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《机械能守恒定律》主题单元设计
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上传时间: 2014-08-22
上传者: admin
星级: 零星级
文件大小: 152KB
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《机械能守恒定律》主题单元设计模板
主题单元标题
机械能守恒定律
作者姓名
所属单位
联系地址
联系电话
电子邮箱
邮政编码
学科领域 （在内打√ 表示主属学科，打+ 表示相关学科）
思想品德
音乐
化学
信息技术
劳动与技术
语文
美术
生物
科学
数学
外语
历史
社区服务
体育
物理
地理
社会实践
其他（请列出）：
适用年级
高中一年级
所需时间
2课时+1实验课
主题学习概述(简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数300-500)
能量守恒定律是十九世纪自然科学三大发现之一，对辨证唯物主义思想的建立起了重要作用，是学生树立辨证唯物主义观点的重要基础之一；能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材，是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。机械能守恒是高中学生对能量转化和守恒的启蒙，它起着承前启后的作用，是必须牢固掌握的一个重要规律。
人教版2000年第2版高中试验本必修教材，仅以自由落体为例很快得出机械能守恒定律，对学生掌握知识（深刻理解机械能守恒的实质和机械能变化的原因）和训练思维、发展能力不利，这里作了改进，机械能守恒定律的得出，由定性分析到定量实例探究，再结合一般过程作理论推证，然后总结出定律，阐释机械能守恒的实质，最后是定性应用。符合由特殊到一般，再到特殊的认识规律，并且在探究、推理过程中，有利于培养学生的演绎推理能力、分析归纳能力和探索发现能力，领悟物理学研究方法和提高创造性思维能力。
主题学习目标（描述该主题学习所要达到的主要目标）
知识与技能：
1、知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。
2、理解机械能守恒定律的内容。
3、在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。
4、明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解；
过程与方法：
1、理解机械能守恒定律的推导过程：提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用，领悟发现物理规律的一种科学方法——实例探究+演绎推理法，提高探索发现能力；
2、理解构建机械能守恒定律结构的方法及其意图（机械能守恒定律来龙去脉结构化，使学生形成知识组块，提高直觉思维能力）。
3、同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧；
情感、态度与价值观目标
1、初步树立变中有恒、能量守恒、物质不灭等辨证唯物主义观点；
2、初识寻找守恒量的意义；
3、初识机械能守恒定律的空间对称美。
4、实验及误差分析，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对物理规律的探知欲；
对应课标
1、知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。
2、理解机械能守恒定律的内容。
3、在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。
4、会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；
主题单元问题设计
1、能是如何变化和转化的？和力对物体做功的关系？
2、物体的动能与势能发生相互转化时机械能总量是变还是不变呢？
3、机械能守恒的条件？
4、设计实验验证机械能守恒定律？
5、本实验的原理及注意事项？
6、实验中获得的数条纸带应如何选取？
7、如何处理实验数据？可得出什么结论？
专题划分
专题一：机械能守恒定律 （2课时）
专题二：验证机械能守恒定律 （1课时）
专题一
专题一：机械能守恒定律
所需课时
2课时
专题一概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果)
机械能守恒定律的推理分析过程、定律的内容和定律条件的实质性理解；发现物理规律的一种常用方法（特例探究+演绎推理法）和抽象思维（逻辑推理、分析归纳）、形象思维（过程描述和想象）、直觉思维能力的训练。根据定律的推理分析过程归纳总结出机械能守恒定律、定律条件的实质性理解和发现定律科学方法的领悟以及机械能守恒定律空间对称美的认识，激发学生心灵深处热爱物理学的情感。
本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）
（1）理解机械能和机械能总量的概念（动能、势能统称为机械能，它们的总和即为机械能总量）；
（2）掌握机械能守恒定律的内涵（由对象、条件、结论组成）和外延（宏观、低速，惯性参考系成立）；
（3）理解机械能守恒定律条件的实质（能量只在机械动能和势能之间转化）；
（4）初步会用定律分析实际过程机械能是否守恒（做功法和能量转化法）。
本专题问题设计
1、能是如何变化和转化的？和力对物体做功的关系？
2、物体的动能与势能发生相互转化时机械能总量是变还是不变呢？
3、机械能守恒的条件？
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
视频、图片、多媒体课件
常规资源
绳、小球及支架等
教学支撑环境
多媒体教室
其 他
网络
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
引入新课
碰鼻实验：
