能量守恒定律教學(xué)設(shè)計

1、能量守恒定律教學(xué)設(shè)計一學(xué)習(xí)任務(wù)分析1教材的地位和作用能量守恒定律是自然界普遍規(guī)律，它是不僅是解決力學(xué)問題的金鑰匙之一，同時它也統(tǒng)領(lǐng)了整個高中物理力，熱，電，光，原等各個章節(jié)。學(xué)了這章的知識，對于變力等問題就有了解決的方法和手段。學(xué)了這章的知識，學(xué)生解決物理問題的思維方法也要開闊，對物理問題即要從力和運動的角度分析，還要從功和能關(guān)系的分析。2教學(xué)重點和難點：1機械能守恒定律是本章教學(xué)的重點內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機械能；能夠應(yīng)用機械能守恒定律解決有關(guān)問題。2能否正確選用機械能守恒定律解決問題是本節(jié)學(xué)習(xí)的另一難點。通過本節(jié)學(xué)習(xí)應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)

2、識到，從功和能的角度分析、解決問題是物理學(xué)的重要方法之一；同時進一步明確，在對問題作具體分析的條件下，要能夠正確選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律分析、處理問題。二學(xué)習(xí)者情況分析在學(xué)習(xí)這一內(nèi)容之前，所教的學(xué)生已知道功，能，動能，勢能，重力勢等概念。掌握了重力能變化與重力功的關(guān)系，合外力功與動能變化的關(guān)系等規(guī)律；會計算恒力的功，會用動能定理計算變力的功，會用動能定理計算描述變速運動的物理量。在能力方面已近學(xué)過許多物理規(guī)律的推導(dǎo)，具有一定的演繹推理能力。經(jīng)過以往的多媒體教學(xué)，他們比較熟悉和習(xí)慣用計算機課件上課的方式.學(xué)生對物理學(xué)的研究方法已有一定的了解，在自主學(xué)習(xí)、合作探究等方面的能力有了一定提高。在非智力因素方

3、面，學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動，對學(xué)習(xí)物理有較濃厚興趣；有較強的好奇心和求知欲，樂于探究自然界的奧秘；敢于堅持正確觀點，勇于修正錯誤；喜歡和同齡人一起學(xué)習(xí)，有將自己的見解與他人交流的愿望，具有團隊精神。三教學(xué)目標(biāo)分析1知識與技能：通過實驗?zāi)茯炞C機械能守恒定律。理解機械能守恒定律。會用機械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題。 了解自然界中存在多種形式的能量。知道能量守恒定律是最基本，最普遍的自然規(guī)律之一。2過程與方法：讓學(xué)生通過已有日常生活和實踐中的能量轉(zhuǎn)化的經(jīng)歷，提出如何驗證能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。接著讓學(xué)生設(shè)計驗證性實驗，體會驗證性實驗的探究過程。在探究過程中，滲透科學(xué)研究方法，知道影響實驗的有關(guān)因素并

4、加以控制，例如各種阻力。會紀(jì)錄，分析和處理數(shù)據(jù)。討論實驗得出的結(jié)論以及如何減小實驗誤差。從理論上推導(dǎo)機械能守恒定律。學(xué)會用已掌握的規(guī)律推導(dǎo)新的規(guī)律，培養(yǎng)推理論證的能力。會由重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化和守恒推論出各種能量間的轉(zhuǎn)化與守恒，即會從個性特征抽象出共性特征。3情感、態(tài)度、價值觀：通過學(xué)生之間的討論、交流與協(xié)作探究，培養(yǎng)團隊合作精神。讓學(xué)生在探究過程中體驗科學(xué)研究問題的樂趣，增進學(xué)習(xí)物理的情感。讓學(xué)生感悟能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在物理學(xué)中，在自然科學(xué)中的重要地位。感悟能的轉(zhuǎn)化與守恒定律為不同學(xué)科的溝通與聯(lián)系提供了橋梁。四教材處理與教學(xué)策略在教材處理上把能量守恒定律分為兩個學(xué)時。第一學(xué)時主要的任務(wù)是：理

