必修二全册物理教案

机器人技术作为 20 世纪人类最伟大的发明之一，自 60 年代初问世以来，经历 40余年的发展已取得长足的进步，走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的实用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增强，从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。2机器人的发展机器人的历史并不算长，1959 年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。英格伯格在大学攻读伺服理论，这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。德沃尔曾于 1946 年发明了一种系统，可以“ 重演” 所记录的机器的运动。 1954 年，德沃尔又获得可编程机械手臂专利，这种机械手臂按程序进行工作，可以根据不同的工作需要编制不同的程序，因此具有通用性和灵活性，英格伯格和德沃尔都在研究机器人，认为汽车工业最适合于用机器人干活，因为是用重型机器进行工作，生产过程较为固定。1959 年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。它成为世界上第一台真正的实用工业机器人。此后英格伯格和德沃尔成立了“尤尼梅逊” 公司，兴办了世界上第一家机器人制造工厂。第一批工业机器人被称为“尤尼梅特” ，意思是“万能自动”。他们因此被称为机器人之父。1962 年美国机械与铸造公司也制造出工业机器人，称为“沃尔萨特兰 ”，意思是 “万能搬动”。“尤尼梅特”和“ 沃尔萨特兰”就成为世界上最早的、至今仍在使用的工业机器人。近百年来发展起来的机器人，大致经历了三个成长阶段，也即三个时代。第一代为简单个体机器人，第二代为群体劳动机器人，第三代为类似人类的智能机器人，它未来的发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。第一代机器人属于示教再现型，第二代则具备了感觉能力，第三代机器人是智能机器人，它不仅有感觉能力，而且还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力，因而能够完成更加复杂的动作。中央电脑控制手臂和行走装置，使机器人的手完成作业，脚完成移动，机器人能够用自然语言与人对话。智能机器人在发生故障时，通过自我诊断装置能自我诊断出故障部位，并能自我修复。今天，智能机器人的应用范围大大地扩展了，除工农业生产外，机器人应用到各行各业，机器人已具备了人类的特点。机器人向着智能化、拟人化方向发展的道路，是没有止境的。机器人是虽然外表可能不像人，也不以人类的方式操作，但是可以代替人力自动工作的机器。后来美国著名科普作家艾萨克阿西莫夫为机器人提出了三条原则，即“机器人三定律 ”：第一定律 机器人不得伤害人，或任人受到伤害而无所作为；第二定律机器人应服从人的一切命令，但命令与第一定律相抵触时例外；第三定律机器人必须保护自身的安全，但不得与第一、第二定律相抵触。这些“定律”构成了支配机器人行为的道德标准，机器人必须按人的指令行事，为人类生产和生活服务。动能的改变教学设计一、学习目标与任务1、学习目标描述（一）知识与技能1理解什么是动能，知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算。2理解动能定理及其推导过程。3知道动能定理的适用范围，会用动能定理进行计算。4巩固用打点计时器打下的纸带计算物体的即时速度，利用图象探究物理量间的关系。（二）过程与方法1通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。2运用演绎推导方式推导动能定理的表达式。3理论联系实际，培养学生分析问题的能力。（三）情感态度与价值观通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观；通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣。2、学习内容与任务及教学流程说明本节课的内容主要学习动能这一概念和力学中的一条重要规律动能定理。通过本节的学习，应使学生感受动能的大小与哪些因素有关，理解动能定理的推导过程。清楚动能定理的适用条件，通过对比分析使学生体会到应用动能定理解题较牛顿运动定律与运动学公式解题的不同点学习重点：动能定理利用实验和理论两种方法得出的过程；动能定理的理解和简单应用。学习难点：实验的设计与实施，以及有关物理过程的分析方法。明确本课的重点和难点，以学习任务驱动，实验探究与问题讨论为方式，以动能概念的引入及恒力做功与动能变化的关系的探究为核心，通过各种展示方式创设情景，引导学生通过对问题的交流讨论和实验探究，理解动能和动能定理，了解学习基本的物理学研究方法。充分利用教具、教师个人主页提供的课程学习资源和交流讨论区，在着重学习内容的基础上，内延外拓，培养学生科学探究能力、利用网络搜集信息和协作交流的能力。二、学习者特征分析学生在初中就知道了动能的初步概念，动能定理是第二章能的转化和守恒第 1 节的内容，学生在前面第一章学习过做功和能的概念。 