高中物理机械能守恒定律教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

高中物理机械能守恒定律教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

《高中物理机械能守恒定律教学设计学情分析教材分析课后反思.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理机械能守恒定律教学设计学情分析教材分析课后反思.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中物理机械能守恒定律教学设计学情分析教材分析课后反思

机械能守恒定律——教学设计

一、知识回顾

进一步理解功是能量转化的量度。

请学生写出以下功功能关系

1.动能定理：

2.重力做功与重力势能变化的关系：

3.弹力做功与弹性势能变化的关系：

二、导入新课

1、提出课题—机械能守恒定律。

（板书）

2、力做功的过程也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，物体的动能和势能总和称为机械能，例举：

通过重力或弹力做功，动能与势能相互转化。

（展示图片和视频）

……

学生描述分析上述各个过程中能量转换及重力、弹力做功的情况，体会守恒量的存在。

【实验1】钢球用细绳悬起，请一同学靠近，将钢球偏至同学鼻子处释放，摆回时，观察该同学反应，并让学生分析会不会碰到鼻子。

三、新课教学

1、探究守恒量

【实验2】将小钢球用细线悬挂一端固定在的小黑板上部，让小球摆动，通过实验发现，小球可以摆到跟释放点等高处，再用一钉子固定在小黑板上某点挡住细线，再观察，发现仍等高。

引导学生讨论探究摆动中能量转换，分析实验现象所展示的能量转化特点，实验1和实验2中小球在摆动过程中通过重力做功，势能与动能互相转换：

重力做正功，重力势能减少，动能增加；

重力做负功，重力势能增加，动能减少。

【设问】小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？

重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变。

引导学生从以下几方面分析1.小球受哪些力作用？

2.哪些力对小球做功3.猜动能+势能=恒量？

4.什么条件机械能守恒？

2、探究规律，并找出机械能不变的条件。

提出研究方法：

在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。

对以下四种运动进行功能转化分析找出共同点。

（1）只受重力作用分析

情景1：

如图所示，质量为m的物体在空中自由落体运动，当物体距离地面高度为h1的A点时，物体的速度为v1，当物体距离地面高度为h2的B点时，物体的速度为v2。

试分析:

①在运动过程中物体受哪些力，有哪些力做功，并用两种方法求解所做的功。

②下落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。

【共同分析讨论】

A点到B点，WG=

mv22-

mv12=EK2-EK1

由重力做功和重力势能变化的关系有

WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2

得到EK2-EK1=EP1-EP2

移项后，得EP1+EK1=EP2+EK2①

即E1=E2

【结论】物体在运动过程中，动能和势能之和即总的机械能保持不变，即机械能守恒。

（2）只有重力做功分析

情景2:

如图所示，质量为m的小球，以速度v1从光滑圆弧轨道的A点下滑，当滑至最低点B时，物体的速度为v2，已知A点距离地面的高度为h1，B点距离地面的高度为h2。

分析:

①在运动过程中物体受哪些力，有哪些力做功，并用两种方法求解所做的功。

②下落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。

【共同分析讨论】

由于圆弧轨道光滑，小球在A到B的过程中只受到重力和弹力的作用，而弹力的方向与速度方向垂直，因此，在此过程中只有重力做功。

A点到B点，WG=

mv22-

mv12=EK2-EK1

由重力做功和重力势能变化的关系有

WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2

得到EK2-EK1=EP1-EP2

移项后，得EP1+EK1=EP2+EK2

即E1=E2

【总结】通过对以上两种情景的分析我们得到这样的结论：

物体在只有重力做功的系统内，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。

（3）只有弹力做功分析

提出问题：

势能包括重力势能和弹性势能，只有弹力做功时，机械能与守恒吗？

【动画模拟演示】水平弹簧振子，观察振动过程。

【问题】小球在和弹簧组成的系统中运动，哪些能量之间发生了转化（学生讨论回答）

【情景3】如图所示，弹簧的一端固定，另一端连有一质量为m的小球，小球的套在光滑的金属杆上，现将小球水平向右拉离一段距离，然后放手，当小球运动到伸长△x1时，速度为v1，当小球运动到伸长△x2时，速度为v2。

