追寻守恒量案例.doc

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高中物理新课程教学案例——《追寻守恒量》

无锡市辅仁高级中学周一峰

一、指导思想
物质世界千变万化，但有规律。基本的规律就是守恒定律。即：一切运动变化无论属于什么运动形式，反映什么样的物质特性，都要满足一定的守恒定律。通过本节的教学，就是要把这个观点给学生，让学生了解守恒思想的重要性，进而了解能量概念作为一个守恒量的重要性。
二、教学重点
根据本节的内容及其在知识体系中的地位和作用，重点突出追寻守恒量的过程，并最终引导到能量守恒上。
三、难点及对策
1、知道具体的守恒量易，追寻守恒量难，使学生具备守恒的观点和思想，并将其推广应用到各种运动形式、一切运动变化更难。
对策：以学生现有知识为基础，以具体问题为载体，从浅显可见的守恒量入手，和学生一起踏上探究、追寻守恒量的旅程。在这个过程中，着力让学生体会到守恒量是普遍存在的（即追寻守恒量的可行性）；追寻守恒量对解决问题十分有帮助（即追寻守恒量的意义）。
本课教学的关键在于正确把握教学的深度和广度。在学生还没有追寻守恒量的动机和意识的现有条件下，要学生通过一节课的学习就具备守恒的观点、思想，又要掌握势能、动能的概念，又要知道动力学分析的局限性和能量分析的优越性是不现实的，但这些又恰恰都是本课的教学目标。解决这个矛盾的方法之一，就是运用新课程的教学理念，分步实现教学目标。作为新授课，先把重点放在追寻守恒量的过程中。如果学生通过本课的学习，知道追寻守恒量是可行的，是必要的，则本课的教学目标就基本实现了。至于势能、动能的概念，能量守恒的结论，都只需（也只能）在一定程度上进行渗透；能量分析的优越性也必须在学生接触更多的问题后才能够体会，因为这些都是后续的教学重点。若在教学中过分追求完美，面面俱到，从刚刚学习有意识地追寻守恒量到能量守恒定律再一直到万事万物都要满足一定的守恒定律全部要学生接受，那就很容易让整堂课流于形式，止于说教，丧失它应有的魅力。
2、从例题中的质量、体积这些看得见的守恒量到能量这个抽象的重要守恒量的过渡是又一个难点。
对策：采取“欲擒故纵”的办法，和学生一起静静地观察单摆、滚摆的运动情况，然后通过讨论，结合重力势能、动能的初步概念，排除不守恒量，把能量这个守恒量追寻出来。
四、教学设计
利用学生现有的生活经验和物理知识由浅入深地采用“点”、“线”、“面”三段式教学，即：
1、在具体问题（即“点”）中引导学生尝试追寻守恒量，并用来解决问题，从而激发学生追寻守恒量的兴趣，同时体会追寻守恒量的重大意义。
2、从伽利略的理想实验入手，辅以一系列演示实验（即“线”）追寻抽象的守恒量，引入能量的概念并初步接触能量守恒。
3、实际斜面实验所表现出的机械能不守恒，体现了能量守恒与所研究的运动形式、范围有关，通过有限的实验和理论探究得出的结论是否可以推广、在什么条件下推广，这就是“面”。让学生知道这些，是为了学生的可持续发展。
五、教学过程
1、课题引入
用守恒量解决一道学生曾经用受力分析的方法做过的题（两个分力变化但合力不变）。
2、守恒量在简单物理现象中的应用实例
水的物态变化质量守恒
液压机的工作原理（帕斯卡定律揭示压强守恒；水的形状变化体积守恒）
3、小结追寻守恒量的可行性和重要性
4、探究伽利略理想实验中的能量守恒
课件演示伽利略理想实验；实验演示单摆、滚摆、伽利略斜面实验；
渗透重力势能、动能的概念
追寻能量这个守恒量
5、演示实际斜面实验中机械能不守恒，说明能量的多样性，为以后进一步学习做准备。
六、主要教学手段
1、设问探究：
引入课题；
简单情景中的守恒量
2、多媒体信息技术：
展示所探究的各个问题；
演示伽利略理想实验
3、演示实验：
单摆；
滚摆
斜面实验；
4、阅读：
课本，了解能量概念的重要性和能量分析的优越性
七、教案
内容目的[问题一]
如图所示，用弹簧测力计挂一个重10N的金属块，使金属块部分浸入台秤上的水杯中（水不溢出），当系统静止时弹簧测力计的示数为6N，则台秤的示数与金属块不浸入相比
A、保持不变B、增加10N
C、增加6ND、增加4N
[解法一]

对金属块受力分析，求得水对物体的浮力为4N
根据牛顿第三定律，金属块对水的反作用力为4N
对水杯和水组成的系统受力分析，求得台秤对水杯的作用力将增加4N，所以选项D正确。
[解法二]
金属块重10N是个定值，弹簧测力计平衡掉其中6N，则剩下4N最终必定由台秤承担，所以选择D选项。
[评价]
解法二表面上看来没有解法一严谨，但实际上却体现了“追寻守恒量”的深刻思想。引入课题[问题二]
如图所示，在一个盛满水的容器内放入一块冰。不考虑水的热膨胀，在水的溶解过程中，容器内的水会继续溢出吗?为什么？
[探究]
当冰静止在水面时，由阿基米德定律可以推理出冰的质量等于冰排开的水的质