动能定理常用于解决运动学问题，学习好动能定理非常重要，并为后一节的能量守恒定律的掌握打下基础。在学习“必修 1”的过程中，学生已经知道实验探究和理论推导相结合的科学研究方法，在这里再次采用这种方法，使学生更加熟悉。三、学习环境选择与学习资源设计1学习环境选择（打）（1）Web 教室（ ） （2）多媒体教室（ ） （3）室外活动（ ）（4）校园网（ ） （5）Internet（ ） （6）其它2、学习资源类型（打）（1）课件（网络课件） （ ） （2）工具（ ） （3）专题学习网站（ ）（4）多媒体资源库（ ） （5）案例库（ ） （6）题库（ ）（7）网络课程（ ） （8）个人主页（ ） （8）其它（ ）3、学习资源内容简要说明司南版物理 2 教科书与配套学习手册教师个人主页下学习资源：包含知识归纳、课堂练习、课后交流、拓展研究及 Flash 交互性网络课件等课程学习材料。四、学习情境创设1、真实性情境（） 2、问题性情境（）演示实验与分组实验。用flash 制作的一系列教学软件。探究恒力做功与物体动能变化是什么关系时，需要测量的物理量有哪些？用什么方法和什么器材进行实验？五、学习活动的组织类型 相应内容 使用资源 学生活动 教师活动自主协作学习设计动能的改变课后练习物理教材、演示实验、课后练习题教师个人主页下的多媒体教学资源。相关的物理学习网站。分析、操作、小组协作讨论、总结、提交结论。独立思考分析得出结论问题情景的创设，问题的提出。学习资源获取路径的指导。问题解答和咨询。六、教学过程步骤 教师行为 学生行为 设计意图课堂准备1演示实验及探究实验的准备。2制作教学辅助 ppt、flash 课件。3指导学生登陆教师主页。4多媒体教室的准备。1作好课前准备。2熟悉教师主页的操作方法。引导学生利用网络来辅助学习，拓展学习空间，有利于实现教学目标。情境导入通过视频课件展示：运动的物体可以做功，提出问题：什么是物体的动能？学生通过观察、思考并回忆初中所学，回答：物体由于运动具有的能叫动能。了解物理概念的形成源于生活。操 作 讨 论问题 1：物体的动能大小跟哪些因素有关呢？演示实验影响小球动能大小的因素有哪些 ，请学生通过观察分析。结合学生讨论指出：从功能关系定性分析得到：动能的大小跟物体的质量、运动速度有关。物体的质量越大，运动速度越大，动能就越大。在物理学中，就用 21mv这个量来表示物体的动能。同时指出动能是标量，它的单 位同功一样，在国际单位制中都是焦耳。动能是状态量。课件展示保龄球撞击球瓶做功，动能减少，请学生分析保龄球动能减少的原因。问题 2：若外力对物体做功，该物体的动能总会增加吗？如果物体对外做功，该物体的动能总会减少吗？做功与动能的改变之间究竟有什么关系呢？方法引导：我们可以先从简单的情况入手，通过实验来探究恒力做功与 动能改变的关系。指导学生阅读教材 P23“实验与探究”部分。问题 3：这个实验需测量哪些物理量？应用什么方法、什么仪器来测量？ 引导学生回答：需要测量速度、恒力的功（砝码重力和下落的距离）；测速度可用打点计时器。同时指出：研究物理量之间的关系可以用半定量的方法，不需要测 出具体值。同时引导学生思考，如何改变恒力的功。学生观察思考分析：质量大、速度快的物体对其他物体做的功就多，所具有的能量就大。 学生思考分析，保龄球撞击球瓶对外做了功，动能减少。学生通过讨论，还不能马上得出做功与动能的改变之间的关系。学生带着问题阅读课文，通过思考讨论交流，并回答问题。引导学生学会从实验现象中思考分析，最终总结归纳出结论。同时注意实验方法：控制变量法。引导学生从功能关系分析问题。培养学生在实验探究前要养成思考的习惯。有了正确的探究思路，才会避免探究的盲目性。操 作 讨 论问题 4：小车运动过程中受几个力？为使细线的拉力充当合力，其他力应怎样处理？归纳总结：重力、支持力、摩擦力、细线的拉力；为使细线的拉力充当合力，必须将其他力平衡掉。问题 5：如何平衡摩擦力，平衡到什么程度，如何验证？引导学生思考平衡摩擦力的方法：让木板有一个微小的倾角，使重力沿斜面向下的分力等于小车及纸带受到的摩擦阻力；轻推小车使之匀速运动。问题 6：实验中，是什么力对小车做功？小车做什么性质的运动？初速度、末速度如何求？引导学生回答：细线的拉力做功；小车做匀加速直线运动；初速度和末速度可通过处理纸带求得。问题 7：如何处理实验数据，得到合力的功与速度变化的关系？引导学生回答：用图像法处理实验数据，通过图像可以直观的看出物理量之间的关系。即建立直角坐标 系，用 纵坐标表示力对物体做的功 W，用横坐标表示物体的速度的平方 v 2，描点、连线，得出结论。指导学生实验探究。学生实验完毕后，指导学生进行数据记录和处理，并得出结论。问题 8：为什么会有误差，怎样才能减小误差？本实验是否还有其他的设计方案，请你于课后思考，并将你的实验方案与其他组的同学进行交流，选择出更好的实验方案。思考并回答：重力、支持力、摩擦力、细线的拉力。思考回顾力的平衡问题，讨论平衡方法。进行实验，采集数据：分工合作，共同完成。分析数据，得出结论：在误差范围内，恒力做功与动能的改变相等。记下问题，留作课后作业。通过学生预习和初步设计实验、激发学生的兴趣，调动积极性。发展学生设计实验、收集数据、分析论证、交流评估等技能，有利于培养学生的实验能力、与他人合作的能力及尊重实验事实的态度。