提问什么是机械能与机械能总量？
学生易答：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，它们的总和即为机械能总量实物理世界存在着大量的动能与重力势能（或弹性势能）相互转化的实例，如自由落体下落过程重力势能不断减小，动能不断增加，重力势能转化为动能；竖直上抛的物体在上升过程中则相反，动能减小，重力势能增加，动能转化为重力势能；拉紧的箭在未离开弦出射过程中，弓弦的形变减小，弹性势能减小，箭的动能增大，弹性势能转化为动能，等等。那么，物体的动能与势能发生相互转化时机械能总量是变还是不变呢？
提问：上述结论是否具有普适性呢？
多媒体课件展示：多种实际生活中的机械能转化的实例
引导学生分析：
能量转化的方向；
能量在转化过程中是否守恒。
学生小结，得出机械能守恒的条件以及结论
板书以下内容：
机械能守恒定律：
对象：系统（物体与地球组成的系统）
条件：只有重力做功（即没有阻力做功、其它力不做功）
结论：能量只在动能和重力势能之间转化，机械能总量保持不变。数学表达式为 mv22/2+mgh2=mv12/2+mgh1（空间对称美的体现）
或 mv2/2+mgh=恒量
范围：在低速、宏观领域适用，相对于惯性参照系成立。
课堂练习：多媒体展示例子，学生应用知识分析判断机械能是否守恒
小结：
发现规律思维过程模式：
提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用
教学评价
1、 通过实验的探索，使学生对科学充满了兴趣。
2、 学生能自主完成对公式的推导。
3、 大部分学生能利用其解决生活中的实际问题。
专题二
验证机械能守恒定律
所需课时
1课时
专题二概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果)
我们从理论上学习了机械能守恒定律，我们从定律内容及守恒条件上初步理解了机械能守恒定律，我们还要通过 实验从感性上对定律再做进一步的理解。本节课的实验就是从这一点出发，来验证机械能守恒定律的。从而让学生对所学的知识深信不疑，更好地掌握知识。
本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）
（1）要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律；
（2）要明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解；
（3）要明确织带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法。
本专题问题设计
1、设计实验验证机械能守恒定律？
2、本实验的原理及注意事项？
3、实验中获得的数条纸带应如何选取？
4、如何处理实验数据？可得出什么结论？
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
实物投影展台、投影、屏幕、
常规资源
重物、电磁打点计时器以及纸带，复写纸片，低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子
教学支撑环境
实验室
其 他
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
（一）导入新课
上节课我们从理论上学习了机械能守恒定律，我们从定律内容及守恒条件上初步理解了机械能守恒定律，今天我们通过自己亲身实验从感性上对定律再做进一步的理解。
（二）进行新课
1、实验目的
结合教材整理预习学案提纲，对学生整理结果进行点评。（展示幻灯片）本实验属验证性实验，实验目的是利用重物自由下落的现象验证机械能守恒定律。
2、认识实验仪器：组装实验仪器、明确各个仪器的功能。（暂时不做，只是组装）
电磁式打点计时器电源应选择10V以下，火花式打点计时器应选择220V。打点计时器限位孔位置应为竖直。纸带的长度应在1m左右。（学生思考，后面回答）
3、理解实验原理
通过对物体自由下落运动的研究来验证机械能守恒定律的实验原理是：忽略空气阻力，自由下落的物体在运动过程中机械能守恒，即重物动能的增加量等于其重力势能的减少量。具体地说：
（1）若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，由计算得出?mV2=mgh,机械能守恒定律即被验证。
（2）若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA?，再测出物体由A点下落△h后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，由计算得： ，机械能守恒定律即被验证。
4、掌握实验的方法与技巧
实验步骤（展示幻灯片）
（1）把打点计时器固定在桌边的铁架台上
（2）把打点计时器接到交流低压电源上
（3）将纸带固定在重锤上
（4）将纸带穿过计时器,并将纸带提升到一定高度
（5）接通电源,然后释放纸带.断开电源,取下纸带
（6）更换纸带,重新进行同一要求的实验
（7）挑选点迹清晰的纸带研究,用毫米刻度尺测出距离,记录数据
（8）根据记录的数据进行有关计算并得出结论
（9）拆掉导线,归整器材
学生实验
实验前教师提示：打点计时器的使用
（1）电磁打点计时器应接4~6V交流电源，当交变电流的频率为50Hz时，打点周期为0.02s。
（2）为使打点的频率比较稳定，要求打点计时器振动片的固有频率也是50Hz，使之发生共振现象。振动片的长度可在一定范围内调节，通过改变振动片的长度可调节它的固有频率。
（3）实验前要检查打点的清晰情况，必要时应调整振针的高度，且不能让它松动，否则将会出现漏点、双点等现象，还会对纸带产生过大的阻力。
（4）电火花计时器可直接接在220V交流电源上，注意采用双纸打点即可。
分组实验（只是实验，不进行数据处理）
问题讨论，
得出结论。
教学评价
1、 学生的参与热情高涨。
2、 观察仔细认真，很好的记录相关的数据。
3、实验中每两个学生配合较好。
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