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《功能关系专项训练》教学设计【教学设计理念】本节课利用典型习题，并对典型习题进行分类，讲解过程中充分调动学生的积极主动性，各个击破，总结归纳出功能关系类问题的求解方法。
根据建构主义理论，体现“以学生为中心”的教学理念，利用：复习导入——功能关系，协作——小组合作，会话——小组讨论、教师引导下全班交流讨论，等学习环境要素充分发挥学生的主动性，完成意义建构——学生掌握功能关系类相关知识。
【教材与学情分析】一、教材的地位和作用功能关系属于高中物理必修2 的内容，涵盖了功、动能定理、机械能守恒、能量守恒等相关的知识点，属于机械能及其守恒定律这个主题，而必修 2 共有三个主题，并且机械能及其守恒定定律在考试大纲中属于Ⅱ级要求，具有举足轻重的地位。
二、学情分析1.知识层面学生已经学习了动能定理、机械能守恒等知识，已经有了做功是能量转化的量度的清晰认识，并且已经总结建立了现阶段常见的五种功能关系，但是在利用功能关系解决实际问题方面还比较生疏，需要进行思路和方法的培养。
2.能力层面（1）大多数学生以形象思维为基本思维方式，欠缺对问题的深入思考及理性化的分析，需要老师的积极引导。
（2）经过近1年的训练，学生已经具备了小组合作学习以及自主讲解习题的能力。
所以本节课将放手给学生，由学生自己主导，以小组合作的形式解决实际问题。
三、教学目标1.进一步理解常见力做功和能量转化的关系。
2.能利用功能关系解决实际问题。
【教学重点、难点】难点：利用功能关系解决实际问题。
【教法学法】教法：讨论教学法，启发教学法，目标教学法。
学法：合作，探究，讨论，分析，归纳。
【课型及课时】习题课，1课时。
【教学过程设计】课前分组：课前根据学生平时的表现以及学案的批阅情况，把全班分为若干个小组（每四人或六人一组），分组的原则是“组内异质，组间同质”。
秀的同学名单和答案。
学案完成比较优秀的同学。
2.组织学生核对学案的答案。
明确自己的作业完成情况，核对答案完成情况，认清和其他同学的差距。
（新教材）统编人教版高中物理必修二第七章第3节《万有引力理论
的成就》优质课教案
【教材分析】
本课教材主要内容是万有引力理论的四个成就：称量地球的质量、计算天体的质量、发现未知的天体、预言哈雷慧星回归。
教材一开始以物理学上用天平测量物体的质量、生活中电子秤、台秤称量物体的质量的图片引入，让学生联想到如何称量地球；紧接着依次介绍了用万有引力理论来称量地球的质量、计算天体的质量、发现未知的天体、预言哈雷慧星回归等理论成就。
教材安排有思考与讨论，以提高学生探究分析解决问题的能力。
【教学目标】
1.了解科学家如何用万有引力理论称量地球的质量、计算天体的质量、发现未知的天体、预言哈雷慧星回归。
2.能运用万有引力理论解决未知问题。
【核心素养】
1.物理观念：通过学习万有引力理论的成就，能从物理学视角形成运动与相互作用认识和观念；能从物理学视角解释自然现象和解决实际问题。
2.科学思维：能从物理学视角认识万有引力理论的运用；能基于经验。
第二节功【教学目标】知识与技能1.掌握计算机械功的公式W=Fs cos α；知道在国际单位制中，功的单位是焦耳（J）；2.知道功是标量。
1．功的概念先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的如下两个问题：什么叫做功？谁对谁做功？然后做如下总结并板书：（1）如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，物理学中就说这个力对物体做了功。
如图1所示，与同学一起讨论如下问题：在上述过程中，拉力F对滑块是否做了功？滑块所受的重力mg对滑块是否做了功？桌面对滑块的支持力N是否对滑块做了功？强调指出，分析一个力是否对物体做功，关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移。
至此可作出如下总结并板书：（2）在物理学中，力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。
2．功的公式就图1提出：力F使滑块发生位移S这个过程中，F对滑块做了多少功如何计算？由同学回答出如下计算公式：W=Fs。
就此再进一步提问：如果细绳斜向上拉滑块，如图2所示，这种情况下滑块沿F方向的位移是多少？与同学一起分析并得出这一位移为s cos α。