操 作 讨 论问题 9：通过实验探究，我们已经知道恒力做功与动能改变的关系，那么能不能从理论上来进行推导得出其关系呢？通过投影展示问题情景：设一个物体的质量为 m，初速度为 v 1，在与运动方向相同的合外力 F 的作用下发生一段位移，速度增加到 v 2。学生得出动能定理的内容及表达式后，教师做出必要的补充,归纳：动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的增加。公式：W=E 2kE 1让学生正确理解式子中各物理量的含义。问题 10：（1）如果物体受到几个力的作用，动能定理中的 W 表示什么意义？（2）动能定理，我们是从物体受恒力作用且做直线运动的情况下推出的。动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况呢？归纳指出：（1）总功 W 指的是各外力做功的代数和：W=W 1+W 2+(2)动能定理的适用范围：动能定理既适合于恒力做功，也适合于变 力做功，既适用直线运动，也适用于曲 线运动。通过多媒体展示课本例题，让部分学生用牛顿第二定律求解，并组织交流用动能定理和用牛顿第二定律解题的体会，讨论哪些问题用动能定理解更方便。教师帮助学生学生总结用动能定理解题的要点、步骤，体会应用动能定理解题的优越性。积极思考中学生根据课本提供的问题情景，运用牛顿第二定律和运动学公式独立推导出外力做工与物体动能变化的关系。阅读教材，思考问题，列举实例，发表见解。学生解答，并相互讨论。通过知识的推移，找到探究规律的思想方法，形成良好的思维习惯。加深学生对功能关系的认识，提高学生的推导能力。通过阅读，培养学生的阅读理解能力；通过学生讨论，明确动能定理的适用范围。通过例题让学生了解应用动能定理的解题过程和基本步骤；同时知道在没有涉及加速度和时间的问题中，利用动能定理解题会更加简捷，方便。课 堂 小 结1理解动能的概念：（1）知道什么是动能。（2）国际单位中动能的单位是焦耳(J)；动能是标量，是状态量。（3）正确理解和运用动能公式分析、解答有关问题。2学习动能定理：（1） 动能定理利用实验和理论两种方法得出的过程；（2）动能定理的理解和简单应用。3通过动能定理，明确功和动能两个概念的区别与联系，加深对两个概念的理解。回顾总结培养学生归纳的能力，帮助学生理清知识脉络，清晰思路。课 外 创 新1书面作业 P21 作业 2，3，4，5。 2指导学生根据自身的情况，进行在线学习和交流。3课后收集资料，交流讨论在生产、生活及自然中动能和动能定理的应用。4考虑在知识应用中的配置不同层次的例题和练习：如 ）、 创 新 作 业 （ 课 外 完 成 ）、 网 上 练 习 题 （ 较 难 题 ）、 书 面 作 业 题 （ 普 通 题 ）、 随 堂 练 习 题 （ 较 易 题、 例 题 （ 教 师 讲 解 ）543211进一步理解动能和动能定理。2学生独立思考完成练习。3学生进入教师个人主页的讨论区，进行探讨研究。4通过查阅图书、上网收集资料，寻找相关材料并整理归纳，进行交流讨论。1让学生实现知识的自我反馈。2教学要求具有层次性，才能适合不同层次的学生的学习需要。3充分利用网络可以保证学生在学习过程中更具有自主性。势能的改变教学设计一、学习目标与任务1、学习目标描述（一）知识与技能1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算2.理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关3.知道重力势能的相对性4.了解弹性势能（二）过程与方法1.根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式2.学会从功和能的关系上解释和分析物理形象（三）情感态度与价值观通过小组合作学习让每个同学体会到责任和义务以及尊重，学会同学间相互取长补短，感受合作学习的快乐，通过对新知识的研究，体会物理规律与生活的联系，激发探索未知世界的乐趣。渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣 2、学习内容与学习任务说明本节课的内容：让学生进一步理解“力做功的过程是能量转化的过程” 、“功是能量变化的量度”和提高灵活运用知识的能力。同时为下一节能量守恒定律的学习奠定基础。学习重点：重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。学习难点：重力势能的系统性和相对性。抓住本节课的重点和难点，以学习任务驱动，采取启发式、讨论式、实验探索式的教学模式，通过各种展示方式创设情景，引导学生通过对问题的交流讨论，突出重点、突破难点。二、学习者特征分析1、高一学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的来支持。2、学生在初中时学生已接触过重力势能的概念，在高中阶段要定量的解决重力势能。3 学生已学习了功的概念和计算方法。通过重力做功的计算来判断重力势能的变化，通过弹性做功来判断弹性势能的变化。高中的学生具有一定自主探究能力，因而，在教学中以学生自主探究学习为主，引导他们自觉主动地去讨论探究。以学生为主体，注重以实验为引导的启发式教学，注重以实验探究作为学生思维的出发点，引导学生讨论和思考，寻找重力势能改变有规律。