【高中】高中机械能及其守恒定律教材介绍.docx

学习必备 欢迎下载一般高中课程标准试验教科书物理教材介绍必修 2（第七章 机械能及其守恒定律 ）课程标准的要求〔l〕 举例说明功是能量变化的量度，懂得功和功率；关怀生活和生产中常见机械功率的大小及其意义；(2) 通过试验，探究恒力做功与物体动能变化的关系；懂得动能和动能定理；用动能定懂得释生活和生产中的现象；(3) 懂得重力势能；知道重力势能的变化与重力做功的关系；(4) 通过试验，验证机械能守恒定律；懂得机械能守恒定律；用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题；(5) 明白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和转移的方向性，熟识提高效率的重要性；明白能源与人类生存和社会进展的关系，知道可连续进展的重大意义；一、本章教材概述本章通过对功能关系的争论， 完成对能量概念的更深化的熟识； 本章是高中阶段物理学习的基础内容之一，它既是力学问题的基础和综合，也是学习其他物理学学问的重要基础；本章共有 10 节课组成；详细在结构上的设计如下；第 1 节“追寻守恒量”以引入能量概念为目的；第 2 节“功”和第 3 节“功率”是为功能关系的争论打基础； 从第 4 节到第 7 节的“重力势能” “探究弹性势能的表达式” “试验：探究功与速度变化的关系” “动能和动能定理”是关于功和能关系的详细争论；第 8 节“机械能守恒定律”和第 9 节“试验：验证机械能守恒定律”是前面各节内容的综合，同时又成为下一节的基础；第 10 节“能量守恒定律与能源”是在机械能这一特例性守恒量争论的基础上，阐述能量守恒定律建立的历史过程；在编写本章时有以下一些摸索：1．能量概念的引入能量的概念特别抽象， 而功的概念比较详细， 也简洁量度， 在物理学中人们总是通过做功明白能量的变化， 从而熟识能量； 新教科书反复突出了这个思想；但是， 在以往的教科书中，一般是先定义功的概念及其表达式，然后说“一个物体能对外做功，就说它具有能”；接着举例说明，做功相伴着能量的变化，从而得出“功是能量变化的量度”；这样处理，很学习必备 欢迎下载简洁使人感到，定义“功”是为了定义“能”，先有功的概念，才会有能的概念；但是，在物理学中能量并不是由功定义的；能量概念是在人类追寻“守恒量是什么”的过程中进展起来的；能量概念之所以重要， 就是由于它是一个 “守恒量” ；而守恒关系始终是自然界中客观存在着的一种特别重要的关系；近代物理学的进展更是相伴着对守恒量的追求； 本书力求渗透这种思想， 期望加强同学对守恒关系的熟识；依据这种熟识，本书将“追寻守恒量”放到了详细的概念如重力势能、弹性势能、动能之前， 即从追寻守恒量动身，引出能量概念； 同时， 把守恒思想的渗透贯穿于能量学习的全过程；2．功能关系的争论功的概念起源于早期工业革命的需要； 当时人们需要查找一种能够比较蒸汽机效益的办法；在实践中， 人们逐步认同用机器举起物体的重量与高度之积来量度它， 并把它称为 “功”；19 世纪初， 法国科学家科里奥利明确地把作用力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做 “运动的功”；当功和能量这两个概念在详细的物理过程中“汇合”时，人们才进一步熟识到，功的重要意义在于它可以打算能量的变化； 因而，它为争论能量的转化过程奠定了定量分析的基础；这就是今日的物理学总把“功”和“能”捆绑在一起的缘由；本书对力学中功能关系的争论赐予了极大的重视；(1) 重力势能的表达式本章是从重力做功和重力势能的变化过程开头争论功和能的关系的；在发觉规律、 提出物理量的表达式的过程中， 我们不仅告知同学结论， 而且告知同学结论是怎样得出来的， 这就是重视科学过程的做法； 这既是一种教学思路， 也是一种科学思维之路，因而对培育同学的规律思维才能和争论方法是有益的；另外，本书在此仍仔细分析了 WG 与路径无关的问题；假如物体从 A 至 B，不同路径下WG 不同， Ep 仍有意义吗？