至此按功的前一公式即可得到如下计算公式：W=Fs cos α就此指出，计算一个力对物体所做的功的大小，与力F的大小、物体位移s的大小及F和s二者方向之间的夹角α有关，且此计算公式有普遍意义（对计算机械功而言）。
至此作出如下板书：W=Fs cos α力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。
在国际单位制中，功的单位是焦耳（J） 1J＝1N·m3．正功、负功（1）首先对功的计算公式W=Fs cos α的可能值与学生共同讨论。
从cos α的可能值入手讨论，指出功W可能为正值、负值或零，再进一步说明，力F与s间夹角α的取值范围，最后总结并作如下板书：当0°≤α＜90°时，cos α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。
万有引力定律课题万有引力定律单元7学科物理年级高一教材分析本节课所采用的教材是人教版高中物理必修第二册第七章第二节的内容，万有引力定律是本章的核心，具有承上启下的作用。
从知识建构的历史进程来看，根据上节所学知识，在教师的引导下学生较容易提出本节所学内容。
教学过程中的关键是对万有引力定律的推导过程深入体会，培养学生的科学品质，知道公式的适用条件，引力常量测定中的思想方法等。
物理学史的讲述不仅要达到了解历史的目的，还需借此使学生体会科学研究的长期性、连续性、艰巨性，升华学生的思想，提升学生素质。
本节要求学生理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记住引力常量G并理解其内涵，知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律，月地检验出现在正文里起衔接作用，把太阳与行星间的引力推广到地球与月球，地球与地面物体间，并对任意两个物体间的引力起铺垫作用。
教学目标一、教学目标1．了解万有引力定律得出的思路和过程。
2．理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记住引力常量G并理解其内涵。
3．知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。
二、核心素养物理观念：构建任何物体都存在引力的物理观念，能科学地描述万有引力定律以及方向形成相互作用观念。
科学思维：通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性。
科学探究：通过对万有引力的学习让学生会用物理知识来解释生活中的问题，提高分析问题解决问题的能力。
科学态度与责任：通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性。
教1．万有引力定律的推导。
2．万有引力定律的内容及表达公式。
学重点教学难点1．对万有引力定律的理解。
2．使学生能把地面上的物体所受的重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。
教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课出示动画以及图片思考：太阳对行星的引力使得行星围绕太阳运动，月球围绕地球运动，是否能说明地球对月球有引力作用？抛出的物体总要落回地面，是否说明地球对物体有引力作用？那么自然界中任何两个物体间是否都存在引力？引力的大小和方向能确定吗？要想清楚明白了解这些问题，就需要认真学习万有引力定律。
（新教材）统编人教版高中物理必修二第七章第2节《万有引力定律》
优质课教案（3课时）
【教材分析】
本课教材主要内容是万有引力定律。
教材一开始用各行星都围绕太阳运行的图片引入，让学生对现象背后的规律展开思考，引起学生对行星与太阳之间的引力研究；紧接着介绍了历史上科学家们对上述问题探索之路；然后根据牛顿运动定律及开普勒行星运动定律来探究行星与太阳间的引力；又通过月——地检验表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从相同的规律；又扩展到任意两个物体间都有引力，即万有引力定律；最后讲解了引力常量G的测定。
教材安排有思考与讨论、科学漫步活动，以提高学生探究分析解决问题的能力。
【教学目标】