5、論探究 只在重力作用和只在彈力作用下物體運動過程機械能守恒；第二學(xué)時主要的任務(wù)是：驗證性實驗與探究性實驗。驗證實驗即驗證第一課的理論推導(dǎo)結(jié)果，探究性實驗則探究不同阻力下的物體運動過程機械能是否守恒。進而總結(jié)能量守恒定律。本節(jié)課是第一學(xué)時，主要采用以下的教學(xué)策略：1自主學(xué)習(xí)與合作探究學(xué)生兩人一組實驗，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中，通過對認(rèn)知活動進行自我監(jiān)控，并及時作出相應(yīng)的調(diào)整。在理論推導(dǎo)機械能轉(zhuǎn)化與守恒的活動中，要求各學(xué)習(xí)組用不同的方法，例如小球自由落體，斜面小車，阿武德機等來推導(dǎo)。這樣可以知識互補，互相學(xué)習(xí)，交流合作，讓不同層次的學(xué)生都能有所作為，有所收獲。提倡小組間的合作探究與對比，在對比中提出問題

6、，分析問題，解決問題，完善結(jié)果。五教學(xué)器材教學(xué)設(shè)備：多媒體教室、麥克斯韋滾擺、單擺和彈簧振子，課件六教學(xué)過程設(shè)計（一）創(chuàng)設(shè)情景、引入新課1.結(jié)合復(fù)習(xí)引入新課。前面我們學(xué)習(xí)了動能、勢能和機械能的知識。在初中學(xué)習(xí)時我們就了解到，在一定條件下，物體的動能與勢能（包括重力勢能和彈性勢能）可以相互轉(zhuǎn)化，下面我們觀察演示實驗中物體動能與勢能轉(zhuǎn)化的情況。2.演示實驗。依次演示麥克斯韋滾擺、單擺和彈簧振子，提醒學(xué)生注意觀察物體運動中動能、勢能的變化情況。通過觀察演示實驗，學(xué)生回答物體運動中動能、勢能變化情況，教師小結(jié)：物體運動過程中，隨動能增大，物體的勢能減小；反之，隨動能減小，物體的勢能增大。多媒體課件：物

7、體在不同的力學(xué)條件下的運動提出問題：上述運動過程中，物體的機械能是否變化呢？這是我們本節(jié)要探究的主要內(nèi)容。（二）分組理論探究機械能守恒教師提出以下幾種情景：1只有重力對物體做功時物體的機械能情景1：質(zhì)量為m的物體自由下落過程中，經(jīng)過高度h1的A處速度為v1，下落至高度h2的B處速度為v2，不計空氣阻力，分析由h1下落到h2過程中機械能的變化（引導(dǎo)學(xué)生思考分析）。情景2；從傾角為的光滑斜面上滑下的小車，經(jīng)過A點時速度為Va，下滑位移S，到達B點速度為Vb。分析此過程機械能的變化.2彈簧和物體組成的系統(tǒng)的機械能.情景3.以彈簧振子為例（未講振動，不必給出彈簧振子名稱，只需講清系統(tǒng)特點即可），簡要分

8、析系統(tǒng)勢能與動能的轉(zhuǎn)化。教師要求與啟發(fā)：要求學(xué)習(xí)小組選擇一個情景，用學(xué)過的動能定理，重力的功與重力勢能變化的關(guān)系，對以上前兩種情景，定量寫出物體經(jīng)歷的過程前后的機械能E1和E2，看機械能變化了沒有，存在什么關(guān)系。第三種情景要求定性分析。（三）學(xué)習(xí)小組理論探究結(jié)果展示與討論。情景1小組理論探究結(jié)果展示的內(nèi)容：根據(jù)動能定理，有 下落過程中重力對物體做功，重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢能的變化量。取地面為參考平面，有WGmgh1-mgh2 由以上兩式可以得到 情景2小組理論探究結(jié)果展示的內(nèi)容：下滑過程中重力對物體做功，重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢能的變化量。取B點重力勢能為零，有 根據(jù)動能定理，有

