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2010年石家庄市高中物理
“套餐式”系列教研活动项目（之九）
---- 高中新课程教材解读与分析 （人教版）
必修二模块
第七章 机械能守恒定律
一、本章教材的整体把握
1.课程标准要求：
1.举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率。关心生活和生产中机械功率的大小及其意义。
2.通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。
3.理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系。
4.通过实验，验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。
5.了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。
6.通过能量守恒以及能量转化的方向性，认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。
附：课程标准中部分行为动词的界定
类型
水平
各水平的含义
所用的行为动词
知识技能目标动词
知
识
了解
再认或回忆知识；识别、辨认事实或证据；举出例子；描述对象的基本特征
了解、知道、描述、说出、举例说明、列举、表述、识别、比较、简述、对比
认识
位于“了解”与“理解”之间
认识
理解
把握内在逻辑关系；与已有知识建立联系；进行解释、推断、区分、扩展；提供证据、收集整理信息等
阐述、解释、估计、理解、计算、说明、分析、判断、区分
应用
在新的情境中使用抽象的概念、原则；进行总结、推广；建立不同情境下的合理联系等
评估、使用、验证、运用、掌握
技 能
独立操作
独立完成操作；进行调整或改进；尝试与已有技能建立联系等
测量、测定、操作、会、能、制作、设计
体验性要求的目标动词
经历
从事相关活动，建立感性认知等
观察、收集、调查、交流、讨论、阅读、尝试、实验、学习、探究、预测、考虑、经历、体验、参加、参观、调查
反应
在经历基础上表达感受、态度和价值判断；做出相应反应等
体会、关注、注意、关心、乐于、敢于、勇于、发展、保持
领悟
具有稳定态度、一致行为和个性化的价值观念等
形成、养成、具有、领略、体会、思考
《标准》中有的行为动词前加有“初步”、“大致”、“简单”等词，其对应的水平比原行为动词的水平低。共三大类八个层次65个常用词。
解读：
第一条：对于“功”的概念既有知识技能目标要求，又有体验性目标要求。关于“功是能量变化的量度”属于知识技能目标中的“了解”层次。对于“功和功率”的概念属于知识技能目标中的“理解”层次；对于“生活和生产中机械功率的大小及其意义。”属于体验性目标中的“反应”。 属于本章的核心内容之一。可见，本节的教学核心内容为功和功率的概念，尤以功的概念为重。对于做功的条件，“做工”和“做功”的区别。恒力做功的不同解法要处理透彻。甚至一些特殊的变力做功（滑动摩擦力、向心力、和位移呈线性关系的力）的解法也要有所渗透。对于功率要使学生掌握机车的两种启动方式以及瞬时功率与平均功率的区别及不同求法（2009宁夏理综17、21题均与此有关）。
第二条：对于“通过实验，探究功与速度变化的关系”既有技能目标又有体验性目标。实验数据的处理方法，试验方法的改进都属于“独立操作”的水平。利用图像（数表软件）处理数据在必修1中的几个实验中都用过，属于“尝试与已有技能建立联系”；对于“动能”的概念和“动能定理”属于知识目标中的“理解”层次；对于“动能定理”还有“应用”层次的要求。属于本章的核心内容之一。因此，对于第6节《实验 探究功和速度变化的关系》与第7节《动能 动能定理》应作为一个知识整体来把握，首先，通过学生实验得到功与速度变化的关系，在此基础上通过理论推导得出动能的概念和动能定理。对于第6节的实验重在过程的体验和实验数据的处理，像变力做功的处理、单位长的确定。引导学生回顾以前的实验以复习巩固基本的探究原则（简单——复杂）先探究正比、一次函数、二次方、三次方、反比等，使学生形成正确的思维习惯和科学素养。对于动能定理重在理解和应用。要把动能定理的特点，用它能够解决的问题，辅之以典型例题讲清讲透，使学生能够应用动能定理解决实际问题。从已进行新课改的省区的高考题看，这仍然是高考的重点内容。（2009宁夏理综24题动能定理）
