第八章 機械能守恒定律 教學分析 高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

2024《機械能守恒定律》教學分析高一物理必修2第八章——基于“核心素養(yǎng)”“認識路徑”“教學活動分層”等視角01020304各節(jié)分層教學活動和課時建議

本章的課程標準學習

目錄本章教材對比分析本章的地位和作用主題

課標（實驗）課標（2017）本章所屬主題機械能與能源（必修2的三個主題：機械能與能源、拋體運動與圓周運動、經典力學的成就與局限性）機械能及其守恒定律

（必修2的三個主題：機械能及其守恒定律、曲線運動與萬有引力定律、牛頓力學的局限性與相對論初步）01本章課程標準學習1.1主題更聚焦、更明確01本章課程標準學習1.2內容標準內容標準（要求）

課標（實驗）6條·1課標（2017）4條·1（1）舉例說明功是能量變化的量度，理解功和功率。關心生活和生產中常見機械功率的大小及其意義。例1分析物體移動的方向與力的方向不在一條直線上時力所做的功。例2分析汽車發(fā)動機的功率一定時，牽引力與速度的關系。2.1.1理解功和功率。了解生產生活中常見機械的功率大小及其意義。例1分析物體移動的方向與所受力的方向不在一條直線上時，該力所做的功。例2分析汽車發(fā)動機的功率一定時，牽引力與速度的關系。變化不大01本章課程標準學習1.2內容標準內容標準（要求）

課標（實驗）6條·2課標（2017）4條·2（2）通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系。理解動能和動能定理。用動能定理解釋生活和生產中的現象。例3用打點計時器或光電計時器探究恒力做功與物體動能變化的關系。例4從牛頓第二定律導出動能定理。2.1.2理解動能和動能定理。能用動能定理解釋生產生活中的現象。例3根據牛頓第二定律推導出動能定理。刪去了實驗探究，更側重演繹推理01本章課程標準學習1.2內容標準內容標準（要求）

課標（實驗）6條·3~4課標（2017）4條·3~4（3）理解重力勢能。知道重力勢能的變化與重力做功的關系。2.1.3理解重力勢能，知道重力勢能的變化與重力做功的關系。定性了解彈性勢能。（4）通過實驗，驗證機械能守恒定律。理解機械能守恒定律。用機械能守恒定律分析生活和生產中的有關問題。2.1.4通過實驗，驗證機械能守恒定律。理解機械能守恒定律，體會守恒觀念對認識物理規(guī)律的重要性。能用機械能守恒定律分析生產生活中的有關問題。明確了解彈性勢能、強調守恒思想01本章課程標準學習1.2內容標準內容標準（要求）

課標（實驗）6條·5~6課標（2017）（5）了解自然界中存在多種形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。在必修3模塊，專門有一個主題——“3.4能源與可持續(xù)發(fā)展”。在選擇性必修3模塊，也還涉及了能量的一些內容。（6）通過能量守恒以及能量轉化和轉移的方向性，認識提高效率的重要性。了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義。例5評價核能為人類帶來的好處和可能發(fā)生的問題。循序漸進，有所計劃，逐步完善能量觀念01本章課程標準學習1.3

活動建議活動建議

課標（實驗）·2條課標（2017）·1條（1）設計實驗，測量人在某種運動中的功率。通過查閱資料、訪問有關部門，收集汽車剎車距離與車速關系的數據，用動能定理進行解釋。（2）通過查找資料、訪問有關部門，收集汽車剎車距離與車速關系的數據，嘗試用動能定理進行解釋。被刪了，還是值得一做01本章課程標準學習1.4教學提示本模塊通過實驗及理論推導等方法，讓學生理解重力勢能與重力做功的關系，理解動能定理和機械能守恒定律，學會從機械能轉化和守恒的視角分析物理問題，形成初步的能量觀念。在應用機械能守恒定律解決問題的過程中，引導學生體會守恒的思想，領悟從守恒的角度分析問題的方法，增強分析和解決問題的能力。體現了核心素養(yǎng)目標；指明了達到目標的路徑。01本章課程標準學習能用能量的觀點分析和解釋常見的有關機械運動問題。能使用證據說明自己的觀點，能對關于機械能的一些錯誤認識提出質疑。會做“探究平拋運動的特點”等實驗。能明確實驗需要測量的物理量，由此設計實驗方案。會使用所提供的實驗器材進行實驗并獲得數據，通過對數據的分析發(fā)現其中的特點，進而歸納出實驗結論，并嘗試對其作出解釋。能撰寫簡單的實驗報告。1.5學業(yè)要求不是從“知識點”逐個提要求，是思維、方法、探究能力和素養(yǎng)?。?1020304各節(jié)分層教學活動和課時建議