①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，进行分析弹簧对小球做的功。

②通过上节课学的动能定理分析弹力对小球做的功。

（学生思考，回答）

【共同分析讨论】

根据弹力做功与弹性势能的变化关系：

得到：

根据动能定理得：

上述过程都是弹力做功的表达式，因此两式相等，变形后得到：

即：

E1=E2

【结论】物体在只有弹力做功的系统内，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。

3、机械能守恒定律的内容和条件

（1）内容：

在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

（2）公式：

EP1+EK1=EP2+EK2（E1=E2）（板书）

（3）条件：

系统内只有重力（或弹力）做功。

思考“只有重力（或弹力）做功”是否就是物体只受重力（或弹力）的作用？

引导学生分析，加深对“只有重力（或弹力）做功”的理解：

“只有重力（或弹力）做功”并不是物体只受重力（或弹力）的作用。

这句话包含以下情况：

①物体只受重力（或弹力）作用，且做功。

②物体除了受重力（或弹力）作用外，还受到其他力的作用，但其他力对物体不做功。

③物体除了受重力（或弹力）作用外，还受到其他力的作用，其他力也做功，但其他力对物体所做功的代数和为零。

例题分析

例1：

分析下列情况下机械能是否守恒，并说明理由

A．跳伞运动员从空中匀速下落过程

B．物体以8m/s2在空中下落过程

C．物体作平抛运动过程

D．物体在重力作用下沿光滑斜面上滑过程

例2：

下列情况中，物体的机械能有可能不变的是

A．物体所受合外力为零，重力对物体做正功

B．物体所受合外力为零，重力对物体做负功

C．物体以5m/s2的加速度做直线运动

D．物体以不变的速率在竖直平面内做曲线运动

【点评】上述两个例题是在具体的情景中判断机械能受否守恒。

我们判断机械能守恒可以从机械能守恒的条件去判断，利用守恒条件判断的重要依据是分析在物体运动过程中受否受到其他力的作用，其他力是否做功。

当然还可以从机械能的表达式去进行判断，例如例题1中的A选项，运动员匀速下落，动能不变，但重力势能减小，因此机械能不变。

例题3:

把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为L，最大偏角为θ。

小球运动到最低位置时的速度是多大？

解：

对球受力分析。

绳的拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒取最低点的重力势能为0

最高点：

最低点：

由机械能守恒得：

所以：

归结结题步骤

（1）选取研究对象（物体或系统）

（2）对研究对象受力分析，判断机械能是否守恒。

（3）恰当选取参考平面，确定研究对象初状态和末状态的机械能。

（4）利用机械能守恒定律列方程，求解。

四、小结，布置作业

例题拓展：

若小球摆到最低点时绳子断裂，小球水平飞出时的离地高度为H，则

1.从飞出到落地的时间?

2.小球落地时的速度多大？

3.落地的速度方向？

五、教后反思

1、能够很好地引导学生举例说明动能与重力势能之间的转化和动能与弹性势能之间的转化，并分析在能的转化过程中什么力做功，什么力不做功。

2、利用单摆做的鼻尖实验观察学生的生理反应的演示试验设计很成功，学生很快就能进入这节课的主题。

3、能较好地引导学生在只有重力做功以及只有重力做功的情况下，利用动能定理推导出机械能守恒定律的数学表达式，并初步理解机械能守恒的物理意义及定律成立的条件。

4、在讲解只有弹簧弹力做功的系统内机械能守恒的数学表达式时，学生的理解相比较在只有重力做功的系统内机械能守恒的数学表达式困难。

5、在进行课堂练习时，学生回答问题积极，教学反馈及时，但学生齐答的时间较多，个别发言较少。

机械能守恒定律——学情分析

通过前几节内容的学习，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功将使弹性势能发生变化，合外力的功将引起物体动能的变化。

使学生看到曾在初中阶段学过的一些定性的东西逐渐找到了定量方面的联系，对功能关系的认识加深了，也萌发了继续探究的兴趣。

那么，在动能，重力势能和弹性势能都参与转化的过程中，情况又将如何呢？

这是学生急待解决的问题，机械能守恒定律的建立已经到了“水到渠成”的时候了。

从知识发展的线索来看，本节内容，既是对前面几节内容的总结，也是对能量守恒定律的铺垫。

通过本节内容的学习，学生对功是能量变化的量度会有更加深刻地理解，也为从不同角度处理力学问题提供了良好的途径。

本节内容是本章的重点内容。

通过学习，学生不难掌握机械能守恒的表达式和运用机械能守恒定律求解比较简单的问题，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定困难，因此，对机械能守恒定律条件的理解是本节内容的难点。

机械能守恒定律-效果分析

本节课通过摆动这一演示实验，摆球总能摆到同一高度这一现象，给学生直观的认识，让学生对能的转化有了初步认识，然后对动能和势能的转化关系进行猜想，为定量探究打下基础.引导学生通过具体情境的设置来推导机械能守恒定律的表达式，探究过程中，激发、鼓励学生大胆思考，开发学生的创造潜能，启发学生思维，使学生参与到教与学的活动中去.对守恒条件的教学，本教学设计采用了逐步引导的方法，引导学生向守恒条件步步靠拢，最后师生共同总结，具体展示了守恒定律的发现过程，有助于探究过程方法的学习.