1.了解科学家探索万有引力定律的艰辛历程。
2.万有引力定律的内容及数学表达式。
【核心素养】
1.物理观念：通过学习万有引力定律知识，能从物理学视角形成运动与相互作用认识和观念；能从物理学视角解释自然现象和解决实际问题。
物理学家卡文迪许，在实验室里通过测量几个铅球之间的万有引力，比较准确地得出了 G 的数值。
1、引力常量G 的数值标准值 ：G ＝ 6.672 59 × 10 -11 N·m2/kg2，通常取：G=6.67×10－11 N·m2/kg2知识拓展：卡文迪许实验动画演示：卡文迪许实验1、实验原理力矩平衡，即引力矩=扭转力矩2、科学方法：放大法3、科学思想：等效的思想(1)扭秤装置把微小力转变成力矩来反映(2)扭转角度(微小形变)通过光标的移动来反映思考讨论1.既然自然界中任何两个物体都是互相吸引的，为什么我们感觉不到周围物体的引力？ 为什么说万有引力具有宏观性？计算：两个质量为60kg ，相距1m 的物体之间的引力？ 解：=2.4012×10-7N此力不到一粒芝麻重的几千分之一所以根本感觉不到它的存在。
计算：太阳的质量为M=2.0×1030kg ，地球质量为m=6.0×1024kg ，日地之间的距离为R=1.5×1011m 请计算：太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？=3.5×1022N太阳与地球之间的万有引力的大小能竟能拉断直径为9000km 的钢柱，非常巨大通常情况下，万有引力非常小，只有质量巨大的星球间或天体与附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义所以说万有引力还具有宏观性。
思考讨论2:一个篮球的质量为 0.6 kg ，它所受的重力有多大？试估算操场上相距 0.5 m 的两个篮球之间的万有引力。
解：G=mg=0.6×9.8N=5.88N122m m F G r≈9.6×10-11两个篮球万有引力非常小，人们根本无法察觉到，所以万有引力具有宏观性。
2、引力常量物理意义：引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力。
3、引力常量测定的意义（1）卡文迪许利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，得到了G的数值，验证了万有引力定律的正确性。
第七章机械能守恒定律全章概述本章讲述功和能的概念，以及动能定理和机械能守恒定律。
这一章可视为牛顿力学的进一步展开。
在牛顿运动定律的基础上，通过引入功和能的概念，得出有关机械能的规律，特别是机械能守恒定律，使人们对自然的认识更加深入，为解决力学问题开辟了新的途径。
因此，这一章是力学的重点章。
本章内容是高考命题的热点，特别是关于功、动能定理、机械能守恒定律的有关试题是必考的，有的题目可能重复出现，因此必须熟练掌握本章内容、并将其与牛顿运动定律及运动学相结合，高考中本章的试题题型全面，选择题、填空题、计算题都可能出，尤其是动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒更多的出现在计算题中，成为近年高考的一大重点，必须重视解综合题的能力。
另外，本章知识与实际生活、科技的联系与化学、生物的综合也是新高考命题的一大热点。
新课标要求1、运用能量的观点分析解决有关问题时，可以不涉及过程中力的作用细节。
2、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。
3、高考对本章考查的热点包括功和功率、动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒定律。
考查的特点是灵活性强、综合面大，能力要求高。