本章的課程標準學習目錄本章教材對比分析本章的地位和作用02本章教材對比分析2.1各版本教材對比魯科版人教新版教科版粵教版02本章教材對比分析2.1各版本教材對比人教新版上?？茖W技術（滬科版）上?？萍冀逃贪妫?2本章教材對比分析2.2人教新舊教材對比人教新版人教舊版后置理性思維、演繹推理的色彩更濃厚02

“能量的轉化與功的概念緊密相連”，一個過程存在做功的現象，就必然存在能量轉化的現象。本章教材對比分析2.3章（單元）主題02本章教材對比分析在初中基礎上進一步認識功和功率，夯實拓展概念2.4各節(jié)中心內容通過研究重力做功定義重力勢能；功能關系具體化通過研究合力做功定義動能；增加功能關系的實例在只有重力做功的系統(tǒng)內的能量轉化，得到機械能守恒的條件；也可以演化為機械能變化的功能關系01020304各節(jié)分層教學活動和課時建議

本章的課程標準學習目錄本章教材對比分析本章的地位和作用03本章的地位與作用3.1在知識體系中的地位功、機械能(力對空間的累積)動量（力對時間的累積）曲線運動萬有引力與航天力的知識運動學知識基礎知識基本理論重要應用牛頓運動定律（力與運動的關系）機械振動直線運動……03本章的地位與作用物理觀念主要是為學生能量觀的發(fā)展打好基礎。3.2核心素養(yǎng)目標能量觀的核心內容是：自然界中一切物質都具有能量；能量有多種形式，能夠從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體；在能量轉化和轉移的過程中，各種形式能量的總量保持不變?！?方向性)學生在初中對功、功率、做功的兩個要素、能量等都有一定的認識，對動能和勢能之間的相互轉化、對守恒思想有一些了解，但對能量的定量表達，對能量守恒的定量表述還不清楚，“功是能量轉化的量度”、“守恒思想”有模糊的印象，清晰的物理觀念尚未建立。

本章是高中學生建立能量觀念的第一章。教材圍繞功能關系這一基本線索，逐步幫助學生建立“可以通過做功的多少，定量地研究能量及其相互轉化”的觀念，進而理解機械能守恒定律。學好本章，將為能量觀的建立、完善，后續(xù)的學習打下堅實的基礎。03本章的地位與作用物理觀念主要是為學生能量觀的發(fā)展打好基礎。3.2核心素養(yǎng)目標也會促進物質觀、運動與相互作用觀的進一步發(fā)展、完善。如：單體到多體系統(tǒng)，固體到流體；力在空間上的累積。03本章的地位與作用科學思維演繹推理3.2核心素養(yǎng)目標極限思想03本章的地位與作用科學思維演繹推理3.2核心素養(yǎng)目標極限思想□理論講解：平均速度和瞬時速度——滲透“極限”（必修1）□實驗操作：測速度——用平均速度代表瞬時速度（必修1）□理論推導：用v-t

圖象推出勻變速運動位移公式（必修1）□習題鞏固：從一張照片估算照相機的曝光時間（必修1）□拓展應用：物體沿曲面下滑時重力做的功（必修2）□拓展應用：推導向心加速度公式（必修2）□拓展應用：彈簧彈力做功的推導（必修2）□拓展應用：論證動能定理適用變力（必修2）系統(tǒng)化、多樣化滲透極限方法03本章的地位與作用科學思維演繹推理3.2核心素養(yǎng)目標極限思想守恒思想與其說“機械能守恒”是一個知識點，不如說是一種方法、思維、思想。通過本章學習，讓學生對“守恒”有更深的理解，進一步完善、深化其認識自然的思想方法、思維方式。“類比思想”（彈性勢能與重力勢能）03本章的地位與作用科學探究通過在每節(jié)前設置問題情境，使學生基于觀察引發(fā)思考，培養(yǎng)問題意識。針對實驗的關鍵提出需要注意的問題，提供實驗和思考的思路，培養(yǎng)實驗設計能力。學生需要評估不同做法的優(yōu)劣，并選擇適當的做法，培養(yǎng)分析與論證的能力。3.2核心素養(yǎng)目標03本章的地位與作用科學態(tài)度與責任認識到推理演繹和實驗探究的結合，是探索自然主要方法；可以從多個角度認識自然。由此，有自然可探索的自信、探索有方法的自覺?？梢甑綄W習物理這一實踐活動。通過對學史的介紹讓學生認識到任何一個科學規(guī)律的得出都不是一蹴而就的，需要很多科學家的接續(xù)努力。好奇心和求索欲對自然科學發(fā)展至關重要。將能量觀應用于實踐（如風能、潮汐發(fā)電），培育可持續(xù)發(fā)展觀、環(huán)保意識。3.2核心素養(yǎng)目標03本章的地位與作用3.3高考與認識路徑2023年北京等級考第11題