三、学习环境选择与学习资源设计1学习环境选择（打）（1）Web 教室（ ） （2）多媒体教室（ ） （3）室外活动（ ）（4）校园网（ ） （5）Internet（ ） （6）其它2、学习资源类型（打）（1）课件（网络课件） （） （2）工具（ ） （3）专题学习网站（ ）（4）多媒体资源库（） （5）案例库（ ） （6）题库（ ）（7）网络课程（ ） （8）个人主页（ ） （8）其它（ ）四、学习情境创设1、真实性情境（） 2、问题性情境（）演示实验，讨论交流并总结 由教师提出问题，引导学生分析解决问题五、学习活动的组织类型 相应内容 使用资源 学生活动 教师活动探索式 重力势能和弹性势能的改变 物理教材、演示实验、课后练习题分析、讨论、总结、提交结论。独立思考分析得出结论问题情景的创设，问题的提出。问题解答和咨询。六、教学过程步骤 教师行为 学生行为 设计意图课堂准备1演示实验的准备。2准备课件资料。预习新课内容作好课前准备。结合生活实例和讨论交流引导学生实现教学目标。情境导入师：提出问题：运动的物体具有能量，被举高的物体有没有能量？多媒体投影水电站图片，提出问题：大家都知道水力发电站是用水来发电的，为什么要修那么高的大坝？水是利用了什么能来发电的？多媒体投影打桩机的图片，提出问题：打桩机中被举高的重锤是否具有能量呢？如果有，那么它的能量是从哪里来的？为了能理解以上问题这节课我们就来学习新的内容势能的改变观看幻灯片听老师讲述并进行思考引导学生通过对实例的观察与分析教学过程(一) 重力势能请同学们分析、讨论以上提出的问题并引导学生归纳出重力势能的定义。定义：物体处于一定的高度而具有的能叫做重力势能提出问题：物体重力势能的大小可能与哪些因素有关？请同学们猜想演示实验【提供实验器材：铁球(大小、质量均不同的两个)、透明玻璃容器、沙子】在一个透明的玻璃容器内装上沙子。实验一：将不同的两铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。实验二：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。 学生回答观察的现象：铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大。质量大的铁球落在沙子中的深度越大。归纳上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越高，重力势能就越大。提出问题：那么，怎样来定量表示重力势能呢？实验演示及解答问题： 投影片出示问题：让质量为的小球从高度为 h1 的 A 点下落到高度为 2的 B 点，重力所做的功为多少?学生求解得到： 重力所做的功为：WG （ ）学生思考讨论交流进行分析得出定义：物体处于一定的高度而具有的能叫做重力势能观察实验，回答现象学生回答：铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大。质量大的铁球落在沙子中的深度越大。思考分析回答问题学生求解得到： 重力所做的功为：WG （ ）引导学生通过对运动实例的观察与分析，总结出重力势能的定义.通过实验引导学生分析物理量之间的关系(控制变量法)通过实例分析物体受到的重力所做的功教学过程让学生研究上式的物理意义：重力所做的功等于这个量的变化，所以在物理学中就用这个式子来表示物体的重力势能.板书：重力势能公式：E mghE 物体的重力势能 焦（J） 物体的质量 千克（kg） 重力加速度(米每二次方秒)s 2/ 物体的高度米（）让学生推导重力势能的单位kg/s 2J重力势能的单位是焦耳。重力势能是标量多媒体投影问题：一个质量为 10kg的物体,把它放置在一张高 1m 的桌面上,则此物体的重力势能是多少呢？（取 g=10/s 2）根据学生回答让学生讨论：为什么同一个问题会得到不同的答案？提出重力势能的相对性：重力势能E mgh 中 h 是相对于某个水平面来说的,这个水平面上 h=0,重力势能也为零,这个水平面叫做零势能参考平面。通常也叫零势面。参考水平面的选取是任意的，选择哪个水平面作为参考平面,可视研究问题的方便而定。通常选择地面作为参考平面。选择不同的零势面，重力势能是不同的。h 是所处位置的平面到参考水平面的距离。动手推导重力势能单位kg/s 2J重力势能的单位是焦耳。思考问题并进行讨论通过动手自我推导重力势能的单位进一步理解单位之间的关系.让学生通过问题设疑,讨论分析,最后对问题进行归纳总结.提高学生的解决问题和分析问题的能力.教学过程物体位于参考平面上方,h0,重力势能是正值,物体位于参考平面下方,h 2，W 当物体由低处运动到高处时， 2，W 当物体由低处运动到高处时， 2，W 思考讨论,分析得出:重力所做的功相同通过对物理量之间的关系式来讨论各个物理量在不同的条件下的关系.通过阅读讨论分析,提高学生对问题的分析和提炼观点的能力.教学过程教师：由此得到：重力所做的功只跟物体初位置的高度 和末位置的高度 2 有关，跟物体运动的路径无关。(三)弹性势能的改变1.演示装置如图所示：将一弹簧压缩不同程度 观察现象取一个硬弹簧，一个软弹簧，分别把它们压缩相同程度，观察现象2.学生叙述实验现象实验 1 中：当弹簧压缩程度越大时，弹簧把木块推的越远实验 2 中：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出的远3.