第三条：对于“重力势能”的概念属于知识目标中的“理解”层次；对于“重力势能的变化与重力做功的关系”属于“了解”的层次。虽然属于了解的层次，但是，除了要知道相关的结论（重力做的功等于重力势能的变化；重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加），不做过多的解释外，还要会直接应用这些结论，以便得出重力势能的概念。
第四条：对于“机械能守恒定律”属于知识技能目标中的最高要求。既有实验所对应的技能目标，又有“理解”和“应用”层次的要求。属于本章的核心内容之一。对于机械能的守恒条件要讲透彻，使学生会应用条件判断机械能是否守恒。对于机械能守恒定律重在理解和应用。要把机械能守恒定律的特点，用它能够解决的问题，辅之以典型例题讲清讲透，使学生能够应用机械能守恒定律解决实际问题。从已进行新课改的省区的高考题看，这也仍然是高考的重点内容。（例如2009年山东理综的22、24题均涉及机械能守恒及能量转化）
第五条：对于“能量守恒定律”属于知识目标中的“了解”层次。可以通过让学生自己查阅资料，大量举证，从而建立起能量守恒定律是自然界中的三大自然规律之一。对于能量守恒定律的应用最好有所涉及，尤其是机械能与内能的转化。（2009山东理综24题）
第六条：对于“能量转化得方向性” 属于知识目标中的“了解”层次；知道可持续发展的重大意义是一个中国公民的基本素养。可以通过让学生自己查阅资料，举出一些具有方向性的宏观过程。从而达到培养公民基本素养的目的。关于宏观过程的方向性问题在选修课1-2；3-3中还会进一步的学习。
二、.新旧教材的比较
新教材
旧教材
第一节追寻守恒量
第一节功
第二节功
第二节功率
第三节功率
第三节功和能
第四节重力势能
第四节动能 动能定理
第五节探究弹性势能的表达式
第五节重力势能
第六节实验：探究功和速度变化的关系
第六节机械能守恒定律
第七节动能和动能定理
第七节机械能守恒定律的应用
第八节机械能守恒定律
学生实验：验证机械能守恒定律
第九节实验：验证机械能守恒定律
第十节能量守恒定律与能源
说明：由上表不难看出：
1.新旧教材的变化明显。变化体现在以下几方面：（1）共有六节内容发生了变化：新教材新增了四节内容；删减了旧教材中的两节内容；（2）新教材增加了一个学生实验，体现了新课标对实验能力的重视；（3）新教材明显的增加了探究的内容，尤其是理论探究，使学生逐渐掌握科学探究的方法（科学探究包括实验探究和理论探究）；（4）新教材对动能定理的处理在旧教材理论推导的基础上增加了实验过程，体现了对过程的重视；（5）新教材调整了对功和能的概念的认知次序，还原了本来面目，旧教材以功为基础来认识能；新教材以能为基础来认识功；（6）新教材更强调了对“守恒”的观念的建立；（7）新教材淡化了对知识的应用。但是从课程标准要求和其他省区的高考试题看，机械能守恒定律仍为“应用”层次。因此在实际教学过程中还应高度重视机械能守恒定律的应用；（8）新教材淡化了功能关系，没有明确提出“功是能量转化的量度”这一结论。但是建议在讲能量守恒定律时还要将这一结论结合实例（重力做功与重力势能的变化关系、探究弹性势能的表达式、动能定理等）渗透进去。使学生建立起“不同的力做功对应不同的能量形式的转化” 。为后续课程打下基础（分子力做功对应分子势能的变化；电场力做功对应于电势能的变化；安培力做功对应于电能的转化等）。
2.新旧教材的知识核心并没有发生变化。新教材仍以功、功率、动能、重力势能的概念和动能定理与机械能守恒定律为核心知识。它改变的是知识的呈现方式和对过程的重视。因此在实际教学中建议我们要一手抓新课程理念的落实，一手抓核心知识的掌握，两手抓，两手都要硬，不可偏废。
三、本章在必修教材中的地位
首先，本章通过对功能关系的讨论，完成对能量概念的更深入的认识。本章是高中阶段物理学习的基础内容之一（牛顿三定律、机械能守恒、动量守恒构成了经典力学的三大理论支柱），它既是力学问题的基础和综合，也是学习其他物理学知识的重要基础。其次，“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一，究其原因是能量及其守恒的思想与牛顿力学研究思路有所不同（牛顿力学研究的是变化及变化的原因），能量及其守恒的思想从更抽象层次上反映了物质运动和相互作用的本质。因此本章是第一次从牛顿力学的的思路转移到守恒的思路上来，学生的思维上有一个突变，同时守恒的思想又更抽象一些，所以学生接受起来更困难一些，因此在教学时一要慢，二要多举实例（变抽象为形象）三要学生多动手体验，以降低学生学习的困难。再次，本章第一次使学生系统的体验了理论探究的过程（探究弹性势能的表达式），做到了实验探究（探究功与速度变化的关系）与理论探究并重。