例1.分析物體移動的方向與所受力的方向不在一條直線上時，該力所做的功。認識對象：物體；桌面問題表征：文字，圖景，公式認識角度：能量觀、運動觀、作用觀認識方式：演繹推理03本章的地位與作用3.3高考與認識路徑2023年北京等級考第1題

分子的平均動能

認識對象是氣體、大量分子；動能由溫度來表征【不同的研究對象，某個物理量的表征可能會不同。本章流體的動能的求解對此有啟發(fā)意義】。03本章的地位與作用3.3高考與認識路徑2023年北京等級考第8題

點電荷的電勢能

認識對象是點電荷、等量同種電荷電場；電勢能的變化由電場力做功推斷?！颈菊陆⑵鸬墓δ荜P系觀點起到奠基作用】03本章的地位與作用3.3高考與認識路徑2023年北京等級考第9題

焦耳熱（電熱能、內能）

認識對象是導線棒（框）、磁場；要知道焦耳熱的本質、表達式，焦耳熱和安培力做功的關系等?！颈菊陆⑵鸬哪芰坑^起到奠基作用】03本章的地位與作用3.3高考與認識路徑2023年北京等級考第14題

光子

光子的動能（可由頻率表示）

重力場、守恒本章可視為牛頓力學的進一步展開，既有原有認識方法的具體應用，又促進了認識方法的深入和豐富。【或者說核心素養(yǎng)的提升、認識路徑的豐富】本章開啟了一個新的“觀點”“視角”——能量觀；為解決力學問題開辟了新的途經。“能量觀”是自然界最基本的規(guī)律和最普遍的法則，支配著迄今我們知道的一切自然現象。本章學習具有奠基作用、極為重要。如何在教學實踐中，發(fā)展學生“能量觀”，會做“高考題”，是需要我們認真思考的！03本章的地位與作用小結01020304各節(jié)分層教學活動和課時建議

本章的課程標準學習目錄本章教材對比分析本章的地位和作用04分層教學活動和課時

分析視角——《平拋運動》教材分析小結（教什么、怎么教）04分層教學活動和課時

分析視角——嚴為軍·《圓周運動》教材分析分層級的（不一定3層級）任務；主要是學生“學的活動”

[任務驅動進階]04分層教學活動和課時——《平拋運動》教材分析小結（教什么、怎么教）分層任務（創(chuàng)設情境、提出問題）對應的教學活動目標

分析視角04分層教學活動和課時4.0章首語任務：舉例說明“一個過程存在做功的現象，就必然存在能量變化的現象”學生活動：閱讀教材、觀察周邊、檢索腦海，舉出具體實例，說明：什么能變化為什么能，什么力在做功04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務1*：會求力F

與運動方向成某一角度時所做的功任務2*：理解正功、負功、總功，功是標量任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）任務4***：求功的參考系問題（位移如何確定，作用力與反作用力做功情況）04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務1*：會求力F

與運動方向成某一角度時所做的功學生活動：閱讀教材，針對所給情境，思考、檢索所學，分析討論，交流發(fā)言，能對力F進行分解，回答為什么能這么分解，得到功的表達式（公式表征）。lFα04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務2*：理解正功、負功、總功，功是標量學生活動1：可以由教師提出問題“功是標量還是矢量？”學生基于自己腦海中的“判斷標量矢量的標準”，結合本節(jié)教材提供的情境，進行思考、討論，領會功有正負。學生活動2：可以由教師提供情境素材（如圖），求合力的總功，學生通過自己運算，領會求總功的方法，理解功是標量。543534情境問題：如圖甲，兩個人拉著磚沿斜面上樓，俯視圖如圖乙，我們令拉力F1=80N，F2=60N，兩力相互垂直，拉力方向平行于斜面，與磚的運動方向夾角分別為α1=37°和α2=53°，磚沿斜面運動了L=5m，（cos37°=0.8，cos53°=0.6）那么，（1）拉力F1和F2各做了多少功？（2）F1和F2的合力做功多少？也可以用下面的情境圖甲F2F1

a1a2圖乙磚W1=F1lcos37°=320JW2=F2lcos53°=180JF1和F2

的合力F=100N，沿位移方向合力的功W=Flcos0°=500J求總功不符合平行四邊形定則！04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務1*：會求力F