教学设计最后通过具体的例题讲解与课堂训练，对本节内容进行巩固加深，收到良好效果。

对于机械能守恒条件的应用还是不能清晰的把握。

特别是多物体多过程问题，不能准确判断机械能是否守恒。

机械能守恒定律-教材分析

《机械能守恒定律》是人教版高中物理必修2第七章第8节的内容，能量守恒是物理学家追求的目标，机械能守恒定律是普遍的你能量的守恒定律的一种特殊情况，教材通过“做一做”小实验展示了与探究守恒量的关系。

机械能守恒定律一节内容与本章各界内容有紧密练习，是全章知识链中重要的一环，是对功能关系的进一步认识。

守恒思想的建立为今后学习动量守恒、电荷守恒打下基础。

通过前几节内容的学习，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功将使弹性势能发生变化，合外力的功将引起物体动能的变化。

那么，在动能、重力势能和弹性势能都参与转化的过程中，情况又如何呢？

这是学生急待解决的问题。

本节内容是本章重点内容。

通过学习，学生不难掌握机械能守恒的表达式和运用机械能守恒定律求解比较简单地问题，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定困难，因此对机械能守恒定律条件的理解是本节教学的难点。

评测练习

1.下列说法正确的是（）（多选）

A.作匀速直线运动的物体机械能一定守恒；

B.做变速运动的物体机械能可能守恒；

C.若重力不做功，则机械能一定不守恒；

D.做匀变速直线运动的物体机械能一定守恒。

2.一个人把重物加速上举到某一高度，下列说法正确的是（）

A、物体所受的合外力对它做的功等于物体机械能的增量。

B、物体所受合外力做的功等于它动能的增量。

C、人对物体做的功和重力对物体做的功的代数合等于物体机械能的增量。

D、克服重力做的功等于物体重力势能的增量。

3、如图，一轻质弹簧的一端固定于O点，另一端系一重物，将小球从与悬点O在同一水平面且弹簧处于原长的位置A点无初速释放，让它自由摆下。

不计空气阻力，在小球由A点向最低点B的运动过程中：

（）

A.小球的重力势能减少

B.小球的机械能增加

C.小球的机械能不变

D.小球的机械能减少

4.如图，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到最大高度的过程中，下列说法正确的是（）

A、子弹的机械能守恒。

B、木块的机械能守恒。

C、子弹和木块的总机械能守恒。

D、以上说法都不对

5.如图所示，斜面置于光滑的水平面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑的过程中，下列说法正确的是（）

A、物体的重力势能减少，动能增加。

B、斜面的机械能不变。

C、斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功。

D、物体和斜面组成的系统机械能守恒。

6.如图，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中（）

A.小球和弹簧总机械能守恒

B.小球的重力势能随时间均匀减少

C.小球在b点时动能最大

D.到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

7.质量均为m的物体A、B分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为30度的斜面顶端的定滑轮上，斜面固定在水平地面上，开始时把物体B拉到斜面底端，这时A离地面的高度是0.8米。

若摩擦力不计，从静止开始放手让他们运动。

求：

（1）物体A着地时的速度的大小。

（2）物体A着地后物体B沿斜面上滑的最大距离。

机械守恒定律——课后反思

1、动能和势能能够相互转化，转化过程中某一物理量是守恒的，这一点学生易接受。

通过举例能够很好地引导学生说明动能与重力势能之间的转化和动能与弹性势能之间的转化，并分析在能的转化过程中什么力做功，什么力不做功。

但是部分学生对于能量为什么会转化，或者说能量转化的量度是功仍然不太理解。

2、利用单摆做的鼻尖实验观察学生的生理反应的演示试验设计很成功，学生很快就能进入这节课的主题。

3、能较好地引导学生在只有重力做功以及只有重力做功的情况下，利用动能定理推导出机械能守恒定律的数学表达式，并初步理解机械能守恒的物理意义及定律成立的条件。

4、在讲解只有弹簧弹力做功的系统内机械能守恒的数学表达式时，学生的理解相比较在只有重力做功的系统内机械能守恒的数学表达式困难。

5、在进行课堂练习时，学生回答问题积极，教学反馈及时，但学生齐答的时间较多，个别发言较少。

机械能守恒定律——课标分析

机械能守恒定律是本章教学的重点内容，重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题.进而利用动能定理推导出机械能守恒定律的表达式.

教学重点

1.机械能守恒的条件.

2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出数学表达式.

教学难点

1.判断机械能是否守恒.

2.灵活运用机械能守恒定律解决问题.

课时安排

1课时

三维目标

知识与技能

1.理解动能与势能的相互转化.

2.掌握机械能守恒定律的表达式.

过程与方法

经过机械能守恒定律的实际应用，进一步理解机械能守恒的条件.

情感态度与价值观

培养理论联系实际的思想，通过规律、理论的学习，培养学以致用的思想.