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視頻標簽：追尋守恒量,能量
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：人教版高中物理必修二第七章第一節7.1追尋守恒量.能量-浙江省 - 衢州
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《追尋守恒量》教案設計
一、 教材分析
本節教材選自人民教育出版社全日制普通高中課程標準實驗教科書（物理2·必修）第七章《機械能守恒定律》第一節《追尋守恒量——能量》。
從教材的地位和作用方面來看，本節課主要是觀念性教育的內容，目的是對學生進行方法和觀念上的教育，使學生了解守恒思想的重要性。在物理學中，能量的概念是在人類追尋“守恒量是什么”的過程中發展起來的。所以本節從追求守恒量出發引入能量概念，為能量學習奠定了基礎，并把這種物理思想滲透在能量學習的全過程，讓學生從更高的、全新的角度來重新認識身邊的物理規律。
從教材的內容方面來看，本節課的定位很重要，既不是講能量守恒定律，也不是講人們發現能量守恒定律的歷史，主要是讓學生感受和體會對于守恒量的認識和探究過程，從追尋守恒量的過程中體驗能量轉化與守恒，同時利用實驗和生活中的例子使學生認識到能量轉化與守恒的普遍性。因此，本節課的整體設計思路是認識守恒→分析伽利略理想斜面實驗→能量守恒。本節課意在啟迪學生，在學生心中埋下物理守恒思想的種子，注重知識的形成過程、研究方法，重視視學生的體驗，所以課堂上我采用了“探究式與體驗式”教學模式。
二、 學情分析
學生在初中學習過能量和能量守恒定律的有關知識，了解各種能量間可以相互轉化以及機械能守恒的觀點，這為本節課的教學奠定了一定的基礎，在進行相關問題的探究時，對猜想有了定向。
能量的概念是伴隨人類對能量守恒的認識同步發展起來的，但學生對能量還沒有完整的知識網絡，尤其對守恒思想的認識不深刻，通過本節課的教學幫助學生逐步的建立這種思想。
三、 教學目標
（一）知識和技能
(1) 了解守恒思想的重要性，認識守恒關系是自然界中十分重要的關系； (2) 理解動能、勢能及能量的概念與意義；
(3)通過具體事例使學生對能量守恒有初步了解，并認識到能量守恒定律具有普遍性。 （二）過程和方法
(1) 通過對生活中各種守恒例子的分析，讓學生感受和體會對于守恒量的認識和探究過程；
2
(2) 重溫伽利略的理想斜面實驗，啟發大家對守恒思想的認知，從而引出能量的概念和能量守恒定律。
（三）情感、態度和價值觀
(1)通過“追尋守恒量”，使學生領會尋找守恒量是科學研究的重要思想和方法，樹立辯證唯物主義認識論；
(2) 沿著科學發展的足跡，我們從追求守恒量出發引入了能量的概念，讓學生從更高的、全新的角度來重新認識身邊的物理規律。
四、重點與難點
教學重點
1.觀察伽利略理想斜面實驗，從理論的角度去尋找出小球運動過程中的守恒量，并用實驗進行驗證。 教學難點
1.通過討論生活中各種變化過程中的不變量，建立變中有恒的思想； 2.在伽利略理想斜面實驗中體驗和尋找守恒量，并由此引出能量的概念。
五、教學方法
講授法、直觀演示法、問題探究法、實驗探究法。
六、教學過程
教學內容
教學過程
設計意圖
一、 創設情景、引入新課
【演示實驗】
飲料倒滿小杯子，把小杯子 中的飲料倒到大杯子中，大杯子 中的飲料不斷地變多，小杯子中 的飲料不斷地變少。在這個變的 過程中，飲料的總體積應該是不 變的。因此，小杯子中的飲料應 該是不能裝滿大杯子的。
實驗現象：大杯子中飲料不僅裝滿小杯子，而且有的多。 揭示原因：由于大杯子中實際上倒扣了個小杯子，它的實際容量比小杯子來的更小，所以視覺上學生感覺到飲料變多了。
1、通過一個魔術表演激發學生學習物理的興趣；
2、學生并沒有實驗現象所欺騙，通過該實驗，讓學生能夠意識到自己對變化過程中存在不變量這一規律已經有了一定的認識。
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二、體驗
和分析生活中的各種守恒現象，感知守恒量的物理意義 【演示實驗】碰撞球 實驗現象：
①拉起一個球，靜止釋放，我們看到被碰撞出去一個球，
②拉起兩個球，被碰撞出去兩個球， ③拉起三個球，被碰撞出去三個球。
體驗：小球好像有了“記性”樣的，記得碰過來的幾個小球，彈出去也是幾個。這個實驗現象的背后，應該也是存在著某種不變的量。
【PPT展示】討論化學反應中的守恒現象
↓（配平）