與運動方向成某一角度時所做的功任務2*：理解正功、負功、總功，功是標量任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）任務4***：求功的參考系問題（位移如何確定，作用力與反作用力做功情況）√√怎么引入任務3和4呢？04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1P75·例題：一個質量為150kg的雪橇，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小為500N，在水平地面上移動的距離為5m。地面對雪橇的阻力為100N，cos37°＝0.8。求各力對雪橇做的總功。

W1=Flcos37°=2000JW2=F阻lcos180°=－500JW總=W1+W2

=1500J求功時一定注意功的正負；求總功時可以先求各力的功，再求代數和。學生活動：完成教材例題，鞏固任務成果；并以此為新的問題情境，引出后面任務04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1P75·例題：一個質量為150kg的雪橇，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小為500N，在水平地面上移動的距離為5m。地面對雪橇的阻力為100N，cos37°＝0.8。求各力對雪橇做的總功。

W1=Flcos37°=2000JW2=F阻lcos180°=－500JW總=W1+W2

=1500J若F=500N不變，l=5m不變，F做功會變嗎？不變！某力做功與其它力、運動狀態(tài)無關學生活動：完成教材例題，鞏固任務成果；并以此為新的問題情境，引出后面任務04分層教學活動和課時重力總是不做功嗎？支持力總是不做功嗎？有哪些可能？（滑動）摩擦力總是做負功嗎？有哪些可能？彈力（彈簧彈力）做功如何求？向心力做功如何求？萬有引力做功如何求？……不妨以已經熟悉的性質力為線索，對它們的做功做討論，加深對功的理解，也加深對力的理解。過渡·發(fā)散發(fā)問學生活動：基于此題的情境，發(fā)散發(fā)問04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務1*：會求力F

與運動方向成某一角度時所做的功任務2*：理解正功、負功、總功，功是標量任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）任務4***：求功的參考系問題（位移如何確定，作用力與反作用力做功情況）√√04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）重力做功的特點

教材P82【第二節(jié)，可前置】·2圖8.2-7中的幾個斜面，它們的高度相同、傾角不同。讓質量相同的物體沿斜面從頂端運動到底端。試根據功的定義計算沿不同斜面運動時重力做的功，它的大小與斜面的傾角是否有關？GG1G2θlhθαWG=GlcosαWG=GlsinθWG=Gh重力做功與斜面傾角無關，取決于初末位置的高度差學生活動：完成教材習題，領悟重力做功的特點04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）彈簧彈力做功特點見學探診P78·補充彈性勢能·1

x1x2F1F2可由面積求彈簧彈力的功其實是積分也可以用平均值求F學生活動：完成探診習題，領悟彈簧彈力做功的特點04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）若求拉力對彈簧的功；位移l如何?。縁圖中Δl不是“彈簧”的位移；是作用點的位移。由此，W=Flcosα中的l更確切說，是力的作用點的位移。有時物體的位移和作用點位移不是一回事。彈簧彈力做功特點04用恒力F通過動滑輪將物體水平向右拉動x，則此過程中恒力F做______功FxAA2x2Fx等效法：力F通過繩子拉物塊，相當于有2F，物塊位移x，做功2Fx。Fαx'α'α若恒力F與水平成α角，水平向右拉動x，則此過程中恒力F做______功等效法：Fx（1+cosα）

力的作用點的另一個例子分層教學活動和課時04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）滑動摩擦力做功特點在例題中：－F阻l若往復一次呢?若往復n次呢?－2F阻l在平面內曲線運動呢?俯視更多類似情境：－F阻s對地的f'：W'=0－

F阻2nl－F阻s學生活動：反思例題情境，探索滑動摩擦力做功特點04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）滑動摩擦力做功特點ff'fv2f'x1x2對木塊做功W1=－f·x1對木板做功W2=f'·x2=f·x2一對滑動摩擦力做功：W

=－f·(x1－x2)=

－

f·ΔsΔx以木板為參考系，W1=－f·Δx？做功確實是要考慮參考系的！一般取地面！=－f·Δxv1v04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1任務3**：求重力、彈簧彈力、滑動摩擦力的做功（含變力做功）1.重力做功：取決于高度差，有WG=Gh=mgh，當然也可以負功

3.滑動摩擦力：①若總與運動方向相反（或相同）、大小不變，W=±fs

②一對滑動摩擦力：W=－f·Δs，與參考系無關

注：①l一般是力的作用點的對地位移

②一對相互作用力做功，可以各種情況，而非一定一正一負、等大任務4***：求功的參考系問題（位移如何確定，作用力與反作用力做功情況）√√04分層教學活動和課時4.1-1第一節(jié)功和功率1*更多的問題任務：（1）萬有引力做功怎么求？rArB

