4.2能量 能量守恒定律 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

1．能量 能量守恒定律 一、设计思想 1．本课是一节物理规律课，是在学生对能量有了一定认识后，从物质运动形式与能量形式相关联的视角再认识能量的一节课。从机械能守恒到分析各种形式能之间相互转化关系、能量转移关系，进而认识、理解能量守恒定律的过程。本课为进一步讨论能源利用与开发、学习核能奠定知识与方法基础。 2．本课采用基于问题交流讨论的教学方式。 3．以“饮水鸟”实验引发关于“永动”能否实现的讨论，从系统内滑动摩擦力做功引发机械能转化的讨论，从机械运动与机械能关联引发其他形式运动与对应能量形式关系的讨论，进而从能量转化研究的历史了解能量守恒定律的提出与提出的意义。 二、指导思想与理论依据 《普通高中物理课程标准（2017年版）》指出，“科学思维”是指“从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证方法在科学领域的具体运用；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格。”这指引我们要将发展学生的科学思维能力作为重要的教学目标，启示我们引导学生经历物理规律的形成过程是发展学生科学思维的重要途径。 《普通高中物理课程标准（2017年版）》中提出关于评价学生的基本理念“提倡评价应关注学生的个体差异，帮助学生认识自我，建立自信，改进学习方式，发展核心素养。”指引我们要营造让学生展示自己思维的氛围，并依据多元评价观点对学生的表现进行及时积极的评价。依据多元智能理论，每位学生原有能力基础不同、智能优势不同，因此在学习的过程中参与度、得到的能力发展也不同。这启示我们要创设恰当、多样的问题情境，设计引发学生交流思考的问题，逐步化解学生的思维障碍，能自觉地经历学习的全过程并不断巩固学习成果。 三、教学背景分析 1．主要教学内容分析。 课程标准对本节的要求是“知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的。” 本节教科书从对机械能守恒条件的理解出发，到对不守恒情况的分析，逐步建立运动形式与能量形式之间的关系。在能量转化的问题讨论中，发挥物理学史的教育功能，最终形成各种形式的能量间的转化与守恒定律。 2．学生学习相关内容时的基本情况。 学生在初中阶段已初识机械能及其转化。高中阶段再学能量仍然始于机械能，但相比初中阶段的学习，已从定性分析上升为定量计算。并且在本学期前三章的学习中，学生通过电场中的电场力做功和电势能变化、电路中电流做功和焦耳定律、电磁感应中的磁生电等问题分析了解了电学中的能量转化问题，为能量转化与守恒的学习奠定了一定的知识与能力基础。 但是，将不同模块学习的能量变化知识进行比较，在理论分析中有逻辑地阐述自己的观点，建立知识之间相互关系，并将这种关系应用于实际问题的解决，学生的这些能力有待提高。 3．本课采用的主要教学方式及主要探究内容。 本课采用基于问题交流讨论的教学方式，引导学生从定性分析、定量计算两个角度认识能量转化与守恒定律。 四、教学目标设计及重难点 1．在对实例定量分析过程中，进一步明确系统中机械能守恒的条件，了解机械能不守恒的情况下，损失的机械能转化为其他形式能的定量结果。 2．在具体情景中，建立运动形式与能量形式之间的关系，在问题分析和论证过程中进一步丰富运动与相互作用观和能量观。 3．在能量守恒定律建立的物理学史中，体会物理学规律建立的科学研究方法，并能以此观察和解释简单的自然现象，解决简单的实际问题，体会物理学习的意义。 4．教学重难点。 重点：在具体情景中建立运动形式与能量形式之间的关系，应用能量转化和守恒的观点解决实际问题。 难点：在具体情景中依据能量守恒定律建立能量间的定量关系，培养运动与相互作用观念、能量观念和科学思维方法。 五、教学资源设计 “饮水鸟”玩具、水杯、水。 六、教学过程设计 1．教学流程图。 ( 实验观察，引发问题 情 境 分析，发现问题 创设情境，讨论问题 历史阐述，认识问题 应用结论，解决问题 具体事例 渗透观念 形成解释 丰富认知 ) 2．主要教学环节。 环节一：实验观察，引发问题 教师演示：“饮水鸟”实验。 教师提出问题：你看到了什么？想到了什么？ 学生活动：交流讨论。 活动意图：学生看到“小鸟”一直在不断点头“喝水”，引发猜想——“小鸟会一直动下去吗？它是不是一个类似永动机的装置？”从而，引发关于能量来源、能量变化的讨论。 环节二：情境分析，发现问题 教师提出问题：如图所示的伽利略斜面实验被称为“理想实验”的原因是什么？实际情况又如何？ 学生活动：交流讨论。 活动意图：从机械能转化和守恒的视角分析物理问题，明确机械能是在研究物体机械运动时具有的能量，由动能、重力势能和弹性势能组成。明确机械能守恒关注的对象是系统，