追寻守恒量

王文

一、教学任务分析

从新课标的内容与要求来看，对本节内容没有具体要求，一部分教师会选择忽略掉本节内容直接进行功与功率的讲解。但是，追寻和研究守恒量本身是物理学的一种重要研究方法。在实际教学过程中，教师更多地需要教给学生物理思考的方法，本节课内容就可以通过猜想与实验，引导学生找出研究对象是否存在物理量守恒的情况，再总结经验与知识得出守恒定律内容并加以验证，最终可以应用于其他物理现象解决问题。学生在这个探究与实验的过程中，加深对守恒关系的认识，并将这种思想渗透于自身以后的学习中，对其物理思想的形成与巩固有很大的推动

作用。

二、追寻守恒量教学目标

（一）知识与技能

1.理解动能、势能和能量的概念。

2.可以分析伽利略理想斜面实验里体现的守恒概念。

3.理解自然界中各种能量转化、转移中的守恒思想。

（二）过程与方法

1.体会伽利略分析问题的精妙，学习分析事物本质的方法。

2.在列举事例过程中体会费恩曼所说话的深刻内涵，体会转化与守恒的普遍性。

（三）情感态度与价值观

1.通過动能、势能间的相互转化来研究生活中物体的运动，培养热爱生活的情趣。

2.通过“追寻守恒量”，使学生了解守恒思想的重要性，初步树立能量转化与守恒的观点，学会从物理现象中探求事物本质的科学态度和研究方法。

3.通过学习，要善于把实际问题理想化。

三、教学重点、难点

1.教学重点：理解动能、势能的含义，体会能量转化、守恒的普遍存在性。

2.教学难点：在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。

四、教法和学法

教法：1.演示实验法：通过演示实验，让学生在充分观察实验现象的基础上，分析归纳出动能和势能的转化情况。

2.观察法：通过对伽利略斜面实验的观察，启发引导学生在积极的思维中认识守恒量，获得新知。

学法：依据新的教学理念、学习方式的转变，引导学生自主、合作、探究等方式方法，达到体验中感悟情感、态度、价值观；活动中归纳知识；参与中培养能力；合作中学会学习。

五、教学器材

单摆实验器材、多媒体课件、视频材料。

六、教学过程

1.创设情景，导入新课

教师让一名学生朗读教材本章开头诺贝尔奖获得者理查德·费曼的一段话，提出什么是能量，并回顾初中所学习的能量守恒定律。

用图片形式展现几种常见的能量转化，并让学生回答是何种能量转化为何种能量，进而使学生举例生活中的能量转化，初步体会能量转化在生活中的普遍性和重要性。

课件展示：投影展示伽利略理想实验的视频或动画

让学生观察现象：小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球的高度不断减小，而速度不断增大，教师提问说明了什么。

再让学生观察现象：球从斜面底沿另一个斜面向上滚时，小球的位置不断升高，而速度不断减小。在此提问说明了什么问题。

学生认真观看资料后思考并分组展开讨论，小组选出代表发言，表达观点结论。

课件展示：利用动画模拟实验，将斜面调整倾斜度，引导学生观察小球的运动情况，指导学生自己组织语言，描述看到的物理现象。

学生通过阅读并观察、讨论、总结：让小球沿斜面从静止滚下，小球将滚上另一斜面，若没有摩擦，小球将上升到原来的高度。减小一斜面的倾角后，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时他要滚得远些。

教师设置问题引发学生思考猜测：若将后一斜面放平，小球的运动情况将是怎样？

学生分组讨论、交流，大胆猜想并提出自己的看法。

此环节教师通过动画展示，让学生感受到有一个物理量是不变的、守恒的，教师逐步引导，让学生理解这个物理量就是能量。

2.合作探究，实验论证

通过启发学生思考关于小球运动过程的描述，最终得到伽利略理想实验中小球的动能和重力势能相互转化，从而顺利引出动能与势能的基本概念。此时由于学生学习基础有限，只能得到动能与速度有关，势能与高度有关这样的简单结论，并提出物体的机械能概念：物体的势能与动能之和称为机械能。

学生在教师引导下利用牛顿第二定律进行理论推导：

小球从静止开始运动，有v2-0=2aX

在斜面上有a=gsinθ

在斜面上有h=Xsinθ

所以v2=2gh

v2与2gh之和是守恒的

我们只需验证h与v2是否为正比关系即可。

实验演示：

使用实验仪器——朗威电子机械能守恒实验器，分组测出单摆小球下落的高度以及最低点的瞬时速度，观察两者之间的关系。

让学生通过分组实验得出下落高度与速度的平方之间的关系，并利用电脑拟合曲线。

使学生得到小球下落高度与速度的平方之间的正比关系。实际操作中，图像大多不过原点，此处主要因为空气阻力的影响，不必急于给学生解释，而是让学生保留实验数据与图像，待本章内容学习完成再自我回顾误差原因。

至此分组实验结束，学生得出实验结论：无论是伽利略的滚摆实验还是本节课所做的单摆实验，势能与动能是可以相互转化的。两者所组成的系统总的机械能守恒。

3.归纳总结，巩固提升

（1）物体由于位置高度而具有的能量叫做重力势能，对于同一水平面而言，物体被举得越高、质量越大，物体具有的重力势能就越大。

（2）物体由于运动而具有的能量叫做动能。动能是由物体的质量和速度共同决定的，物体运动的速度越大、质量越大，它的动能就越大。

（3）动能和势能统称为机械能。动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。在只有重力做功时，动能和势能的相互转化过程中，总的机械能不变。

七、板书设计

追寻守恒量

（一）能量

1.伽利略斜面实验 2.守恒量就是能量

（二）势能和动能

1.势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量，其大小与高度有关。

2.动能：物体由于运动而具有的能量，其大小与物体速度

有关。

（三）分组实验验证单摆机械能守恒

实验结论：无论是伽利略的滚摆实验还是本节课所做的单摆实验，势能与动能是可以相互转化的。两者所组成的系统总的机械能守恒。

八、教学反思

本节课是学生探究、教师引导、实验验证相结合的一节课，系统性、自主性强，体现了“自主性学习”和“探究性学习”的教学思想。引入名人名言，结合生活实例，创设物理情景，启发引导学生，分组实验验证更加帮助学生建立形象直观的认识，提高了课堂的教学和学习效率。

学生分组合作，相互交流，共同探究守恒量，充分体现了以学生为主体的特点，同时教师关注学生的个体差异，及时引导启发，使不同层次的学生都可以形象直观地理解守恒量能量这一概念，为接下来机械能的学习做好铺垫，同时很好地将新课程理念结合于教学实际中。

编辑 张珍珍