OAB04分層教學活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2任務1*：功率的一般理解（定義，平均功率和瞬時功率，P=Fv

cosα）任務2*：由P=Fv

分析機車功率、速度、牽引力等情況任務3**：機車啟動的兩種情況分析任務4***：設計測量人做某種運動的功率的方案學生活動：閱讀教材，回顧原有知識；推導P=Fvcosα學生活動：做教材“思考與討論”“例題”……學生活動：由老師創(chuàng)設問題情境，學生參與分析、討論、交流【后詳】學生活動：可完成學探診P76第10題等，課堂交流04分層教學活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2任務3**：機車啟動的兩種情況分析問題情境：汽車質量為m，額定功率為Pe，在水平長直路面上從靜止開始運動，設行駛中受到恒定的阻力為

f。（1）汽車以恒定功率Pe運動，能達到的最大速度vm=？（2）若汽車從開始即以加速度a做勻加速運動，汽車能保持勻加速運動的最長時間tm是多少？（3）汽車在tm后，加速度和速度分別怎樣變化？如果公路足夠長，汽車最后的速度是多大？04分層教學活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2任務3**：機車啟動的兩種情況分析F牽f1.恒定功率①加速度減小的加速運動FvaPe=FvF-f=maa與v同向勻速a=0

②公式表達vtOvm③圖像表達04分層教學活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2任務3**：機車啟動的兩種情況分析①先勻加速至額定功率，之后加速度減小的勻加速②公式表達FvaP=FvF-f=ma勻加速P=Pe以Pe運動達v?mv?m=atm

vtOvmv?m③圖像表達2.恒定加速度04分層教學活動和課時4.1-2第一節(jié)功和功率2*更多的問題任務：（1）牽引力是什么？（2）靜摩擦力不做功，平地上滾動的足球為何停下？（動能去哪了？）f從整體看，后輪的靜摩擦力f0是牽引力從做功看，以地面為參考系，f0的作用點在其存續(xù)期間，并未發(fā)生位移，所以此處靜摩擦力不會做正功，前輪的靜摩擦力也不會做負功?？梢姡赫J為汽車牽引力（或阻力）是靜摩擦力、足球滾動時只受靜摩擦力，都有不妥之處。實際上，足球和粗糙平面都不能是絕對剛性，在接觸時要發(fā)生形變。為方便，只認為地面形變，滾動時，前方地面要隴起，如圖。N會做功（其實是N和G的力偶矩-滾動摩擦-會做功）類似，“牽引力”的實質是一個驅動力矩做功等效的外力?！獪窳治恼聟⒖紤?zhàn)永杰彭家驥《高中物理專題分析（上）》f004分層教學活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務1*：會求物體從A位置到B位置（傾斜面）過程中，重力做的功任務2*：基于任務1，從功能關系角度定義重力勢能，得到表達式任務3*：理解重力勢能的相對性和系統(tǒng)性任務4**：能用微元法求物體沿曲面滑下時重力做的功任務5**：理解定義重力勢能（勢能）的條件04分層教學活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務1*：會求物體從A位置到B位置（傾斜面）過程中，重力做的功任務2*：基于任務1，從功能關系角度定義重力勢能，得到表達式任務3*：理解重力勢能的相對性和系統(tǒng)性學生活動：閱讀教材，運用功的定義，紙筆書寫，推導得到WG=mgΔh；【前面已講】學生活動：閱讀教材，說出WG=mgh1-mgh1=－Δ(mgh)蘊含的深刻內涵：功等于mgh的差（變化），mgh是某種能量，回顧初中知識，說出是“重力勢能”?！拘杞處熞龑А繉W生活動：閱讀教材，結合情境圖，理解相對性；利用假設法，理解系統(tǒng)性。04分層教學活動和課時摘自郭震侖先生《高中物理備課理講義》理解重力勢能相對性4.2-1第二節(jié)1重力勢能04理解重力勢能系統(tǒng)性hg4.2-1第二節(jié)1重力勢能分層教學活動和課時m重力勢04分層教學活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務1*：會求物體從A位置到B位置（傾斜面）過程中，重力做的功任務2*：基于任務1，從功能關系角度定義重力勢能，得到表達式任務3*：理解重力勢能的相對性和系統(tǒng)性任務4**：能用微元法求物體沿曲面滑下時重力做的功任務5**：理解定義重力勢能（勢能）的條件√√√04分層教學活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務4**：能用微元法求物體沿曲面滑下時重力做的功學生活動：閱讀教材，基于圖景，運用微元法進行推理論述求解Δh1h2h1mgABΔh2Δh3A1A2A3Δh任務5**：理解定義重力勢能（勢能）的條件04分層教學活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能任務4**：能用微元法求物體沿曲面滑下時重力做的功任務5**：理解定義重力勢能（勢能）的條件學生活動：閱讀教材，完成“思考與討論”；思考一道高考題涉及的對應情境。04分層教學活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能04分層教學活動和課時4.2-1第二節(jié)1重力勢能【2015年北京卷第23題】如圖所示，彈簧的一端固定，另一端連接一個物塊，彈簧質量不計，物塊（可視為質點）的質量為m，在水平桌面上沿x軸運動，與桌面間的動摩擦因數為μ，以彈簧原長時物塊的位置為坐標原點O，當彈簧的伸長量為x時，物塊所受彈簧彈力大小為F=kx，k為常量。⑴請畫出F隨x變化的示意圖；并根據F-x圖像求物塊沿x軸從O點運動到位置x的過程中彈力所做的功。⑵物塊由x1向右運動到x3，然后由x3返回到x2，在這個過程中，a．求彈力所做的功，并據此求彈性勢能的變化量；b．求滑動摩擦力所做的功；并與彈力做功比較，說明為什么不存在與摩擦力對應的“摩擦力勢能”的概念。Ox1x2x3x04分層教學活動和課時4.2-2第二節(jié)2彈性勢能任務1*：知道彈性勢能任務2**：求彈簧彈力做的功（微元法、圖像法）任務3***：基于任務2，從功能關系角度定義彈性勢能，得到表達式學生活動：閱讀教材，基于實驗或經驗事實，知道形變物體由于會對外做功，存在彈性勢能。前面已講

