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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
分节次教材分析与建议（二）
第六节 实验：探究功和速度变化的关系
一、本节教材的整体分析
本节教材亦为新课标教材新加内容。前两节教材以理论探究为主，本节教材则以实验探究的为主，目的是领会探究功与物体速度变化的关系实验的设计思路（利用倍增法测量变力的功。倍增法是物理实验经常用到的一种试验方法。库仑定律得出也是这种试验方法。）。体验实验探究的的基本思路。（体验（或生活经验）—猜想—定性验证---定量验证）。经历探究学习的情感体验过程。提高实验技巧（平衡摩擦力、速度的测量、数据处理等）。经历一次根据实验数据分析的结果形成实验结论的过程。并为下一节的学习打下一个实验基础。
二、教学目标分析
（一）知识与技能目标：
1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度
2.利用物理图像探究功和速度变化的关系
（二）过程与方法目标：
1. 指导学生阅读“探究思路”掌握实验设计的指导思想。
2．掌握实验技巧，学会数据处理。
（三）情感目标：
1.体验探究的困难、享受成功的乐趣
2.培养实事求是、严谨认真的科学态度
三．重点、难点分析
（一）重点分析：
1．实验中没有具体测出橡皮筋对小车做的功，而是设定每一根橡皮筋对小车做功W，来探究小车速度与皮筋做功的关系。
2．实验中应注意解决：相同皮筋的选取及固定，小车运动阻力的平衡，纸带上合适点间距离的测量。
（二）难点分析：
1.相同皮筋的筛选与固定。
2.平衡摩擦力
3.数据分析
四．教学建议
先从体验（或生活经验）提出对做功与速度变化的的关系。通过小实验进行定性验证（让同一小球从不同高度下落，下落的高度越高，沙坑越深），得出功越大，速度变化越大的定性结论。如何确定他们的定量关系呢？让学生阅读教材，提出相关问题：1.对小车做功德力是恒力还是变力？2.如果是变力，它的功是如何处理的？3.受该实验设计的启发再结合你以前用过的实验器材，你还能设计出其他的实验方案吗？如能，试着描述一下你的实验方案。（可以给学生以提示：恒力如何测？）再对学生的实验方案进行评价。然后再提出以下问题，让学生结合试验、分组讨论后进行回答或演示：1.小车是否受到阻力作用？你是如何消除其影响的？你怎么就知道影响已被消除？2.你是如何做到使同一根橡皮条在每次试验过程中所做的功均相同？（从同一标记处由静止释放）3.观察纸带上点距是否都均匀？若不均匀，你是如何确定其末速度的？为什么？（）4.这些速度是否必须计算出其具体数值？若不是可以怎样表示？5.结合你的实验过程试着分析一下该实验的误差主要来源是什么？（可以选问。）在进行数据处理时，应提醒同学们猜想数据之间关系的基本原则：由简单到复杂（先猜与v成正比；在依次猜想与v2成正比、v3、……；坐标轴的横轴也依次变为v、v2、v3、……）。最后得出实验结论
第七节 动能和动能定理
一、本节教材的整体分析
本节教材是在上节教材实验探究的基础上，再次进行理论探究，得出动能的表达式，其研究方法思路与研究重力势能、弹性势能基本相似。通过本节的学习可以使学生进一步熟悉进行理论探究的基本思路。另外本节第一次出现关于能量的规律：动能定理。其研究方法为理论探究中的归纳推理（由特殊到一般）。动能定理为知识技能目标要求中的最高要求。其重要性不亚于牛顿第二定律。因此加强对动能定理的理解和正确应用动能定理解决实际问题为本节的教学重点。第三次强化功能关系（动能的变化过程对应于合力做功的过程）。
二、教学目标分析
（一）知识与技能目标：
1.知道动能的符号、单位和表达式，会根据动能的表达式计算运动物体的动能
2.理解动能定理的物理意义
3.领会用动能定理解题的优越性，理解做功的过程就是能量转化的过程
4.会用动能定理处理单个物体的有关问题