上述实验中，弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状时能够对木块做功，我们说弹簧具有能，这种能叫弹性势能4.教师：同学们能举几个物体具有弹性势能的例子吗?学生：卷紧的发条，被拉伸或压缩的弹簧，拉弯的弓、击球时的网球拍或羽毛球拍、撑杆跳高时的撑杆等5.教师分析上述各例中弹性势能和形变程度之间的关系，学生总结得到：形变程度越大，弹性势能也越大 6.教师：到现在为止，我们已学习了两种势能：重力势能和弹性势能对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定.观察实验,叙述实验现象实验 1 中：当弹簧压缩程度越大时，弹簧把木块推的越远实验 2 中：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出的远学生举出实例:卷紧的发条，被拉伸或压缩的弹簧，拉弯的弓、击球时的网球拍或羽毛球拍、撑杆跳高时的撑杆等通过实验现象来给学生对弹性势能有个感性认识.通过大量的实例使学生进一步理解弹性势能的概念教学过程对于弹性势能，其大小由形变程度决定，而形变程度不同，发生形变的物体的各部分相对位置也会发生变化，得到：势能也叫位能势能具有系统性：重力势能是物体和地球组成的系统共有的，弹性势能是物体的各部分所共有的。知识应用用投影片出示思考题：1.关于重力做功和物体的重力势能，下列说法中正确的是A.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少B.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加C.地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值D.重力做功的多少与参考平面的选取无关2.物体在运动过程中，克服重力做功为 50 J，则A.重力做功为 50 JB.物体的重力势能一定增加 50 JC.物体的动能一定减少 50 JD.重力做了 50 J 的负功3.以 40 /s 的初速度竖直向上抛出一个物体，经过 秒后，物体的重力势能是动能的 3 倍， 10 /s 2，则 的大小为A.2 秒 B.3 秒 C.4 秒 D.5 秒独立思考并动手解题ABDBDB通过练习来巩固本堂课所学的知识点,要理解并懂得熟练应用所学的知识.课堂小结1.势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定2.势能是标量，单位是焦耳3.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差4.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关培养学生归纳的能力.进一步掌握本堂课的内容.作业课本 P31 第 4、5、6 题完成练习册让学生实现知识的自我反馈能量守恒定律教学设计（第一课时）一学习任务分析1教材的地位和作用能量守恒定律是自然界普遍规律，它是不仅是解决力学问题的金钥匙之一，同时它也统领了整个高中物理力，热，电，光，原等各个章节。学了这章的知识，对于变力等问题就有了解决的方法和手段。学了这章的知识，学生解决物理问题的思维方法也要开阔，对物理问题即要从力和运动的角度分析，还要从功和能关系的分析。2教学重点和难点：1机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。2能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。二学习者情况分析在学习这一内容之前，所教的学生已知道功，能，动能，势能，重力势等概念。掌握了重力能变化与重力功的关系，合外力功与动能变化的关系等规律；会计算恒力的功，会用动能定理计算变力的功，会用动能定理计算描述变速运动的物理量。在能力方面已近学过许多物理规律的推导，具有一定的演绎推理能力。经过以往的多媒体教学，他们比较熟悉和习惯用计算机课件上课的方式.学生对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。三教学目标分析1知识与技能：通过实验能验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。会用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。 了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒定律是最基本，最普遍的自然规律之一。2过程与方法：让学生通过已有日常生活和实践中的能量转化的经历，提出如何验证能量转化和守恒定律。接着让学生设计验证性实验，体会验证性实验的探究过程。在探究过程中，渗透科学研究方法，知道影响实验的有关因素并加以控制，例如各种阻力。会纪录，分析和处理数据。讨论实验得出的结论以及如何减小实验误差。从理论上推导机械能守恒定律。学会用已掌握的规律推导新的规律，培养推理论证的能力。会由重力势能与动能的转化和守恒推论出各种能量间的转化与守恒，即会从个性特征抽象出共性特征。