìn)而領(lǐng)會機(jī)械能守恒的條件,豐富功能關(guān)系。任務(wù)4**:在多個物體構(gòu)成的較復(fù)雜情境中使用機(jī)械能守恒定律。任務(wù)5**:在流體情境中應(yīng)用機(jī)械能概念和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律(能量觀)。4.4-2第四節(jié)機(jī)械能守恒定律04分層教學(xué)活動和課時任務(wù)1**:研究彈簧彈力參與的物體運(yùn)動過程中動能和彈性勢能的變化,推理得出機(jī)械能守恒定律。任務(wù)2**:研究重力和彈簧彈力參與的物體運(yùn)動過程中動能和勢能的變化,推理得出機(jī)械能守恒定律。任務(wù)3**:研究有摩擦力參與的物體運(yùn)動過程中機(jī)械能的變化,推理得出功能原理(機(jī)械能定理),進(jìn)而領(lǐng)會機(jī)械能守恒的條件,豐富功能關(guān)系。任務(wù)4**:在多個物體構(gòu)成的較復(fù)雜情境中使用機(jī)械能守恒定律。任務(wù)5**:在流體情境中應(yīng)用機(jī)械能概念和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律(能量觀)。4.4-2第四節(jié)機(jī)械能守恒定律學(xué)生活動:做教材和探診題(第四節(jié)·4【滑輪小球】/6【水柱】)、章末B組6/7……)學(xué)生活動:由教師創(chuàng)設(shè)情境(習(xí)題),學(xué)生在具體情境中推理、演算得到相關(guān)結(jié)論04分層教學(xué)活動和課時*更多的問題任務(wù):(1)機(jī)械能守恒的條件到底是什么?(2)機(jī)械能守恒定律與參考系4.4第四節(jié)機(jī)械能守恒定律結(jié)論:在某一參考系中機(jī)械能守恒的過程,在另一(慣性)參考系中不一定守恒。參考繆鐘英羅啟蕙《力學(xué)問題討論》參考戰(zhàn)永杰彭家驥《高中物理專題分析(上)》參考洪安生《中學(xué)物理教學(xué)中的100個科學(xué)性問題》04分層教學(xué)活動和課時4.5第五節(jié)實驗:……任務(wù)1*:領(lǐng)會驗證機(jī)械能守恒定律的“實驗思路”(含物理量測量、數(shù)據(jù)分析)任務(wù)2*:會用打點計時器在“重錘下落”過程中驗證機(jī)械能守恒定律任務(wù)4**:會用光電門在“物塊沿氣墊導(dǎo)軌斜面下滑”過程中驗證機(jī)械能守恒定律任務(wù)5***:能利用Tracker等手段在更多情境中,設(shè)計驗證機(jī)械能守恒定律的方案任務(wù)3*:評估、反思實驗,如,誤差分析、優(yōu)劣對錯判斷……04分層教學(xué)活動和課時4.5第五節(jié)實驗:……任務(wù)1*:領(lǐng)會驗證機(jī)械能守恒定律的“實驗思路”(含物理量測量、數(shù)據(jù)分析)任務(wù)2*:會用打點計時器在“重錘下落”過程中驗證機(jī)械能守恒定律任務(wù)4**:會用光電門在“物塊沿氣墊導(dǎo)軌斜面下滑”過程中驗證機(jī)械能守恒定律任務(wù)5***:能利用Tracker等手段在更多情境中,設(shè)計驗證機(jī)械能守恒定律的方案任務(wù)3*:評估、反思實驗,如,誤差分析、優(yōu)劣對錯判斷……學(xué)生活動:閱讀教材、看懂實驗原理,知道實驗步驟。老師可以提供實驗視頻,讓學(xué)生觀看,以更清楚如何操作。進(jìn)實驗室,進(jìn)行實際操作,獲得紙帶數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,完成探診上對應(yīng)的實驗報告。完成探診的“問題與討論”。學(xué)生活動:組成實驗小組,完成設(shè)計驗證機(jī)械能守恒定律的方案,進(jìn)行實際操作,完成自己設(shè)計的實驗,課堂上匯報、交流實驗情況。04分層教學(xué)活動和課時章末小結(jié)-功能關(guān)系力學(xué)綜合任務(wù)1:總結(jié)本章所涉及的“功能關(guān)系”,加深對功是能量轉(zhuǎn)化路徑、量度的理解學(xué)生活動:回答老師的提問“本章的一條核心主線是‘做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程,功是能量轉(zhuǎn)化的量度’,請回顧本章涉及哪些能量的轉(zhuǎn)化?對應(yīng)何種力做功?寫出相應(yīng)的‘功能關(guān)系’”。可參看學(xué)探診P73“8、功能關(guān)系總結(jié)”。ΔEpG=-WGΔEp彈=-W彈ΔEk=W合ΔE機(jī)=W除重彈