5.知道动能定理也可用于变力做功和曲线运动的情景，能用动能定理计算变力做的功。
（二）过程与方法目标：
1.运用归纳推导方式推导动能定理的表达式
2．对比分析动力学知识与动能定理的应用
（三）情感目标：
通过动能定理的归纳推导，培养学生对科学研究的兴趣。
三．重点、难点分析
（一）重点分析:
1.动能的表达式
2.动能定理的推导及其式中各量的含义
3.用动能定理解决有关生活和生产实际问题
4.体会用动能定理解题比用牛顿运动定律解题的优越性
5.会用动能定理求变力的功
（二）难点分析：
动能定理的应用
四．教学建议：
首先由上节的实验结论猜想动能表达式中应该含有这个因子，进而提醒同学们回忆我们是如何得到重力势能和弹性势能的表示的。（通过功得到能）然后展示教材中所给的情景：一个质量为m的物体在一个恒力作用下，在力的方向上发生了一段位移，其速度由变到了，试写出该力所做功的表达式。引导学生写出，让学生分析的含义。从而得出动能的定义。（建议引导学生完成整个分析过程。有前几节的基础学生应该能够完成）。然后将情景改为两个恒力到多个恒力再到变力再到任意的曲线运动。分析得出该结论仍然成立。只不过W为合力的功。通过例题1的教学使学生理解动能定理的特点。以及与合力做工所对应的能量转化过程。通过例题2的教学为能量的转化和守恒奠定基础。（思考与讨论）
第八节 机械能守恒定律
一、本节教材的整体分析
本节教材与第九节教材构成了一个有机整体，其编写思路与六七节恰好相反，第六七节是先试验探究再进行理论探究；而第八九两节则是先理论探究，再实验验证。通过这四节教材的学习可以使学生充分体验科学探究的魅力，初步形成科学探究的能力。另外本节也第一次得到了一个守恒量-------机械能，但要强调机械能的守恒是有条件的。但这也为得到自然界的三大规律之一-------能量的转化和守恒定律奠定基础。同时，机械能守恒定律也是我们现在得到的有关能量的第二大规律。要求同学们必须掌握守恒条件，能够利用守恒定律解决实际问题。再一次强调了功能关系（机械能的变化过程对应于除了重力、弹力以外的所有力做功过程）。需要说明的一点是：本节自始至终没有明确机械能的概念。
二、教学目标分析
（一）知识与技能目标：
1.知道机械能的各种形式，能够分析动能和势能（包括弹性势能）之间的相互转化问题。
2.能够根据动能定理与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。
3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能用机械能守恒定律解决有关问题。
4.能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。
（二）过程与方法目标：
1.通过科学探究机械能过程，认识对物理现象（动能和势能的转化）的分析提出假设，再进行理论推导的研究方法
2.经历概括归纳“机械能守恒的条件”的过程，体会归纳的思想方法。
（三）情感目标：
1.通过演示实验，激发学生学习热情，体会科学的无穷的魅力
2.通过机械能守恒，感悟自然界的守恒思想，体会自然的对称美、和谐美
三．重点、难点分析
（一）重点分析：
1.机械能守恒条件的理解
2.机械能守恒定律的应用
（二）难点分析
1.判断机械能是否守恒
2.机械能守恒定律的应用
四．教学建议
建议本节一开始，首先回忆前面已经学过的重力势能、弹性势能以及动能的概念，然后提问：在初中把他们统称为什么？从而首先引出机械能的概念。然后情景展示：自由落体的过程，结合前面的知识引导学生进行理论探究得出。（在探究过程中牢牢抓住重力做功的两重性：一方面，它是重力的功，对应于重力势能的变化；另一方面，它又是合功，因此也对应于动能的变化。）再依次展示沿光滑斜面下滑的小球、平抛的小球均可得出相同结论，且三个过程尽管不同，但是，都是只有重力做功。通过归纳推理得出机械能的守恒条件之一。（只有重力做功）。在展示弹簧振子，分析可知弹力做功也具有两重性，从而得出机械能守恒的另一个条件：（只有弹力做功）。最后得出机械能守恒定律。再通过典型例题的展示，使学生理解守恒条件，掌握机械能守恒定律的特点。从而达到会正确使用机械能守恒定律的目的。
