人教2003课标版《课题研究》新课标优质课教案设计

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能量及其守恒定律作为物理学中最为重要和抽象的概念之一，对我们理解物质世界的宏观规律具有无可替代的作用。高中阶段的物理课程标准也一直要求学生能从能量的角度对纷繁复杂的物理现象给出一定的解释。然而在实际教学中，我们通常把大量的时间花在了训练学生对各种具体形式能量的计算上，对能量及其守恒定律本身讨论的很少，同时教材中的篇幅也不多，颇有些一带而过的意味。究其原因，能量的概念太过抽象。正如著名理论物理学家R.P.费曼所说：“（能量守恒定律）这是一个抽象概念，一个数学原理。它说，有一个（数）量，在自然界的千变万化之中始终保持不变。由于它非常抽象，既非对什么机制,也非对任何具体东西的描述，所以，我们只好用类比来说明其意义”（R.P.费曼.《费曼物理》第一册第四章）。只有感觉和数量上的意义，不与任何物质实体对应，这就是能量抽象难懂的来源。

由此可见，学生对诸如“能量之间可以相互转化”的说法未必一下就能信服。我们不应该想当然认为通过在课堂上简短地举一些例子学生就真的能明白能量是什么，能量守恒又是怎么回事。一方面，人教版的两本高中必修教材几乎每一部分都是建立在坚实的实验基础上，充分体现物理学的物质客观性。比如运动学部分有探究“重物拉小车”的运动规律，静力学部分有“验证力的合成遵循平行四边形定则”，动力学部分有“探究a与F，m之间的关系”，曲线运动部分有“探究物体做平抛运动的规律”等等。唯独能量这一章仅仅从一些对初中知识的回顾开始，经过一些描述性的语言，直接进入了功的计算与学习。教材本身的逻辑链自成一体没有问题，但是客观上学生在认识阶段缺少了极其重要的动手体验、感性认识部分。因此在能量这一章设计一个感受能量，讨论不同形式的能量之间转化是否有数量关系的学生实验很必要的。由于教材中未涉及，我们更适合把它放在校本课程中或者物理综合实践课中。

另一方面，教育部于今年八月在《普通高中物理课程标准修订稿》（以下简称标准）送审稿中，以物理核心素养替代了原来的三维教学目标，物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面组成 。其中我们不难看出“物理观念”“科学思维”与“科学态度与责任”是在原三维教学目标的基础上进行了丰富和深化。而“科学探究”在我国的数次课程改革中地位不断提升，终成为继知识体系，思维、方法和科学世界观之后的新一维度。实验探究作为“科学探究”最重要、最全面的载体，承担着我们新一轮课程标准能否落到实处的重任。

综上所述，为了解决学生在用能量的观点理解物质世界时的困难，能量之间可以相互转化的体验不足等问题。在能量这一章设计一个让学生感受能量，讨论不同形式能量之间定量转化的学生实验不仅是必要的，更是物理核心素养落到实处的体现。

二. “探究灯泡的发光效率”—物理综合实践课的设计与实施

笔者经过上述思考，设计并实施了“探究灯泡的发光效率”这一实验。

1.学习目标：

（1）学生通过对“如何描述灯泡对电能的利用率（发光效率）”这一问题的分析，结合初中机械效率的思想，自觉地掌握一种定义“效率”的方法。

（2）学生对定义的效率表达式进行讨论，结合所给的实验器材，把原始的物理问题转化为可操作可测量的实验设计。

（3）学生在电路连接和操作过程中强化操作规范，认真严谨的实验操作态度。

（4）学生从操作过程和表达式两个角度分析实验误差（偶然误差，系统误差），提出对实验做出改进的方法。

（5）学生通过解决实际问题，体验能量之间可以相互转化，体验能量守恒定律的应用。

2.学生理解的重点与难点:

（1）发光效率如何定义。

（2）通过分析原始物理问题（灯泡发光能量利用效率是否为100%），推导出能用于实验的发光效率表达式。

（3）从表达式到设计实验的思路来源。

（4）规范准确的操作。

（5）误差分析，实验改进。

3.教学资源:

教学器材：普通白炽灯一只（12W 25V），开关一只，铁架台一个，500ml烧杯一个，学生电源一个，秒表，温度计，导线若干。

阅读材料（预发，请学生阅读）：《物理定律的本性》能量部分节选，R.P.费曼著。部分能量守恒定律发现史材料。

4.教学过程：

实验目的：测量普通白炽灯的发光效率

教学主要思路：通过问题引导学生主动探究，帮助学生利用简单器材估测白炽灯地发光效率。

教师活动学生活动说明1.引入：