机械能守恒定律教学设计.docx

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机械能守恒定律教学设计

第五节机械能守恒定律

教科版高中物理（必修2）第四章第五节

成都市航天中学张海军

一、教材与学情分析：

1.教材分析

（1）教材的地位与作用：

机械能守恒定律这一节的内容与本章的各节内容有紧密的逻辑关系，它是在牛顿运动定律的基础上，通过引入功和能的概念得出的守恒定律，它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。

而且又是我们遇到的物理学中的第一个守恒定律。

所以本节内容对使学生树立能量的观点以及后面学习能量守恒定律及其它守恒定律具有重要的意义。

（2）教材的内容：

机械能守恒定律的得出以及对它的理解。

教材通过实例、实验并以自由落体为例理论推导出守恒律，最后，把结论推广到弹力做功的情况。

教材的这种设计遵循由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论。

符合学生从感性到理性的认知过程。

2.学情分析

我们学生在之前已经学习了功、动能、势能等概念以及动能定理。

并且在初中已学习了动能和势能之间的转化，对动能和势能之间的转化有了一定的认识，这为学习机械能守恒定律奠定了基础。

但学生是第一次接触守恒定律，而我班学生的基础又不是很扎实，所以对守恒条件和守恒思想的理解都会存在一定的困难。

根据新课程标准的理念以及对教材、学情的分析，我制定了如下教学目标．

二．教学目标

【知识技能】

（1）通过实验演示了解物体动能和势能可以相互转化，初步领会机械能守恒定律的内容；

（2）通过自由落体运动或者平抛运动来寻找守恒量，从而从理论上探究机械能守恒定律；

（3）通过设计实验来验证机械能守恒定律。

【过程与方法】

（1）经历守恒量的探究、验证过程，让学生了解物理学中的科学研究的方法。

（2）按照新课标的教学模式示案导学，通过学生的讨论交流、老师的精讲评析、反思拓展让学生达到学会学习、学会合作、学会思考、学会评价的目的。

【情感态度与价值观】

经历守恒量的探究过程和守恒律的实验验证过程，让学生体会守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，提高学生的科学素养。

三.教学重点、难点

【重点】

（1）机械能守恒定律的守恒量的探究；

（2）机械能守恒定律的验证。

【难点】

机械能守恒定律的实验验证。

【难点突破】

本课在设计上采用了由特殊到一般、从定性分析到定量计算的教学策略．通过分组实验，让学生自主探究、分析．同时，借助于多媒体的直观演示，帮助学生理解，并通过《学案》让师生互动、讲练结合，从而突出重点、突破教学难点．