提出这个问题的目的是期望有助于同学形成庄重仔细的科学态度；物理教学应培育“追根问底”的思维习惯，“自圆其说”应是最起码的规律思维要求；(2) 探究弹性势能的表达式关于弹性势能的表达式， 在课程标准中没有明确提出要求， 本书中设置这个内容的缘由是，期望同学通过自主的探究行为， 经受变未知为已知的过程； 由于科学探究是否会有试验，不是其本质特点； 弹性势能表达式的探究活动， 不含试验； 本书中设置这个内容意在检验以下两点：第一， 知道重力势能的表达式是通过重力做功的分析得出的， 那么， 弹性势能的表达式能否通过弹力做功的分析而得出；学习必备 欢迎下载其次，从前面利用极限思想的思路中受到启示，能否自主解决变力做功的问题；这里争论的仍旧是功和能的关系问题，所需的学问、方法（含科学思想），以及对科学探究的熟识，都是高中物理的基本内容；而本探究的结论，即 并不重要；所以，这个表达式在课文中没有显现，课后也没有用它来解的题目；(3) 探究动能的表达式探究功与速度变化的关系，是妄想通过试验，利用已经从个案中有所领悟的功能关系，探究另一种能量动能的表达式； 由于动能与速度相关是动能的基本特点之一， 而这一点已在2第 1 节中就明确了；但是，这一试验探究最多只能得到 Ek 与物体的 v 成正比，并不能得出Ek 的表达式； 因此，功与速度变化关系的测量只是达到目的的一个桥梁， 试验并不行能解决一切问题； 这样有必要将试验的思路转换成理论性争论， 即质量为 m的物体， 在恒力 F 的作用下发生了一段位移 l ，并且速度由 Vl 变为 V2，试争论在这一过程中， 力对物体做的功与物体速度变化的关系；从争论结果 中可以看出：K第一，式中的 与 v 相关，因而与动能 E 相关，且与 v2 成正比也与上面的探究相一样；其次， 的始末两态之差与力做的功 w 相等，因而与前面重力势能表达式的争论相 一 致 ， 即 功 是 动 能 的 变 化 的 量 度 ； 至 此 ， 我 们 可 以 定 义 ， 并 且 得 到；新课程重视科学过程， 这有两重意义； 一是要适当展现前辈科学家建立科学概念、 发觉科学规律的过程； 二是要在同学自己的学习中有依据、 合乎规律地进行学习， 明白学问是怎样得来的；3．机械能守恒定律学习必备 欢迎下载本章的第 1 节就是“追寻守恒量”， 在学习势能、动能之前就通过伽利略的工作介绍了 “守恒”的思想，能量守恒是物理学家追求的目标；本教科书在得到机械能守恒关系时，没 有涉及 Ep 和 Ek 的详细表达式，因而更具普遍意义；“验证机械能守恒定律”的试验，采纳了不给详细步骤给思路、进行难点提示的写法；这样做的目的是，即使是验证性的试验，也应当表达科学探究的思想；在前面的试验中， 测速度时都是用两点间的平均速度代表其中某点的瞬时速度， 在第九节证明白“做匀速运动的纸带上某点的瞬时速度， 等于与它相邻的两点间的平均速度； ”前面没有使用这种方法， 目的是使同学更多地通过试验熟识瞬时速度， 同时也是为了防止盲目 追求精确度的倾向； 在过去的教学中， 这个结论是以一个习题的形式显现的， 这里做了正式证明； 这也是为了给同学加深这样的印象：无论做什么事情， 采纳一种新的方法， 必需有牢靠的证据，不能草率行事；4．