任務(wù)2:會綜合使用目前所學(xué)的力學(xué)規(guī)律解決問題學(xué)生活動:做題,講題【是讓學(xué)生講】04分層教學(xué)活動建議小結(jié)任務(wù)的量、內(nèi)容、層級劃分都帶有“經(jīng)驗”性質(zhì),供參考;一定結(jié)合自己學(xué)生情況確定“任務(wù)”,不必“貪多”。任務(wù)一定要讓學(xué)生去做,通過學(xué)生的活動(閱讀教材、看做實驗、討論、做推理演繹、做習(xí)題……)完成任務(wù),老師起組織引導(dǎo)、判決裁定作用,不可由老師一味灌輸、獨自完成“任務(wù)”。任務(wù)設(shè)計合理到位,符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū),堅持讓學(xué)生自主完成任務(wù)。久久為功,一定會有成效。分層教學(xué)活動和課時04分層教學(xué)活動和課時課時安排第一單元第一節(jié)功和功率2~3課時第二單元第二節(jié)重力勢能1~2課時第三節(jié)動能和動能定理2~4課時第三單元第四節(jié)機(jī)械能守恒定律2~3課時第五節(jié)實驗:驗證機(jī)械能守恒定律1~2課時章末綜合功能關(guān)系力學(xué)綜合2課時2.單元測試+講評共2課時1.新課和習(xí)題課(也是深化理解,不是為了熟練)共10~14課時3.按學(xué)校學(xué)生實際確定課時,不過分追求“熟練掌握”。2024北京市西城區(qū)教育研修學(xué)院謝謝大家!附錄“認(rèn)識路徑”簡介認(rèn)識對象認(rèn)識角度問題表征認(rèn)識方式物理學(xué)認(rèn)識路徑,是指面對物理現(xiàn)象或問題情境時,從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及其相互關(guān)系的認(rèn)識過程中所使用的結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化思維模式或程序。構(gòu)成要素包括問題表征、認(rèn)識對象、認(rèn)識角度、認(rèn)識方式四個方面,關(guān)系如圖所示。認(rèn)識對象(研究對象和所處場景)問題表征(建模、文字、公式、圖像)認(rèn)識角度(物質(zhì)觀、作用觀、能量觀)認(rèn)識方式(實驗和理論、思想方法)張玉峰,姚建欣.物理學(xué)認(rèn)識路徑模型建構(gòu)及其應(yīng)用研究[J].中學(xué)物理,2023,41(01):張玉峰,陳征,魏紅祥等.物理學(xué)認(rèn)識路徑的構(gòu)建[J].物理,2021,50(11):如何論證變力、曲線條件下動能定理成立情境:物體受到的力F是變力且作曲線運(yùn)動,小球在A、B兩點的速度分別為v1、v2,研究各物理量之間的關(guān)系。…………ABvAvBv1v2v3v4v5v6…圖景公式A原長Bv2v1含彈簧彈力的機(jī)械能守恒定律和機(jī)械能定理證明A原長Bv1v2hh2h1A原長Bv1v2hh2h1F動能-重力勢能一些可能的方案斜面上運(yùn)動-光電門(DIS系統(tǒng))動能-重力勢能測得通過擋光片時速度v

內(nèi)置光電門擋光片擋光片不同高度

h

一些可能的方案擺-光電門動能-彈性勢能初始位置彈簧原長度x0光電門位置x1

x2

測出滑塊通過光電門時彈簧伸長量x和速度v一些可能的方案彈簧振子-光電門重力勢能-彈性勢能力傳感器最高點Fmaxv=0最低點Fminv=0

一些可能的方案彈簧振子-力傳感器擺-Tracker軟件一些可能的方案動能-重力勢能rArBOAB將AB間分成足夠多的小段,如AA1、A1A2、…、AnB先計算物體m在各小段運(yùn)動時引力所做的功,然后求和并取極限。

……

微元法求引力的功rArBOAB

引力勢能

引力做功也與路徑無關(guān),取決于初末位置引力做負(fù)功,引力勢能減小

hROA引力勢能和重力勢能

EpGA=mgh

根據(jù)勢能定義,當(dāng)高度變化時,視作恒力的重力做功,相應(yīng)的勢能是要

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