04分層教學活動和課時*更多的問題任務：（2）彈性勢能一定為正嗎？4.2第二節(jié)（1）引力勢能表達式如何？為何和重力勢能表達式完全不同？（3）還有哪些形式的勢能？

xEP0xEP0x0摘自繆鐘英羅啟蕙《力學問題討論》分子勢能、電勢能等04分層教學活動和課時4.3-1第三節(jié)

動能和動能定理任務1*：利用牛頓第二定律和運動學公式推導功和速度關系任務2*：基于任務1，從功能關系角度定義動能；知道動能表達式任務3*：基于任務1，理解動能定理的表達式，知道各量的含義任務4*：會使用動能定理求解“單質點單過程”問題04分層教學活動和課時4.3-1第三節(jié)

動能和動能定理任務1*：利用牛頓第二定律和運動學公式推導功和速度關系任務2*：基于任務1，從功能關系角度定義動能；知道動能表達式任務3*：基于任務1，理解動能定理的表達式，知道各量的含義學生活動：閱讀教材，基于教材情境（老師可拓展，如加f、變拋物線

），調用運動學公式、牛頓第二定律、功的定義式等原有知識進行論述推導，得到功和速度的關系；并利用功能關系、動能決定因素等原有的認知，判斷動能的定量表達式。初步領會功是力在空間的累積。進一步感悟“功和能”的關系。

WG=mgh1-mgh1=－Δ(mgh)

04分層教學活動和課時4.3-1第三節(jié)

動能和動能定理任務1*：利用牛頓第二定律和運動學公式推導功和速度關系任務2*：基于任務1，從功能關系角度定義動能；知道動能表達式任務3*：基于任務1，理解動能定理的表達式，知道各量的含義任務4*：會使用動能定理求解“單質點單過程”問題√√√學生活動：做題（如教材例題1、課后題3/4、第5節(jié)例題【擺】、探診P82·12題……）；總結出使用動能定理解題的一般步驟和注意事項。04分層教學活動和課時4.3-1第三節(jié)

動能和動能定理任務4*：會使用動能定理求解“單質點單過程”問題學生活動：做題（如教材例題1、課后題3/4、第5節(jié)例題【擺】、探診P82·12題……）；總結出使用動能定理解題的一般步驟和注意事項。一般步驟：①選擇研究對象②受力分析、運動分析、功和能分析③按動能定理列式④求解討論。（一般力學題都是這個步驟）注意事項：①確定好初末狀態(tài)②不遺漏功③功注意功的正負摘自郭震侖先生《高中物理備課理講義》04分層教學活動和課時4.3-2第三節(jié)