能量守恒定律与能源本章第 10 节简述了发觉能量守恒定律的历史，基本思想是：能量守恒定律的发觉不是偶然的， 它是人类对自然熟识进展到肯定阶段的产物； 除了物理学外， 其他学科对能量守恒定律的发觉也有重要奉献，本节仍谈到了能量转化和能量转移的方向性； 过去的中学物理课程不涉及这个问题， 新课程更多地与社会实际相联系， 因此对能源问题做了争论， 而争论能源， 从物理学的角度看自然要谈宏观过程的方向性；在必修模块中这只是简洁地提一提，假如同学连续学习物理，在选修 1-2 和选修 3-3 中仍有深化一些的争论；第 1 节 追寻守恒量1．教学目标(1) 知道守恒是自然界的重要规律，初步领悟能量转化、变中有恒的思想；(2) 明白势能、动能的概念；(3) 领悟查找守恒量是科学争论的重要思想方法；(4) 会分析生活中有关机械能转化的问题；2．教材分析与教学建议“追寻守恒量” 主要是观念性训练的内容， 目的是对同学进行方法和观念的训练， 使同学明白守恒思想的重要性； 它从一个较高的角度入手， 给同学一种观点， 并期望同学在今后的学习中用这种观点去熟识问题；学习必备 欢迎下载守恒是自然界普遍遵循的重要基本规律， “能量” 是牛顿没有留给我们的少数力学概念 之一，究其缘由是能量及其守恒的思想与牛顿的力学争论思路有所不同， 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；“人的熟识进展往往与科学进展的历程有着惊人的相像”； “力和运动”及“能量”观点虽然是高中同学应当把握的两种基本和重要的观点， 但“力和运动” 观点对于同学来说比较直观和详细， “能量转化和守恒” 观点就更加抽象；同学通过前面几章的学习后往往会产生这样的想法， 物体的运动用“力和运动”的观点和规律都可以得到说明和解决， 为什么仍要引入能量概念，从能量角度进行争论呢？为了激发同学对本章学问的学习的爱好， 使同学领悟引入能量概念的目的和意义， 教科书第一引用了诺贝尔物理学奖获得者费恩曼有关能量的一番论述， 来说明物理学中能量概念 和能量守恒的思想的重要性；能量的转化与守恒是自然科学的核心规律之一； 在物理学的进展过程中， 能量概念的形成和进展， 始终是和能量守恒定律的探究过程紧密相连的； 能量的概念是相伴人类对能量守 恒的熟识同步进展起来的； 能量概念是物理学中一个极为普遍、 极为重要的概念， 能量这一概念之所以有这样重要的位置，在于它转换与转化时的守恒性；能量的转化与守恒是普遍适用的规律，其正确性经受了“历史的考查”， 物理学进展史上不止一次地发生过这样的情形，在某类新现象里好像有一部分能量消逝了或凭空产生出来，后来物理学家们总能确认出一种新的能量形式， 使能量的守恒定律得以保持， 在其基础上建立起来的理论， 又进一步推动了物理学的进展； 能量守恒规律的发觉， 使科学家更加坚信了守恒关系是自然界中特别重要的一类关系，查找守恒量成为科学争论中的重要思想方法；能量转化与守恒规律虽然是适合各个领域的普遍关系， 规律本身与规律的发觉过程具有丰富的内涵， 但考虑到同学的基础， 本节课的教学内容宜限定在同学比较简洁懂得和接受的 机械能范畴， 对规律本身与规律发觉过程丰富的内涵的挖掘与阐述也应充分考虑同学能够理解与体会的程度；通过中学的学习， 同学已经知道能量有各种形式， 也初步学习了动能、 势能和机械能的概念，这为本节相关问题的探究时直接引用动能、势能概念奠定了基础，通过中学的学习，同学明白了各种能量间可以相互转化以及机械能守恒的观点， 这可能使同学在进行本节相关问题的探究时， 对猜想有了定向， 老师在教学中既要利用好这种定向， 又要防止由于这肯定向可能带来的对思维的束缚；本节的教学目的主要是让同学感受和体会对于守恒量的熟识和探究过程， 应当防止单纯的科学探究史的表达，宜采纳问题、试。