第九节 实验：验证机械能守恒定律
一、本节教材的整体分析
本节教材是对第八节教材理论探究结果----机械能守恒定律的试验验证。可以把重点放在实验方案的设计上，并引导同学们对所有实验方案进行分析论证（从科学性、可操作性、准确性、简洁性等几个方面）选出最优方案进行验证。
二、教学目标分析
（一）知识与技能目标：
1.理解实验的设计思路，明确试验中需要直接测量的物理量。
2.知道试验中选取测量点的有关要求，会根据试验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。
3.能正确进行实验操作，能根据实验数据的分析得出实验结论
4.能定性的分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差
（二）过程与方法目标：
1.经历实验设计的过程，体会所采用的科学方法
2.经过分组实验，提高动手能力、协作意识；提高解决问题的能力
3.通过误差分析，学会反思
（三）情感目标
三．重点、难点分析
（一）重点分析：1.尝试设计验证机械能守恒定律实验方案
2、经历验证机械能守恒定律的过程，学会对数据进行处理的方法
（二）难点分析：
1、实验条件的控制，满足守恒条件
2、实验误差的分析
四．教学建议：
建议在教学过程中，除了引导学生进行实验方案的设计筛选外。还要以问题引领的方式，使学生能够顺利的完成实验：1. 重物下落过程中除受到重力作用外，还可能受到什么力作用？ 2. 打点计时器固定在那一个面内？（竖直面？水平面？斜面？）3.重物的质量大一些好还是轻一些好？还是与轻重无关？4.重物的体积大一些好还是小一些好？5.是用手提着纸带好还是用手托着纸带好？6.是先开电源还是先放手重物？ 7. 初状态的速度是否一定为零？不是的话，为什么我们试验时初速度选择了零？ 8. 末速度如何计算？9.是否需要测量物体的质量？10.当你得到什么结论时，就能证明机械能守恒定律成立？（）可以让学生通过分组讨论，实验探索，搞清上述问题，从而顺利完成实验。
第十节 能量守恒定律与能源
一、本节教材的整体分析
本节教材是对本章知识的总结与拓展。通过对前面几节的分析，使学生明确建立两个观念：能量转化与守恒的观念；能量转化过程即力的做功过程(功是能量转化的量度) 。同时还要使学生了解能量耗散。通过本节的教学可以培养学生的阅读能力，收集信息、筛选信息、整合信息的能力。通过本节的教学可以帮助学生树立科学的世界观，形成科学理论是发展的观念。增强节约能源，保护环境的意识。
二、教学目标分析
（一）知识与技能目标：
1.了解各种不同形式的能，知道能量是一个重要的物理量
2.知道确立能量守恒定律的两类重要事实。
3.知道能量守恒定律的内容，会用能量守恒定律分析解释一些实际问题
4.了解能量耗散，了解自然界宏观过程中能量转化和转移的方向性
（二）过程与方法目标：
1.通过阅读、上网查找资料，学会筛选有用信息
2.通过具体实例分析，理解能量守恒的确切含义。
（三）情感目标：
1.认识提高能量利用效率的重要性。
2.知道能源短缺和环境恶化是关系到人类社会能否持续发展的大问题，增强节约能源和环境保护的意识。
三．重点、难点分析
（一）重点分析：
能量守恒定律的内容和应用
（二）难点分析：
1.能量守恒定律的确切含义
2.能量耗散
四．教学建议：
建议参考教参书所给出的教学建议，把本节课上成一节讨论课。只是把9个讨论题在课前提出，使学生在课前预习和查阅资料时，目的更加明确。通过学生的讨论掌握知识，形成观念。教师要适时引导、激励学生，使学生能够讨论的起来，能够得出一些结论。能够利用这些结论分析生活和生产的有关问题。

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