活動：①請學生分析化學反應方程式的錯誤之處，并改正：對化學方程式進行配平。 ②討論：對化學方程式進行配平的依據是什么？ 剖析：化學反應中存在著質量守恒，在方程式里面體現為反應前后原子的種類和個數保持不變。 【圖片展示】討論水槍中的守恒現象
消防員在滅火的時候用到了水槍，請學生描述水槍形
狀的特點，并從守恒的角度分析這種形狀的水槍可以把水噴的遠一些的原因。
剖析：水槍中水流量的守恒
諾貝爾物理學獎獲得者勞厄：“物理學的任務是發現普遍的自然規律。因為這樣的規律的最簡單的形式之一表現為某種物理量的不變，所以對于守恒量的尋求是合理的，而且也是極為重要的研究方向。”
總結：守恒在物理學中，是非常重要的物理規律之一。
體驗碰撞過程
中存在某個量是不
變的
體驗化學反應中的守恒量。
體驗水槍中水流量的守恒。
總結：生活中守恒普遍存在，而且是
非常重要的物理規
律。
【演示實驗】伽利略理想斜面實驗
實驗現象：
①小球從第一個斜面滾下來，又滾上了第二個斜面，如果摩擦阻力可以忽略不計，小球將恰好滾到了原來的高度。 ②調節第二個斜面的傾角，同樣讓小球靜止滾下，小球還是會滾到原來的高度。
體驗：小球在運動的過程中存在某種守恒量。
【理論探究】從理論角度追尋小球運動過程中的守恒量 活動1：請學生討論和分析小球運動過程中哪些量是發生變化的，并引導學生追尋變化過程中的不變量； 活動2：師生共同探討追尋守恒量的方法，并建立物理模型； 活動3：請學生自己推導演算，建立各物理量之間的關系，
并從結論中找尋守恒量。
推導過程：
ax
vv2 )/sinh-(hxgsina212221 結論：22
221122vghvgh 即2gh+v2就是小球運動過程中的守恒量。
活動4：根據2gh+v2守恒，請學生分析小球能夠回到等高位置的原因。
【實驗驗證】從實驗角度去驗證小球運動過程中的守恒量
實驗步驟： ①用毫米刻度尺來測量高度；
②用光電門計時器測量小球的速度；
③數據處理，得到結論。
結論：在誤差允許的范圍內，2gh+v2的值保持不變。
對守恒量2gh+v2進行分析，引出機械能的概念，并講授勢能和動能的概念：
重力勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。
動能：物體由于運動而具有的能量，叫做動能。
通過伽利略理
想斜面實驗，讓學生感知小球運動過程中存在某一守恒量，并引導從理論學生去找尋出這一守恒量，再進行實驗驗證。
根據守恒量，引出機械能的概
念，體會引入能量的概念是因為能量
是一個守恒量。
v1
2 1 h1
θ h2 v2
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四、能量
守恒定律 【演示實驗】
實驗現象：實際斜面是粗糙的，小球越滾越低。
讓學生分析并討論機械能是否還守恒，進而討論能量是否守恒。
【演示實驗】怪坡實驗
實驗現象：小球沿著軌道往上滾動。
學生分析：小球重力勢能增加，動能增加，總能量增加，違背了能量守恒定律。這時，學生會對自己分析的結
果產生疑惑，仍然堅持能量守恒定
律。
揭示實驗：軌道兩端寬度不一樣，球
在“往上滾”的過程中，實際球的重心是下降的，重力勢能轉化為動能，能量還是守恒的。 【演示實驗】 實驗現象：將罐往外推出去，它滾到最遠處停下來后又會滾回來。
揭示實驗：罐里面有根橡皮筋，滾
過去的時候，橡皮筋會卷起來，將
一部分動能轉化為彈性勢能儲存
起來，當罐停下來后又將彈性勢能轉化為動能，因此罐又會滾回來。 總結：能量守恒定律是普遍適用的。
（PPT展示）諾貝爾物理學獎得者費恩曼：“有一個事實，
如果你愿意，也可以說一條定律，支配著至今所知的一切
自然現象„„這條定律稱做能量守恒定律。它指出某一個
量，我們把它稱為能量，在自然界經歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念„„” 【應用】
跳高運動員是以高度來計成績的，可他們為什么要先提
高自己的速度？
若斜面粗糙，雖然機械能不守恒，但是學生堅信這里總能量是守恒
的。實際上，這里
小球一部分的機械
能轉化為內能了。
學生堅信能量
守恒定律是普遍適用的。培養學生透過現象看本質的辯證唯物主義的世界觀和方法論。
根據能量守恒定律，學生能夠透過現象去分析原
因，找出事物的真
相。
將能量守恒定律應用于生活當
中。
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七、板書設計：
7.1追尋守恒量
一、伽利略理想斜面中的守恒量：2gh+v2 二、機械能 勢能
動能 三、能量守恒定律
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