７．１追寻守恒量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．在实际教学中，逐步渗透物理学家研究待认识问题的方法：设法找出所研究现象是否存在物理量守恒的情况，一旦发现某种物理量守恒，就首先用以整理过去的经验和知识并总结成定律，然后在新的现象或事例中对总结出的守恒定律进行检验，如果定律得以证实就可以借助它解决问题，甚至作出新的预见，追寻和研究守恒量是物理学的一种重要研究方法．守恒关系是自然界中十分重要的关系，通过本节课的学习，加强学生对守恒关系的认识，并把这种物理思想渗透在能量学习的过程中．教学重点理解动能、势能的含义，体会能量转化、守恒的普遍存在性．教学难点培养创新能力，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．如图所示，一个用细线悬挂的小球从A点开始摆动．记住它向右能够达到的最大高度．然后用一把直尺在P点挡住摆线，看一看这种情况下小球所能达到的高度．这个实验现象说明了什么?它是否说明在小球摆动的过程中某种“东西”是不变的?这种“东西”会是什么?通过本节课的学习，同学们就能理解这一实验现象了．故事导入新华社2000年12月31日和中央电视台2001年元月6日先后报道：在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生了．中国、日本和韩国的62名青年学生成功地推倒了340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录．从电视画面可看出，骨牌瞬间依次倒下的场面蔚为壮观，其间显示的图案丰富多彩，令人惊叹．其中蕴含着一定的科学道理，这就是“多米诺骨牌效应”．该效应产生的能量是十分巨大的．这种效应的物理道理是：骨牌竖着时，重心较高，倒下时重下降，倒下过程中，将其重力势能转化为动能，它倒在第二张牌上，这个动能的一部分就转移到第二张牌上，第二张牌将第一张牌转移来的动能和自己倒下过程中由本身具有的重力势能转化来的动能之和，再传到第三张牌上……所以每张牌倒下的时候，虽然有部分能量损失，但具有的动能都比前一块牌大，因此它们的速度一个比一个快，也就是说，它们依次推倒的能量一个比一个大．你可以设想一下，如果牌的个数足够多，那么最后一个牌的速度将是怎样的大!场面又是何等的壮观!故事中应用到了动能、势能及其转化．今天，我们就来学习追寻守恒量这节课，学习问题中展示的能量问题，探索其中的奥秘．问题导入“挽弓当挽强，用箭当用长；射人先射马，擒贼先擒王．”这是一首杜甫的诗．跳高运动员总是要充分地助跑才能取得好的成绩．请同学们思考下面的问题：(1)为什么强弓就射得远?跳高运动员是以高度来计成绩的。
而他舒为什么要提高自己的速度呢?难道速度和高度之间有什么联系吗?(2)这体现了一种什么过程?牛顿是经典力学的奠基人，他提出了三个定律和万有引力定律，但是他没有研究过能量(至少没有深人研究)，所以当时人类对自然的认识还很有局限．但在伽利略的实验中，已鳕有了“能量”的影子．能量概念的形成和发展，始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相连的．能量守恒定裤的发现告诉我们，尽管物质世界千变万化，但这种变化不是没有规律的，基本的规律就是守恒定律．这一节课我们从一个较高的角度去认识这个问题．教师指导：让一位学生朗读教材开头费恩曼的话，让学生体会能量守恒定律的重要性．活动探究课件展示l 9大屏幕投影展示伽利略理想实验的flash模拟动画．问题：1．当小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球的高度不断减小，而速度不断增大，说明了什么?2．当小球从斜面底沿另一个斜面向上滚时，小球的位置不断升高，而速度不断减小，说明了什么问题?学生观察交流、讨论并总结：明确：1．说明小球凭借其位置而具有的物理量不断减少，而由于运动而具有的物理量不断增大．2．说明小球凭借位置而具有的物理量不断增加，而由于运动而具有的物理量逐渐减少．课件展示2：利用动画模拟实验，将斜面调整。
引导学生观察小球的运动情况．指导学生自己组织语言。
描述看到的物理现象．学生通过阅读并观察、讨论、总结：让小球沿一个斜面从静止开始滚下，小球将滚上另一斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时他要滚得远些．若继续减小后一斜面的倾角，小球达到同一高度，但滚得更远些．教师设疑：若将后一斜面放平，小球的运动情况将是怎样?引导学生讨论、交流，大胆猜想．参考结论：小球好像“记得”自己的起始高度，但又永远达不到原来的高度，所以将永远滚动下去．点评：教师通过动画展示，让学生感受到“有某一量是守恒的”．教师逐步引导，让学生体会“守恒量”的追寻过程，进一步激发学生的探究意识和学习的欲望．二、物体的动能和势能实验演示；演示滚摆实验和单摆实验，进一步强化，如果没有摩擦和介质阻力，物体好像“记得”自己初始的高度，即某一量是守恒的．