動能和動能定理任務2**：會求流體動能（進一步理解流體住模型）任務1**：更深入理解動能定理（變力、曲線、全程、結合圖像……）學生活動：通過做各種類型題，完成以上兩個任務。【章末B組·3題】變力、曲線：本節(jié)探診·第2題【論述論證】教材節(jié)后·5【踢足球】、章末B組·1【擺球】探診·11【機車變力】、13【向心運動】全程（多過程）：本節(jié)例題2【打夯】、章末B組·4【斜面平面對接】本節(jié)探診·第7/8題等結合v-t圖：章末B組·2/本節(jié)探診·第9題【v-t】、探診診斷反饋（二）·5【Ek-x】04分層教學活動和課時*更多的問題任務：（2）多體的動能定理（質點組動能定理）？（3）動能定理與參考系4.3第三節(jié)

動能和動能定理（1）功和動能概念建立的歷史？W外+W內=ΔEk總

①動能定理在慣性系中成立②對于慣性系之間的變換，動能定理具有協變性③在非慣性系中需計入慣性力的功參考繆鐘英羅啟蕙《力學問題討論》04分層教學活動和課時4.4-1第四節(jié)機械能守恒定律任務1*：初步領會引入能量概念的意義任務2*：認識物體在不同運動過程中勢能和動能的轉化任務3**：研究物體沿光滑曲面運動過程中動能和勢能的變化，得出機械能守恒定律，知道表達式。任務4**：知道機械能守恒的條件，能判斷所研究情境中機械能是否守恒；會用守恒律求解相關問題。體會“守恒”是一種思想方法。學生活動：讀教材、做探診題（第四節(jié)·1）、談體會學生活動：讀教材（包括“思考與討論”）、看實驗、知實例、能描述學生活動：讀教材、重現/復述教材推理過程、完成“思考與討論【重力做負功】”學生活動：讀教材、理解基礎上記憶機械能守恒定律內容。做題（教材例題、節(jié)后習題1/3……），總結出使用機械能守恒定律解題的一般步驟和注意事項。04分層教學活動和課時任務1**：研究彈簧彈力參與的物體運動過程中動能和彈性勢能的變化，推理得出機械能守恒定律。任務2**：研究重力和彈簧彈力參與的物體運動過程中動能和勢能的變化，推理得出機械能守恒定律。任務3**：研究有摩擦力參與的物體運動過程中機械能的變化，推理得出功能原理（物體系的機械能定理），進而領會機械能守恒的條件，豐富功能關系。任務4**：在多個物體構成的較復雜情境中使用機械能守恒定律。任務5**：在流體情境中應用機械能概念和能量轉化規(guī)律（能量觀）。4.4-2第四節(jié)機械能守恒定律04分層教學活動和課時任務1**：研究彈簧彈力參與的物體運動過程中動能和彈性勢能的變化，推理得出機械能守恒定律。任務2**：研究重力和彈簧彈力參與的物體運動過程中動能和勢能的變化，推理得出機械能守恒定律。任務3**：研究有摩擦力參與的物體運動過程中機械能的變化，推理得出功能原理（機械能定理），進而領會機械能守恒的條件，豐富功能關系。任務4**：在多個物體構成的較復雜情境中使用機械能守恒定律。任務5**：在流體情境中應用機械能概念和能量轉化規(guī)律（能量觀）。4.4-2第四節(jié)機械能守恒定律學生活動：做教材和探診題（第四節(jié)·4【滑輪小球】/6【水柱】）、章末B組6/7……）學生活動：由教師創(chuàng)設情境（習題），學生在具體情境中推理、演算得到相關結論04分層教學活動和課時*更多的問題任務：（1）機械能守恒的條件到底是什么？（2）機械能守恒定律與參考系4.4第四節(jié)機械能守恒定律結論：在某一參考系中機械能守恒的過程，在另一（慣性）參考系中不一定守恒。參考繆鐘英羅啟蕙《力學問題討論》參考戰(zhàn)永杰彭家驥《高中物理專題分析（上）》參考洪安生《中學物理教學中的100個科學性問題》04分層教學活動和課時4.5第五節(jié)實驗：……任務1*：領會驗證機械能守恒定律的“實驗思路”（含物理量測量、數據分析）任務2*：會用打點計時器在“重錘下落”過程中驗證機械能守恒定律任務4**：會用光電門在“物塊沿氣墊導軌斜面下滑”過程中驗證機械能守恒定律任務5***：能利用Tracker等手段在更多情境中，設計驗證機械能守恒定律的方案任務3*：評估、反思實驗，如，誤差分析、優(yōu)劣對錯判斷……04分層教學活動和課時4.5第五節(jié)實驗：……任務1*：領會驗證機械能守恒定律的“實驗思路”（含物理量測量、數據分析）任務2*：會用打點計時器在“重錘下落”過程中驗證機械能守恒定律任務4**：會用光電門在“物塊沿氣墊導軌斜面下滑”過程中驗證機械能守恒定律任務5***：能利用Tracker等手段在更多情境中，設計驗證機械能守恒定律的方案任務3*：評估、反思實驗，如，誤差分析、優(yōu)劣對錯判斷……學生活動：閱讀教材、看懂實驗原理，知道實驗步驟。老師可以提供實驗視頻，讓學生觀看，以更清楚如何操作。進實驗室，進行實際操作，獲得紙帶數據，進行數據分析，完成探診上對應的實驗報告。完成探診的“問題與討論”。學生活動：組成實驗小組，完成設計驗證機械能守恒定律的方案，進行實際操作，完成自己設計的實驗，課堂上匯報、交流實驗情況。04分層教學活動和課時章末小結-功能關系力學綜合任務1：總結本章所涉及的“功能關系”，加深對功是能量轉化路徑、量度的理解學生活動：回答老師的提問“本章的一條核心主線是‘做功的過程是能量轉化的過程，功是能量轉化的量度’，請回顧本章涉及哪些能量的轉化？對應何種力做功？寫出相應的‘功能關系’”。可參看學探診P73“8、功能關系總結”。ΔEpG=－WGΔEp彈=－W彈ΔEk=W合ΔE機=W除重彈