四.教学资源

分组实验：

电火花计时器带有电源和纸带（7个）、小车（7个）、铁架台（7个）、直尺7把、重物（7个）

演示实验：

单摆一套（小钢球、铁架台、细绳），多媒体设备

五.教学流程

六.教学过程

教学环节

（时间）

教学内容与教师活动

学生活动

设计

意图

一、视频引入，感受动能、势能的相互转化

（2分钟）

1.播放视频：

过山车

2.问题设计：

①本章中我们学习了哪几种形式的能？

②你能说说过山车一会通过高处一会通过低处，是什么能发生了转化吗？

③你能举出生活中动能、势能转化的例子吗？

在过山车的动能和重力势能相互转化的过程中，动能和重力势能的总量（机械能）又会如何？

是否存在什么规律？

学生活动1：

观察视频，思考并回答老师提出的问题

由观察过山车运动的精彩视频发现问题，激发探究兴趣。

进行新课

理论探究：

寻找守恒量

（15分钟）

一、理论探究：

寻找守恒量

1.演示实验：

细线悬挂一个小球碰鼻子

演示：

将小球靠近人鼻子静止释放，那么我们来看一看小球是否能再次碰到人的鼻子呢？

虽然重球每次都会十分接近鼻子但是碰不到鼻子，为什么会这样呢？

其中蕴涵着什么规律呢？

（实验时注意次数，因为有阻力的缘故重球摆动的角度会越来越小。

）

2.观察思考：

《教材》P72图4-5-1（a）、（b）,分析动能和势能相互转化的过程中是否存在某种定量的关系？

3.理论探究过程

10：

猜想（动能和势能相互转化的过程中是否存在某种定量的关系？

）

20：

实验感受

（在上一实验的基础上抽象出来的）

把小钢球用细线悬挂起来，把小钢球拉到一定高度释放，让小球摆动，通过实验发现，小球可以摆到跟释放点等高处。

如果用尺在某一点挡住细线，发现小球仍能摆到等高。

〖问题〗小球在摆动的过程中动能和重力势能怎么变化？

小球摆到等高说明什么？

30：

理论探究

情景

（1）

情景

（2）

学生活动2：

感受机械能守恒

1.实验：

细线悬挂一个小球碰鼻，思考为什么碰不到呢？

2.观察图片，寻找守恒量，感受动能与势能的相互转化。

3.再次实验感受：

把小钢球用细线悬挂起来，把小钢球拉到一定高度释放，让小球摆动，通过实验发现，小球可以摆到跟释放点等高处。

如果用尺在某一点挡住细线，发现小球仍能摆到等高。

学生活动3：

将学生分成四个组，由每组的代表根据他们在《学案》上的解答到讲台前去讲。

同时，用投影仪展示其他同学的探究结果并让两组学生讨论，相互评价。

让勇敢的学生自愿来做此实验，这不仅可以体验动能和势能的变化情况，更激起了学生的学习兴趣，使物理学习变得很有趣。

学生通过观察与思考再次感到动能与势能在转化的过程中会满足一定的规律

让学生通过实验来验证自己的猜想是否正确，从而获得成就感，感到物理学习没有那么可怕。

让学生体验理论探究的过程。

一方面可培养思维的发散性、灵活性，另一方面可提高学生对结论的可信度。

而且，我有意让每组同学通过合作学习、相互竞争来激起学生学习的热情。

让他们在竞争中体验到探究的乐趣。

实验验证：

在只有重力做功的情况下系统的机械能是守恒的。

（15分钟）

〖问题〗

通过推导同学们知道了机械能守恒的表达式：

或者：

那同学们是否可以设计一个实验来验证一下这个结论呢？

40：

实验探究

【实验目的】实验验证机械能守恒定律（

）

【实验方案】

⑴需要测定哪些物理量？

（重物质量m、v1、v2、x）

⑵怎么测定？

需要注意哪些问题

方案1：

选取起始点与某一点（如：

o--B段）

O~B段：

位移x2,初速v1=0;

末速度

验证：

W=mgx……………⑴

………⑵

两个表达式的值是否相等。

方案2：

选取任意两点（如：

B--段）

【实验过程】

学生分组实验

……

【数据处理】可能要用到的物理量：

T=0.020s

结论：

在误差允许范围内，只有重力做功的物体系统内，动能和势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变（即：

系统的机械能是守恒的）。

表达式：

或者：

二、系统机械能守恒的条件：

（1）通过上面实验误差的分析可知：

在只有重力做功的情况下，系统机械能守恒。

（2）气垫导轨上的水平弹簧振子，观察振动过程。

由学生讨论振动过程的能量转化和实验结论，结合前面已经探究过的弹力做功与弹性势能的关系，类比重力做功，进行分析。

结论：

机械能守恒的条件是：

只有重力（或者弹簧弹力）做功，系统的机械能守恒。

学生分组、合作讨论实验方案，各个小组总结发言。

（估计可能会有两种方案：

方案1：

选取起始点与某一点;方案2：

选取任意两点

学生活动4：

实验验证机械能守恒定律

两组实验同时进行，哪一组做的又快又好并且误差小。

（两组学生进行竞争）

实验过程……

填好数据并处理

通过实验分析机械能守恒的条件，顺理成章再拓展到弹簧弹力做功的情况。

学生经历猜想、逻辑推理、提出实验方案、实验验证、数据处理等过程让他们体会到科学的学习方法，提高了学生的科学素养，真正培养了他们的探究精神和创新意识。

机械能守恒定律的应用

（6分钟）

三、机械能守恒定律的应用

“活动”：

如图4-5-4所示，将小球从距斜轨底面h高处释放，使其沿竖直的圆形轨道（半径为R）的内侧运动。

1、若

小球能否通过圆形轨道最高点，为什么？

2、若

，小球能否通过圆形轨道最高点，为什么？

3、若

，小球能否一定通过圆形轨道最高点，为什么？

学生活动5：

机械能守恒定律的简单应用

学生分组讨论并竞争看哪一组的学生先做出来。

体会用机械能动能定理解题的优越性。

巩固所学知识并训练学生的思维能力

小结（2分钟）

通过今天这节课的学习同学们学到了哪些知识？

学生活动6：

小结本堂课的收获

归纳知识、整理思路

布置作业

1.教材P75“练习与评价”1、2、3、4

2.动手做一做：

“发展空间”

学生课后独立完成

巩固、落实

七.板书

课题：

机械能守恒定律

一、探究守衡量

（1）理论探究

（2）实验探究

二、机械能守恒定律

1．内容：

在只有重力、弹力做功情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

2．表达式：

（1）初、末态机械能相等

或EP1+EK1=EP2+EK2

注：

需选取参考平面。

（2）动能的变化量与势能的变化量相等

条件：

只有重力、弹力做功.

一、动能定理

1.理论探究：

合外力做功与物体动能变化的关系是什么呢？

2，实验验证：

结论：

在误差范围内，恒定外力对物体做的功等于它动能的改变量。

（进一步）动能定理：

合外力所做的功等于物体动能的变化。

表达式：

W合=

二、动能定理的简单应用：