引导学生根据以上示例，举出生活中其他关于此种现象的事例．公园里的秋千，游乐园里的海盗船，乒乓球自高处落到水泥地面上后的运动，在没有摩擦和空气阻力的情况下，都能达到一定的高度．这说明，将实际生活中的问题理想化后，确实存在着某一物理量是不变的．通过学生列举实例，让学生体会生活中的普遍规律．教师点评：在物理学中，我们把以上这一事实说成是“有某一量是守恒的”，并把这个量叫做能量或能．通过阅读体会，给出动能与势能的概念，体会动能与势能转化并守恒的普遍存在．教师引导学生认识，伽利略的发现今天看来就是我们学习过的能量转化与守恒的思想．其中与高度有关的量，我们称为势能；与速度有关的量我们称为动能．藉，到处是残木破板和人畜尸体．地震海啸给人类带来的灾难是十分巨大的……试查阅有关资料，谈一谈此次海啸中存在哪些能量．例：以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况．在这个例子中是否存在着能的总量保持不变?参考解析：竖直上抛运动的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时，动能为零，势能达到最大；在下落时，势能逐渐减小，动能遥渐增大，势能又转化为动能．在小球运动过程中，小球的机械能总量保持不变．点评：本实例探究可以应用受力情况来作分析，亦可根据实际运动情况总结，紧紧抓住高度影响势能，速度影响动能这一关键进行分析．1．物体由于位置高度而具有的能量叫做重力势能．对于同一水平面而言，物体被举得越高、质量越大，物体具有的重力势能就越大．2．物体由于运动而具有的能量叫做动能．动能是由物体的质量和速度共同决定的，物体运动的速度越大、质量越大，它的动能就越大．3．动能和势能统称为机械能．动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能．在只有重力做功时，动能和势能的相互转化过程中，总的机械能不变．1．通过各种途径查找资料，了解人类对能量的研究过程．2．在其他自然学科中列举出几个能量转化与守恒的实例；转化与守恒的思想(不仅仅是能量)在生产生活中的实例．(例如水资源)“自然力”会互相转化，尤其是各种“自然力”都会转化为“热质”．例如：通过摩擦生熟说明“活力”会转化为“热质”，“温差电”现象说明“热质”会转化为电的“自然力”，电流热效应说明电流的“自然力”会转化为“热质”，还有光电效应、光磁效应、光辐射、电化学、电磁感应等现象都说明“自然力”不能从“无”到“有”，一种“自然力”的产生必定是另一种“自然力”消耗的结果，各种“自然力”会相互转化，但它们是统一的，等价的，本质是相同的．于是人们用“能量”统称各种“自然力”，并指出能量并不是一种含在物质中的成分，而是依附在物质上，是物体具有的一种对外做功的能力．二、能量存在的基本形式能量依附于物质，以物质为栽体，存在于物质的不同运动形式和相互作用中，在高中物理中能量从存在的基本形式来分可分为两大类：一类是存在于物质不同的基本运动形式中，我们可以统称为动能．不同的基本运动形式具有不同形式的动能．宏观物体由于机械运动而具有的机械动能，微观分子由于热运动具有的分子动能，电子绕核高速运动的动能，核子运动的动能，光子运动具有的光能等，这类能量的大小也与运动有关．另一类能量是存在于一些具有特殊相互作用的物体组成的系统内，这类能量都与系统内物体间相对位置有关，这类能统称位能或势能．宏观物体与地球问的万有引力势能(重力势能)，微观分子间的分子势能，电荷间的电势能，核子间的核势能等．这两大粪基本形式的能量组成了宇宙万物中的各种各样的能量．机械运动的物体具有的机械能就是动能，重力势能与弹簧的弹性势能组成} 物体内能就是所有分子动能和分子势能总和；太阳能就是大量以光速运动的光子总能量；化学能就是化学物质内部原子、离子间的电势能总和；水能就是流动的水具有的动能和高处的水具有的重力势能；风能就是流动空气的动能；原子能就是原子内柱子动能、核势能、电势能的总和．从更深的角度来说，能量又是物质存在的另一种形式．当物质具有的能量增加时，其质量将增大．能量减少时．质量减小．例如：铀核裂变释放能量，质量减小等等．一般的能量变化引起的质量变化很微小，几乎不可测量，只有在核反应过程中能量变化巨大，质量的变化略微大些才可以测量得出．第二节功【教学目标】知识与技能1.掌握计算机械功的公式W=Fs cos α；知道在国际单位制中，功的单位是焦耳（J）；2.知道功是标量。