3情感、态度、价值观：通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神。让学生在探究过程中体验科学研究问题的乐趣，增进学习物理的情感。让学生感悟能的转化与守恒定律在物理学中，在自然科学中的重要地位。感悟能的转化与守恒定律为不同学科的沟通与联系提供了桥梁。四教材处理与教学策略在教材处理上把能量守恒定律分为两个学时。第一学时主要的任务是：理论探究 只在重力作用和只在弹力作用下物体运动过程机械能守恒；第二学时主要的任务是：验证性实验与探究性实验。验证实验即验证第一课的理论推导结果，探究性实验则探究不同阻力下的物体运动过程机械能是否守恒。进而总结能量守恒定律。本节课是第一学时，主要采用以下的教学策略：1自主学习与合作探究学生两人一组实验，让学生在自主学习中，通过对认知活动进行自我监控，并及时作出相应的调整。在理论推导机械能转化与守恒的活动中，要求各学习组用不同的方法，例如小球自由落体，斜面小车，阿武德机等来推导。这样可以知识互补，互相学习，交流合作，让不同层次的学生都能有所作为，有所收获。提倡小组间的合作探究与对比，在对比中提出问题，分析问题，解决问题，完善结果。五教学器材教学设备：多媒体教室、麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，课件六教学过程设计（一）创设情景、引入新课1.结合复习引入新课。前面我们学习了动能、势能和机械能的知识。在初中学习时我们就了解到，在一定条件下，物体的动能与势能（包括重力势能和弹性势能）可以相互转化，下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的情况。2.演示实验。依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。通过观察演示实验，学生回答物体运动中动能、势能变化情况，教师小结：物体运动过程中，随动能增大，物体的势能减小；反之，随动能减小，物体的势能增大。多媒体课件：物体在不同的力学条件下的运动提出问题：上述运动过程中，物体的机械能是否变化呢？这是我们本节要探究的主要内容。（二）分组理论探究机械能守恒教师提出以下几种情景：1只有重力对物体做功时物体的机械能情景 1：质量为 m 的物体自由下落过程中，经过高度 h1 的 A 处速度为 v1，下落至高度 h2 的B 处速度为 v2，不计空气阻力，分析由 h1 下落到 h2 过程中机械能的变化（引导学生思考分析）。情景 2；从倾角为 的光滑斜面上滑下的小车，经过 A 点时速度为 Va，下滑位移 S，到达 B点速度为 Vb。分析此过程机械能的变化 .2弹簧和物体组成的系统的机械能.情景 3.以弹簧振子为例（未讲振动，不必给出弹簧振子名称，只需讲清系统特点即可） ，简要分析系统势能与动能的转化。教师要求与启发：要求学习小组选择一个情景，用学过的动能定理，重力的功与重力势能变化的关系，对以上前两种情景，定量写出物体经历的过程前后的机械能 E1 和 E2，看机械能变化了没有，存在什么关系。第三种情景要求定性分析。（三）学习小组理论探究结果展示与讨论。情景 1 小组理论探究结果展示的内容：根据动能定理，有 下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有WGmgh 1-mgh2 由以上两式可以得到情景 2 小组理论探究结果展示的内容：下滑过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取 B 点重力势能为零，有 mgSsinwG根据动能定理，有 .mgSsin2sin1asm2 )Vv(v2AB2A2BG 提出问题：上述结论是否具有普遍意义呢？（作为课后作业，请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。 ）学生讨论：上述两个表达式说明了什么？讨论后、学习小组代表回答。代表甲：在表达式中等号左边是物体在 A 处的机械能，等号右边是物体在 B 处的机械能，该表达式说明：物体在下落过程中，物体的机械能总量不变。代表乙：对于表达式，重力做的功等于动能的增量，也等于重力势能的减少量。该表达式说明：物体在下滑过程中，重力势能的减少量等于动能的增量。物体的机械能总量不变。教师总结：用 EK1 和 EK2 表示物体的初动能和末动能，用 EP1 和 EP2 分别表示物体在初位置的重力势能和末位置的重力势能，则得到：E K1+EP1=EK2+EP2，也就是初位置的机械能等于末位置的机械能，即机械能是守恒的。（四）学习小组讨论机械能守恒的条件：教师引导学生思考：在推导中我们以物体做自由落体和斜面小车为例进行的，上述二种运动有什么相同和不同之处？从上述两种运动中，你能猜想一下：机械能在什么情况下守恒？在引导学生会回答认识，不同之处是物体运动受力不同，自由落体运动是只受重力作用，而斜面小车还受支持力作用。相同点是在上述两种运动中物体只有重力做功，支持力不做功。教师再要求学生猜想并分析：机械能在什么情况下守恒？学生在猜想过程中教师提示：重力做功只会使动能与势能相互转化，机械能总量不变。除了重力之外其它力做功又会怎样呢？学生举例分析。例如，汽车加速上坡，子弹打进木块。前者合外力的功为正机械能增加，后者摩擦力做功机械能减少。