第七章 机械能守恒定律
1、2 追寻守恒量—能量 功
一、教材分析
功和能量转化的关系不仅为解决力学问题开辟了一条新的重要途径，同时它也是分析解
决电磁学、热学等领域中问题的重要依据。但是学生在能量概念的建立上没有概念基础，所
以教材在第一节设立迫寻守恒量，旨在让学生对能量能够有清晰的认识。教材从著名物理学
家的理论出发，展示伽利略的斜面实验，逐步引导能量的概念建立，继而利用生活中的实例，
给出势能和动能的概念．教材具体说明了引入能量概念的必要性。
功是本章知识链中非常重要的一环，是为进一步提出“能”这个概念服务的，是初中学习
的继续和提高。学生对于 F 与 L 同向时功的求解掌握很好。对于 F 与 L 有任意夹角的情况能
接受但应用时对各量的物理含义理解不深，另外对功的概念和正负含义的理解存在困难。
教学重点
1、理解动能、势能的含义，体会能量转化、守恒的普遍存在性．
2、功的概念（实际情况中如何理解力和力的方向上的位移）和正负号的物理意义。
二、教学难点
1、培养创新能力，使学生在发现了能量转化、守恒的普遍存在性后，能意识到存在的巨
大使用前景．
2、功的概念（实际情况中如何理解力和力的方向上的位移）和正负号的物理意义。
三、三维目标
（一）知识与技能：
1、理解动能、势能及能量的概念与意义。
2、能独立分析伽利略理想斜面实验的能量转换和守恒关系。
3、理解功的概念，知道做功的两个因素。
4、正确理解、应用功的计算公式 W=FLcosθ。
5、知道功是标量，正确理解正功和负功的实质，能正确判断正功和负功。
（二）过程与方法：
1、体会伽利略分析问题的精妙，学习分析事物本质的方法．
2、通过观察日常生活中的各种做功情况，通过比较和分析，理解外力做功的两不可缺少
的因素。
3、通过实验、讨论与交流，展现学生思维过程，掌握比较、分析、归纳等逻辑思维方法。
（三）情感态度与价值观：
1、经历实验、观察、分析和比较等学习活动，培养学生尊重事实、实事求是的科学态度；
培养科学探究的精神、形成科学探究习惯；感受到身边处处有物理。
2、经历讨论与交流，培养学生团结协作的学习态度。
3、通过学习，要善于把实际问题理想化．
四、教学过程
新课导入：一、追寻守恒量—能量
实验演示一：伽利略的理想斜面实验
教师设疑：大家从这个实验观察到什么现象？
学生观察交流、讨论并回答：上升到几乎同一高度
教师设疑：观察到的这个特点说明什么问题？
学生讨论并回答：……
教师总结：人们在思考这个问题的时候，肯定存在某一个特殊的物理量，应该是不变的。后
来，人们把这个物理量叫做能量。当初伽利略也发现这样一个现象，也想到其中存在某一个
物理量应该是守恒的，不变的。但是他并没有直接给出能量这个概念，后来人们才提出了这
一概念。
教师利用伽利略斜面实验一边操作一边解释：我们把小球从水平桌面，让它上升一定的高度，
小球从释放位置相对与这一水平桌面具有了一定的能量，我们把这种能量称为势能。而当这
个小球沿着斜面向下滚动，它离桌面的高度减小，说明势能不断减小；而另一方面小球运动
越来越快，这时小球由于运动而具有的这种能量，我们称之为动能。
实验演示二：重力势能小车
教师设疑：大家在这个实验的过程中，有什么发现？
A 学生回答：……
教师继续设疑：这个小车的原理是什么？
A 学生回答：……
教师总结：从这个实验我们得到：动能与势能应该存在一定的转化关系。
实验演示三：温差发电机
教师设疑：大家在这个实验的过程中，有什么发现？
B 学生回答：……
教师总结：我们发现，在自然界中，能量与能量之间是相互转化或者转移的。
教师设疑：那么能量与能量之间的转化或者转移需要什么条件呢？比如：我手上的小车，如
何才能让它的势能增加呢？
学生讨论并回答：……做功、抬高、力、位移……
教师继续设疑：科学家们也得到了相同的结论，需要力和位移，那么，力、位移与势能存才
一种什么样的定量关系？你能不能用某种方法通过桌面上的仪器实验论证你的观点？
学生分组实验，其中一组在讲台做，实验之后各组分享自己的实验结果：……
师生互动，教师指导学生实验,得出方案，共同研究并演示实验四：功的斜面实验
大家手中的实验仪器不够精准，下面我们换一套精度更准确的装置来做这个实验。
表格一：F 与 L 方向平行
力 F 位移 L 乘积 FL
G= h = Gh=
F1= L1= F1 L1=
F2= L2= F2 L2=
表格二：F 与 L 方向有夹角θ
F3 = L3= F3 L3=
教师与学生一起数据分析：从表格一，我们发现小车完成同一份工作，上升同样的高度，
Gh= F1 L1= F2 L2，力与力方向上的位移的乘积是一个不变量，这个不变量应该是一个有意义
的与能量转化有关系的物理量，后来人们把这个物理量称作：功。（work）
从表格二，我们发现 F3 L3 不等于 Gh= F1 L1= F2 L2，人们在思考这个问题的时候，做了大量的
实验，用大量的数据说明 FLcosθ= Gh= F1 L1= F2 L2。当力与位移存在夹角时，我们把力分解
到沿位移方向，它的这个方向的分力与位移的乘积= Gh= F1 L1= F2 L2。
二、功
PPT 展示：
功的概念：物体受到力的作用，并沿力的方向发生一段位移，则该力对物体做了功。
做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上发生一段位移
功的计算表达式：W=FLcosθ（着重分析力与位移的夹角）
教师设疑：PPT 这两个人对车作用的效果有什么不同？
学生回答：……
PPT 展示：
师生共同讨论功的正负号的意义：
当0°≤α＜90°时，cosα为正值，W为正值，称为力对物体做正功，或称为力对物体做功。
当α=90°时， cosα=0，W=0，力对物体做零功，即力对物体不做功。
当90°＜α≤180°时，cosα为负值，W为负值，称为力对物体做负功，或说物体克服这个力
做功。
PPT 总结：功的正负的物理意义：
力对物体做正功，该力成为物体运动的动力
力对物体做负功，该力成为物体运动的阻力
PPT 展示：功的单位 J
学以致用：例题 1、例题 2
三、课堂小结
（一）、能量
1.势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。
2.动能：物体由于运动而具有的能量。
（二）、做功的两个必要因素
1.作用在物体上的力
2.物体在力的方向上发生一段位移
（三）、功的一般计算公式：W=FLcosθ
（四）、功的正负的物理意义：
力对物体做正功，该力成为物体运动的动力
力对物体做负功，该力成为物体运动的阻力
四、布置作业：课本第 36 页“问题与练习”
五、板书设计
六、教学反思
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