9、 提出問題：上述結(jié)論是否具有普遍意義呢？（作為課后作業(yè)，請同學(xué)們課后進一步分析物體做平拋和豎直上拋運動時的情況。）學(xué)生討論：上述兩個表達式說明了什么？討論后、學(xué)習(xí)小組代表回答。代表甲：在表達式中等號左邊是物體在A處的機械能，等號右邊是物體在B處的機械能，該表達式說明：物體在下落過程中，物體的機械能總量不變。 代表乙：對于表達式，重力做的功等于動能的增量，也等于重力勢能的減少量。該表達式說明：物體在下滑過程中，重力勢能的減少量等于動能的增量。物體的機械能總量不變。教師總結(jié)：用EK1和EK2表示物體的初動能和末動能，用EP1和EP2分別表示物體在初位置的重力勢能和末位置的重力勢能，則得到：EK1+

10、EP1=EK2+EP2，也就是初位置的機械能等于末位置的機械能，即機械能是守恒的。（四）學(xué)習(xí)小組討論機械能守恒的條件：教師引導(dǎo)學(xué)生思考：在推導(dǎo)中我們以物體做自由落體和斜面小車為例進行的，上述二種運動有什么相同和不同之處？從上述兩種運動中，你能猜想一下：機械能在什么情況下守恒？在引導(dǎo)學(xué)生會回答認(rèn)識，不同之處是物體運動受力不同，自由落體運動是只受重力作用，而斜面小車還受支持力作用。相同點是在上述兩種運動中物體只有重力做功，支持力不做功。教師再要求學(xué)生猜想并分析：機械能在什么情況下守恒？學(xué)生在猜想過程中教師提示：重力做功只會使動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能總量不變。除了重力之外其它力做功又會怎樣呢？學(xué)生

11、舉例分析。例如，汽車加速上坡，子彈打進木塊。前者合外力的功為正機械能增加，后者摩擦力做功機械能減少。最后教師總結(jié)：通過上述分析，我們得到：在只有重力做功，其它外力不做功或其它外力做功的代數(shù)和為零的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，這個結(jié)論叫機械能守恒定律。為了回答情景3和完善機械能守恒的條件教師演示并討論：放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小球彈出去，在這個過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？類比地，你能得到在這個過程中機械能守恒的條件嗎？引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識在小球被彈簧彈出的過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能。類比得到：如果有彈力做功，動能和彈性勢能之和保持不變，即機械能守

12、恒。這樣就得到機械能守恒的條件：物體在只有重力和彈簧的彈力作用下，勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，機械能保持不變。（五）回顧總結(jié) 深化認(rèn)識教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課的理論探究過程，以及探究過程中使用的物理思想和方法：即用已學(xué)的規(guī)律探究和發(fā)現(xiàn)新的物理規(guī)律；歸納總結(jié)這節(jié)課的知識要點；讓學(xué)生提出自己在理論探究學(xué)習(xí)中存在的疑問，教師答疑，以鞏固和深化知識。教學(xué)情景預(yù)測 學(xué)生可能遇到的困難1。不懂得從已學(xué)過的物理規(guī)律來推導(dǎo)新的物理規(guī)律。教師可以這樣啟發(fā)：對研究對象經(jīng)歷的過程用重力勢能與重力功德關(guān)系列一式；再用動能定理列一式。學(xué)生可能遇到的困難2，不懂得應(yīng)用運動學(xué)來整理表達式而得出結(jié)論。教師提示：告訴學(xué)生明確目的，即探究

13、過程“物體的機械能是否變化”，要把過程機械能的變化寫出來，并用已知的，相同的，可比的量來表示。教學(xué)過程提醒：在學(xué)生交流討論推導(dǎo)結(jié)論過程，要有較充分的時間讓他們對另一種推導(dǎo)方法進行交流學(xué)習(xí)，各對比組闡述自己的觀點，方法，思路。以達到相互學(xué)習(xí)，開闊思路的目的。同時應(yīng)注意有些學(xué)生可能有別的方法，要鼓勵和認(rèn)真對待，在課堂時間不足的情況下，可在課外指導(dǎo)學(xué)生去探究。七本設(shè)計主要特點：1本節(jié)課教學(xué)設(shè)計注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程的理論探究，體現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生推理和應(yīng)用知識的能力。筆者始終認(rèn)為探究有兩方面：實驗探究和理論探究，兩者缺一不可。2本節(jié)課把能量守恒定律分為兩個課時，第一課時側(cè)重理論探究，第二課時則為實驗探究。第二節(jié)課的實驗，既有上課