最后教师总结：通过上述分析，我们得到：在只有重力做功，其它外力不做功或其它外力做功的代数和为零的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫机械能守恒定律。为了回答情景 3 和完善机械能守恒的条件教师演示并讨论：放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，在这个过程中，能量是如何转化的？类比地，你能得到在这个过程中机械能守恒的条件吗？引导学生认识在小球被弹簧弹出的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。这样就得到机械能守恒的条件：物体在只有重力和弹簧的弹力作用下，势能和动能相互转化，机械能保持不变。（五）回顾总结 深化认识教师引导学生回顾本节课的理论探究过程，以及探究过程中使用的物理思想和方法：即用已学的规律探究和发现新的物理规律；归纳总结这节课的知识要点；让学生提出自己在理论探究学习中存在的疑问，教师答疑，以巩固和深化知识。教学情景预测 学生可能遇到的困难 1。不懂得从已学过的物理规律来推导新的物理规律。教师可以这样启发：对研究对象经历的过程用重力势能与重力功德关系列一式；再用动能定理列一式。学生可能遇到的困难 2，不懂得应用运动学来整理表达式而得出结论。教师提示：告诉学生明确目的，即探究过程“物体的机械能是否变化” ，要把过程机械能的变化写出来，并用已知的，相同的，可比的量来表示。教学过程提醒：在学生交流讨论推导结论过程，要有较充分的时间让他们对另一种推导方法进行交流学习，各对比组阐述自己的观点，方法，思路。以达到相互学习，开阔思路的目的。同时应注意有些学生可能有别的方法，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。七本设计主要特点：1本节课教学设计注重学生学习过程的理论探究，体现了培养学生推理和应用知识的能力。笔者始终认为探究有两方面：实验探究和理论探究，两者缺一不可。2本节课把能量守恒定律分为两个课时，第一课时侧重理论探究，第二课时则为实验探究。第二节课的实验，既有上课时各学习组的理论探究结果的验证性实验，又有探究性实验，例如用数码相机连拍的功能拍摄阻力较大和较小的落体运动，探究其机械是否守恒。3在教学方法上突出学生为主导，教师的作用是启发，引导和答疑。在学生展示推导过程和讨论结果时，教师应溶入到学生中，扮演其中的一分子，开展合作探究，进行理论探索。教学中尤其关注生个体差异产生新的教学资源并较好地进行利用，运用评价手段不断引导学生学习，较好地将新课程理念结合于教学实际中。八教学流程图： 提出问题：物体在重力，弹力作用下机械能守恒吗？创设情景1。自由落体的物体。情景 2。光滑斜面下滑的小车情景 3。弹簧小球 学习小组选择以上情景理论探究物体在运动过程机械能的变化或转化。各学习小组展示理论探究过程与结果。引入新课：演示实验多媒体课件：物体在不同的力学条件下的运动高中物理新课程教学设计-能源与可持续发展【学习任务分析】本节第一部分“能量的转化和转移的方向性” ，从生活实际出发，让学生了解”自然界中热传导过程和能量转化、转移的是有一定方向的” ，让学生知道热力学第二定律，接着引入热机效率问题，在这部分教学中，应使学生体会科学家不畏艰辛的探索精神，结合实例理解为什么热机具有效率，怎样提高热机效率。体会物理学与技术发展的互动关系。第二部分“能源开发与可持续发展” ，要让学生了解能源对人类文明的意义和有能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念。让学生认识节约能源，开发新能源与可持续发展的关系，可以让学生通过查阅相关材料，提出自己的见解。思考怎样探索和使用未来的理想能源通过本节的学习，第一要求学生了解我国和世界的能源状况，我国发展能源的方针和对策。第二要求学生要关心科学发展前沿，具有可持续发展的意识，树立科学的世界观，有将科学服务于人类的使命感与责任感【学习者分析】学校处于市区中心，大部分学生家庭情况优越，对于能源的地认识不足，特别是对如何节约能源以及能源对环境的危害认识不够深刻。长期以来，教育教学过程中师生地位平等，以人为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。本节课为物理规律与实际生活的结合课程，重点为物理规律与实际问题的辩证关系，课堂教学要大量引用其他相关学科的知识，比如地里，历史等，要求学生课前预习。探究式教学重视的是探究的过程和方法而不是结论，探究过程是产生创造思维的温床，过于重视结果可能会导致丧失探究热情，扼杀学生探究的欲望。【教学目标】1.知识与技能（）了解什么是常规能源，什么是新型能源（）知道能量转化的效率（）知道能量转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现（）通过能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性（）了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义2.过程与方法分析总结各小组的研究结果得出机械能守恒定律。（）通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力（）通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力3.