四、本章教材的三维目标
新教材变旧教材只重一维目标（知识能力目标）为三维目标（知识与技能；过程与方法；情感、态度、价值观）并重。通过我们的教学不仅让学生掌握一定的知识，更要掌握获取知识的科学方法。使我们的学生成为具有科学态度和正确价值观的一代新人。在三维目标中知识与技能目标是基础目标，为实现另两维目标搭建平台。另外无论将来的高考方案如何，另两维目标的考核也必然以知识为载体进行。因此，在实际教学过程中必须重视知识与技能目标的达成，绝不能因为实施新课改而忽视了知识技能目标；当然也不能只顾知识与技能目标而忽视另两维目标的实现。
本章的知识与技能目标为：功的概念的准确理解（做功的条件、功的正负、几种典型力做功的解法等）；功率、动能、重力势能的基本概念。动能定理和机械能守恒定律的理解和应用。体验获得动能定理和弹性势能的探究过程。
在本章有两个学生实验和一节探究课；科学探究（含实验探究与理论探究）正是学生获取知识的科学方法，而一种科学方法的掌握是需要不断重复的。也只有不断重复才能成为学生的一种科学的思维习惯，进而升华为学生的科学精神。因此本章的过程与方法目标为：利用科学探究获取知识。在教学过程中遵循引导学生体验科学探究的环节。
附：
科学探究要素
对科学探究及物理实验能力的基本要求
提出问题
能发现与物理学有关的问题
从物理学的角度较明确的表述这些问题
认识发现问题和提出问题的意义
猜想与假设
对解决问题的方式和问题的答案提出假设
对物理实验结果进行预测
认识假设与猜想的重要性
制定计划与设计实验
知道实验目的和已知条件，制定实验方案
尝试选择试验方法及所需要的装置与器材
考虑实验的变量及其控制方法
认识制定计划的作用
进行试验与收集证据
用多种方式收集数据
按说明书进行实验操作，会使用基本的实验仪器
如实记录实验数据，知道重复收集实验数据的意义
具有安全操作的意识
认识科学收集实验数据的重要性
分析与论证
对实验数据进行分析处理
尝试根据实验现象和数据得出结论
对实验结果进行解释和描述
认识在实验中进行分析论证是很重要的
评估
尝试分析假设与实验结果间的差异
注意探究活动中为解决的矛盾，发现新的问题
吸取经验教训，改进探究方案
认识评估的意义
交流与合作
能写出实验探究报告
在合作中注意即坚持原则又尊重他人
有合作精神
认识交流与合作的重要性
在高中阶段进行科学探究，不在于“七要素”的完整性，因为一次完整的探究可能需要的时间较长，因此，每次探究实验我们可以侧重某一个或几个要素，逐渐使学生掌握科学探究的“七要素”。
关于本章的情感态度价值观的教学目标：重在科学精神的逐步形成和公民素质的养成。例如理论分析的科学性、逻辑的合理性、推理的严密性、实验设计的科学性；实验操作的规范性；实验数据的真实性、实验数据的正确处理以及可持续发展的理念等等。
五、初、高中衔接
高中
初中
能量：某一守恒量
能量：物体能够对外做功
势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量
势能：重力势能和弹性势能统称为势能
动能：物体由于运动而具有的能；有。定量
动能：物体由于运动而具有的能；无。定性。
重力势能：势能→重力势能；与重力做功的关系；mgh。定量。
重力势能：物体由于被举高而具有的能量形式；仅此而已。
功：位移；正负；总功
功：距离，有用功，额外功，机械效率
功率：比值；；额定功率、实际功率
功率：单位时间内做的功
弹性势能：探究相关因素；不要求结论，重在理论探究的过程。
弹性势能：由于形变具有的能量形式
动能定理
无
机械能守恒定律 无机械能的概念
无 有机械能的概念；渗透了守恒的观念
能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
方向性：宏观过程
方向性：能量的转移和转化
六、课时安排
第1节 追寻守恒量 1课时
第2节 功 2课时
第3节 功率 1课时
第4节 重力势能 1课时
第5节 探究弹性势能的表达式 1课时
第6节 实验 探究功和速度变化的关系 2课时
第7节 动能和动能定理 2课时
第8节 机械能守恒定律 2课时
第9节 验证机械能守恒定律 2课时
第10节 能量守恒定律与能源 1课时
共计15课时比教材要求多了三课时。

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