任務2：會綜合使用目前所學的力學規(guī)律解決問題學生活動：做題，講題【是讓學生講】04分層教學活動建議小結任務的量、內容、層級劃分都帶有“經驗”性質，供參考；一定結合自己學生情況確定“任務”，不必“貪多”。任務一定要讓學生去做，通過學生的活動（閱讀教材、看做實驗、討論、做推理演繹、做習題……）完成任務，老師起組織引導、判決裁定作用，不可由老師一味灌輸、獨自完成“任務”。任務設計合理到位，符合學生最近發(fā)展區(qū)，堅持讓學生自主完成任務。久久為功，一定會有成效。分層教學活動和課時04分層教學活動和課時課時安排第一單元第一節(jié)功和功率2~3課時第二單元第二節(jié)重力勢能1~2課時第三節(jié)動能和動能定理2~4課時第三單元第四節(jié)機械能守恒定律2~3課時第五節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律1~2課時章末綜合功能關系力學綜合2課時2.單元測試+講評共2課時1.新課和習題課（也是深化理解，不是為了熟練）共10~14課時3.按學校學生實際確定課時，不過分追求“熟練掌握”。2024北京市西城區(qū)教育研修學院謝謝大家！附錄“認識路徑”簡介認識對象認識角度問題表征認識方式物理學認識路徑，是指面對物理現象或問題情境時，從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規(guī)律及其相互關系的認識過程中所使用的結構化、系統(tǒng)化思維模式或程序。構成要素包括問題表征、認識對象、認識角度、認識方式四個方面，關系如圖所示。認識對象(研究對象和所處場景)問題表征(建模、文字、公式、圖像)認識角度(物質觀、作用觀、能量觀)認識方式(實驗和理論、思想方法)張玉峰,姚建欣.物理學認識路徑模型建構及其應用研究[J].中學物理,2023,41(01):張玉峰,陳征,魏紅祥等.物理學認識路徑的構建[J].物理,2021,50(11):如何論證變力、曲線條件下動能定理成立情境：物體受到的力F是變力且作曲線運動,小球在A、B兩點的速度分別為v1、v2，研究各物理量之間的關系?！瑼BvAvBv1v2v3v4v5v6…圖景公式A原長Bv2v1含彈簧彈力的機械能守恒定律和機械能定理證明A原長Bv1v2hh2h1A原長Bv1v2hh2h1F動能-重力勢能一些可能的方案斜面上運動-光電門（DIS系統(tǒng)）動能-重力勢能測得通過擋光片時速度v

內置光電門擋光片擋光片不同高度

h

一些可能的方案擺-光電門動能-彈性勢能初始位置彈簧原長度x0光電門位置x1

x2

測出滑塊通過光電門時彈簧伸長量x和速度v一些可能的方案彈簧振子-光電門重力勢能-彈性勢能力傳感器最高點Fmaxv=0最低點Fminv=0

一些可能的方案彈簧振子-力傳感器擺-Tracker軟件一些可能的方案動能-重力勢能rArBOAB將AB間分成足夠多的小段，如AA1、A1A2、…、AnB先計算物體m在各小段運動時引力所做的功，然后求和并取極限。

……

微元法求引力的功rArBOAB

引力勢能

引力做功也與路徑無關，取決于初末位置引力做負功，引力勢能減小

hROA引力勢能和重力勢能

EpGA=mgh

根據勢能定義，當高度變化時，視作恒力的重力做功，相應的勢能是要