情感、态度与价值观（）了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题（）提高学生的节能、环保意识【重点难点】重点： （）能量转化的效率及方向性（）可持续发展的重要性难点：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性【教学资源】实物投影、幻灯片，多媒体教学设备，影片【设计思想】本节课结合我校学生的特点对教材的内容进行了深入的挖掘和思考，备教材，备学生，备教法，始终把学生放在教学的主体地位，让学生参与，让学生设计，营造一个“安全”的教学环境，广开言路，让学生的思维与教师的引导共振。总体教学布局如下表：能源与可持续发展能源转化和转移的方向性解决能源问题的途径提高能源利用率和节约能源开发新能源能量转化与效率机械效率、热机的效率能源对社会的作用能源利用与社会发展能源问题推动社会发展不可再生能源有限能源与环境核能 太阳能其它新能源【教学过程】教师活动 学生活动 点评（一）新课引入前面我们学习了能量转化与守恒定律，我们知道能量不会“无中生有”地产生，那么汽车行驶所需要的能量是从何而来？有多少有用？又流向何方呢？答：来自汽缸内汽油燃烧所释放的能量自然地提出问题并可复习能的转化和转移（二）深入研究一研究能量的转化效率轿车的能量流向应到学生读汽车流向图（幻灯片）通过计算回答问题问题：轿车行驶时，做有用功的能量占燃料能量的比例是多少？问题：排气管和散热片中散失的能量占多大比例？总结：研究机器的实际能量利用率，具有重要的经济和社会意义能量的转化效率（为了衡量机器能将多少输入能量转化为有用的能量，提出了“能量转化效率” ） ，它是转化为有用功的能量跟输入能量的比值有用的能量能量的转化效率输入的能量二能量转化和转移的方向性学生计算分析可知，燃料的能量在转化和转移的过程中，处处被分流克扣，真正用于做有用功的能量竟然不到输入能量的 13 讨论回答课本问题：图20 所示，轿车的能量转化效率打桩机的案例分析计算通过课后查资料和观察，分析讨论人对食物的能量转化效率提高机器设备的能量转化效率有什么经济和社会意义培养学生分析问题、解决问题的能力实验演示，观察现象（）逐渐降低的秋千（）手融化冰块提出问题（）秋千慢慢降低说明什么？（）冰能自动融化吗？这说明什么？（）秋千降低后能自动恢复原状吗？（）要实现以上现象应该如何办？总结：与热现象有关的能量转化过程是具有方向性的，或者说，能量转化和转移的不可逆性案例分析：第二类永动机的不可能性三能源的开发与可持续发展指导学生阅读课本使学生了解常规能源、新型能源。同时使学生明确社会的发展对能源的需求，以及能源的消耗所带来的一系列问题（课前布置）我国能源分布情况，能源现状学生观察讨论回答问题（）热能够自动地从高温的手向冰块传输（）热不能从低温物体自发地向高温物体传输（）要实现能量转化沿反方向进行，则必须做功阅读课本，举例说明自然界能量转化过程的方向性如；冰箱制冷、瀑布中水的机械能转化、喷出的香槟酒、松弛后的发条等学生交流：自然现象的变化也具有类似的不可逆性，例如沙漠化的土地不会自发地再变为绿洲。因此人类不仅要珍惜能源和资源，还要自觉地保护自然学生回答： 能源种类：煤、石油、天然气、水能、核能、风能我国能源特点：总量丰富、人物贫乏；分布不均，耗能量大；污染严重、效率低下检查调查结果：（学生课调查情况）石油 可开采的只有 135 亿吨，已探明60 亿吨，已开采 36 亿吨，资源余地不大天燃气 可开采 9 万亿方，已探明 2 亿方，但分布在边远地区，开发不大，只开采 5000 亿方提高学生学习兴趣，引导学生主动学习、主动参与拓宽思路和视野，形成学以致用的观念使学生认识我过的能源现状,对我国能源的浪费和来源有焦虑感。能源的开发和利用所带来的问题是什么？能源使用应注意什么？加强环保教育，让天更蓝、水更清、地更绿煤 可开采 1153 亿吨，开采情况不乐观水电资源开发不足（总量居世界第一）核电发展缓慢太阳能、风能、海洋能、地热能和生物质能、氢能等新能源开发利用分数，规模小 电荒、油荒、煤荒等等学生讨论举例环境污染 温室效应 （影片片断后天 ）酸雨 氮氧化物破坏臭氧层 铅化合物污染厄尔尼诺学生活动如何解决环境污染问题（以分组的形式，各组分别发言）总结：1、节约利用能源 水，电（要求学生从我做起）2、发展技术，提高能源的转化效率和防止各种废弃物的污染3、开发利用新能源能源的可持续发展：学生讨论改变能源结构，提高能源利用效率，开发和推广清洁能源，减少环境污染。开发使用新能源，减少对矿产能源的使用。注重对各种节能新技术的开发和利用。学生认识到不合理开发和利用对人类生存环境造成的危害使学生认识到能源开发和的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义，培养科学的发展观（三）思考题（）阅读课文的信息窗思考讨 讨论后，学生交流发言引导学生参与对实际问论（）课后的讨论与交流题分析，以培养学生的社会意识和社会责任感（四）布置作业课本“作业”【教学媒体的运用】多媒体设备：播放影片资料，给学生直观的印象，使其对能量的转移有一个直观地认识对能源危机给世界格局带来的影响，和对世界环境的危害有更为直观地认识和深刻的体会。幻灯片设备：使学生有大量