追尋守恒量

王文

一、教學任務分析

從新課標的內容與要求來看，對本節內容沒有具體要求，一部分教師會選擇忽略掉本節內容直接進行功與功率的講解。但是，追尋和研究守恒量本身是物理學的一種重要研究方法。在實際教學過程中，教師更多地需要教給學生物理思考的方法，本節課內容就可以通過猜想與實驗，引導學生找出研究對象是否存在物理量守恒的情況，再總結經驗與知識得出守恒定律內容并加以驗證，最終可以應用于其他物理現象解決問題。學生在這個探究與實驗的過程中，加深對守恒關系的認識，并將這種思想滲透于自身以后的學習中，對其物理思想的形成與鞏固有很大的推動

作用。

二、追尋守恒量教學目標

（一）知識與技能

1.理解動能、勢能和能量的概念。

2.可以分析伽利略理想斜面實驗里體現的守恒概念。

3.理解自然界中各種能量轉化、轉移中的守恒思想。

（二）過程與方法

1.體會伽利略分析問題的精妙，學習分析事物本質的方法。

2.在列舉事例過程中體會費恩曼所說話的深刻內涵，體會轉化與守恒的普遍性。

（三）情感態度與價值觀

1.通過動能、勢能間的相互轉化來研究生活中物體的運動，培養熱愛生活的情趣。

2.通過“追尋守恒量”，使學生了解守恒思想的重要性，初步樹立能量轉化與守恒的觀點，學會從物理現象中探求事物本質的科學態度和研究方法。

3.通過學習，要善于把實際問題理想化。

三、教學重點、難點

1.教學重點：理解動能、勢能的含義，體會能量轉化、守恒的普遍存在性。

2.教學難點：在動能和勢能轉化的過程中體會能量守恒。

四、教法和學法

教法：1.演示實驗法：通過演示實驗，讓學生在充分觀察實驗現象的基礎上，分析歸納出動能和勢能的轉化情況。

2.觀察法：通過對伽利略斜面實驗的觀察，啟發引導學生在積極的思維中認識守恒量，獲得新知。

學法：依據新的教學理念、學習方式的轉變，引導學生自主、合作、探究等方式方法，達到體驗中感悟情感、態度、價值觀；活動中歸納知識；參與中培養能力；合作中學會學習。

五、教學器材

單擺實驗器材、多媒體課件、視頻材料。

六、教學過程

1.創設情景，導入新課

教師讓一名學生朗讀教材本章開頭諾貝爾獎獲得者理查德·費曼的一段話，提出什么是能量，并回顧初中所學習的能量守恒定律。

用圖片形式展現幾種常見的能量轉化，并讓學生回答是何種能量轉化為何種能量，進而使學生舉例生活中的能量轉化，初步體會能量轉化在生活中的普遍性和重要性。

課件展示：投影展示伽利略理想實驗的視頻或動畫

讓學生觀察現象：小球沿斜面從高處由靜止滾下時，小球的高度不斷減小，而速度不斷增大，教師提問說明了什么。

再讓學生觀察現象：球從斜面底沿另一個斜面向上滾時，小球的位置不斷升高，而速度不斷減小。在此提問說明了什么問題。

學生認真觀看資料后思考并分組展開討論，小組選出代表發言，表達觀點結論。

課件展示：利用動畫模擬實驗，將斜面調整傾斜度，引導學生觀察小球的運動情況，指導學生自己組織語言，描述看到的物理現象。

學生通過閱讀并觀察、討論、總結：讓小球沿斜面從靜止滾下，小球將滾上另一斜面，若沒有摩擦，小球將上升到原來的高度。減小一斜面的傾角后，小球在這個斜面上仍達到同一高度，但這時他要滾得遠些。

教師設置問題引發學生思考猜測：若將后一斜面放平，小球的運動情況將是怎樣？

學生分組討論、交流，大膽猜想并提出自己的看法。

此環節教師通過動畫展示，讓學生感受到有一個物理量是不變的、守恒的，教師逐步引導，讓學生理解這個物理量就是能量。

2.合作探究，實驗論證

通過啟發學生思考關于小球運動過程的描述，最終得到伽利略理想實驗中小球的動能和重力勢能相互轉化，從而順利引出動能與勢能的基本概念。此時由于學生學習基礎有限，只能得到動能與速度有關，勢能與高度有關這樣的簡單結論，并提出物體的機械能概念：物體的勢能與動能之和稱為機械能。

學生在教師引導下利用牛頓第二定律進行理論推導：

小球從靜止開始運動，有v2-0=2aX

在斜面上有a=gsinθ

在斜面上有h=Xsinθ

所以v2=2gh

v2與2gh之和是守恒的

我們只需驗證h與v2是否為正比關系即可。

實驗演示：

使用實驗儀器——朗威電子機械能守恒實驗器，分組測出單擺小球下落的高度以及最低點的瞬時速度，觀察兩者之間的關系。

讓學生通過分組實驗得出下落高度與速度的平方之間的關系，并利用電腦擬合曲線。

使學生得到小球下落高度與速度的平方之間的正比關系。實際操作中，圖像大多不過原點，此處主要因為空氣阻力的影響，不必急于給學生解釋，而是讓學生保留實驗數據與圖像，待本章內容學習完成再自我回顧誤差原因。

至此分組實驗結束，學生得出實驗結論：無論是伽利略的滾擺實驗還是本節課所做的單擺實驗，勢能與動能是可以相互轉化的。兩者所組成的系統總的機械能守恒。

3.歸納總結，鞏固提升

（1）物體由于位置高度而具有的能量叫做重力勢能，對于同一水平面而言，物體被舉得越高、質量越大，物體具有的重力勢能就越大。

（2）物體由于運動而具有的能量叫做動能。動能是由物體的質量和速度共同決定的，物體運動的速度越大、質量越大，它的動能就越大。

（3）動能和勢能統稱為機械能。動能可以轉化為勢能，勢能也可以轉化為動能。在只有重力做功時，動能和勢能的相互轉化過程中，總的機械能不變。

七、板書設計

追尋守恒量

（一）能量

1.伽利略斜面實驗 2.守恒量就是能量

（二）勢能和動能

1.勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量，其大小與高度有關。

2.動能：物體由于運動而具有的能量，其大小與物體速度

有關。

（三）分組實驗驗證單擺機械能守恒

實驗結論：無論是伽利略的滾擺實驗還是本節課所做的單擺實驗，勢能與動能是可以相互轉化的。兩者所組成的系統總的機械能守恒。

八、教學反思

本節課是學生探究、教師引導、實驗驗證相結合的一節課，系統性、自主性強，體現了“自主性學習”和“探究性學習”的教學思想。引入名人名言，結合生活實例，創設物理情景，啟發引導學生，分組實驗驗證更加幫助學生建立形象直觀的認識，提高了課堂的教學和學習效率。

學生分組合作，相互交流，共同探究守恒量，充分體現了以學生為主體的特點，同時教師關注學生的個體差異，及時引導啟發，使不同層次的學生都可以形象直觀地理解守恒量能量這一概念，為接下來機械能的學習做好鋪墊，同時很好地將新課程理念結合于教學實際中。

編輯 張珍珍