高中物理人教版第七章機械能守恒定律機械能守恒定律 名師獲獎

人民教育出版社新課標教材必修二第七章第八節(jié)《機械能守恒定律》教學設計江蘇省運河中學王海軍2023-6-28《機械能守恒定律》教學設計江蘇省運河中學王海軍教材依據：人民教育出版社新課標教材必修二第七章第八節(jié)學情分析通過前幾節(jié)課內容的學習，學生知道了重力做功會引起重力勢能的變化，彈簧的彈力做功將使勢能發(fā)生變化，合外力的功將引起物體動能的變化，使學生對于曾在初中階段學過的一些定性的東西逐漸找到了定量方面的聯(lián)系，對功能關系的認識加深了，也萌發(fā)了繼續(xù)探究的興趣。設計思路：通過演示實驗激發(fā)學生興趣，讓學生觀察能量間的相互轉化，然后引入機械能的概念。物理來源于生活，引導學生起回憶生活中動能、重力勢能和彈性勢能相互轉化的例子。在回憶過程中教師提出疑問，三種能量在相互轉化過程中是否遵循某種特殊的規(guī)律，然后讓學生通過分組實驗尋找守恒量，并對實驗過程進行不斷地改進，確立自己的猜想。在猜想的基礎之上，引導學生通過理論推導的方式得出機械能守恒定律。通過兩道例題鞏固機械能守恒定律，強化守恒條件的判斷及解題步驟。設計說明：本節(jié)課僅僅圍繞教學重難點，層層深入，注重物理科學以實驗為基礎的特點，運用實驗的方法讓學生觀察、思考，給學生創(chuàng)設有利于學習的問題情境。設計始終貫徹了探究學習、合作學習方式的運用，通過教師指導下的全程自主學習，落實學生學習的主體地位，以自主學、合作學、質疑學、“講出來”、“教別人”的學習方式，邊學邊講，調動學生主動、自主學習的積極性，提高學生課堂教學的參與度、問題探討的深度。在教學過程中體現了新課程教學目標中的過程與方法，情感態(tài)度與價值觀的重視，讓學生體會了物理學規(guī)律的建立過程和方法，重視了物理思想和研究方法的教育。教學流程：推導I推導I學生演繹開始預習檢查創(chuàng)設情境，情景引入學生回答學生觀察思考機械能的概念動能和勢能可以相互轉化推導題2學生演繹教師點評并總結機械能守恒的條件機械能守恒定律解決物理問題全課總結及作業(yè)布置結束學生自主探究一、學習目標：（1）知道機械能的各種形式，能夠分析動能、勢能（包括彈性勢能）之間的相互轉化問題。（2）能夠根據動能定理和重力做功與重力勢能變化的關系，推導出機械能守恒定律（3）會根據機械能守恒條件判斷機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律解決有關問題。（4）能從能量轉化的角度理解機械能守恒的條件，領會運用機械能守恒定律解決問題的優(yōu)越性。二、教學重點學習推導機械能守恒定律，理解機械能守恒定律的含義，明確機械能守恒定律的條件，并運用機械能守恒定律解決實際問題。三、教學難點理解機械能守恒定律的內容及條件，進一步分析物體系統(tǒng)內所具有的機械能，判斷研究對象在所經歷過程中機械能是否守恒。四、教學資源人民教育出版社配套教材資源、DIS實驗、細線、擺球、鐵架臺、多媒體、PPT等五、教學過程導入新課師生互動一教師：各位同學，課前讓我們一起來欣賞一個小實驗，請大家注意觀察：教師先介紹實驗器材，然后做實驗教師：如果我將圓筒從斜面上滾下，會出現什么情況？學生：會從桌面上掉下來教師做實驗，學生觀察后發(fā)聲“啊”，怎么會這樣教師：為什么會這樣呢？教師先設問，然后將過程分解，過程1：圓筒在斜面上向下運動，重力做什么功？什么能向什么能轉化？過程2：停下來后為什么還能再次運動起來？學生：猜想原因教師：除掉圓筒外殼，顯示出內部結構？鞏固舊知識，引入機械能的概念。教師：我們今天所要研究的就是這三種不同形式的能量之間相互轉化相互轉化的規(guī)律教師板書：機械能守恒定律（設計說明：良好的開端是成功的一半，通過實驗激發(fā)學生的求知欲，課的第一錘要敲在學生的心靈上，激發(fā)起他們思維的火花，或像磁石一樣把學生牢牢地吸引住。）新課教學之師生互動二教師：物理來源于生活，像這樣三種能量相互轉化的例子，生活中還有很多，大家想一想還有哪些？學生甲：在云龍湖小南湖景區(qū)我看到瀑布下落過程勢能向動能轉化學生乙：蕩秋千的時候，動能和重力勢能之間相互轉化學生丙：游樂園里面的過山車動能和勢能之間相互轉化學生?。簱螚U跳過程，重力勢能、彈性勢能和動能間相互轉化（俄羅斯撐桿跳皇后----伊辛巴耶娃）教師：很好，今天課堂上老師也給您們提供了一些實驗器材，讓大家親自體會一下這三種能量間的轉化，但是，在體會過程中老師要交給大家一些任務。教師：出示任務單（設計說明：讓學生感受物理從生活中來，從學生熟悉的生活背景導入，讓學生感受物理無處不在，能提高學生親近物理的熱情誘發(fā)學習動機。）新課教學之師生互動三任務：體驗三種能量間的相互轉化，尋找運動過程中的守恒量讓小球或者滑片從某位置釋放，然后分析過程中（1）重力、彈力做功及各種能量轉化情況（2）是否能夠再次回到原來的高度或者位置。（3）可能保持不變的量是什么？并結合手邊的實驗器材進行實驗，實驗完畢分組匯報（設計說明：讓學生親自動手操作，體驗試驗過程，培養(yǎng)學生自主探究能力，在實驗過程中學生之間相互協(xié)作，培養(yǎng)學生合作學習能力。）教師引導學生繼續(xù)深入思考教師：對于實驗過程和結論同學們有什么可以質疑的地方嗎？學生：在實驗過程中選取不同位置釋放并多次實驗教師：僅僅取不同位置釋放還是不夠的，我們要說明能量間的轉化過程中存在不變量，就要在小球運動過程中取不同位置進行探究，這節(jié)課我們就一起來通過DIS實驗來取小球向下擺動過程中的A、B、C、D不同點進行研究。教師進行DIS實驗演示，裝置如下師生合作取不同點進行研究，數據分析如下：教師：請大家分析過程中為什么機械能不相等，為什么向下擺動過程中機械能越來越?。繉W生討論：討論后，教師引導學生回答，因為要客服摩擦力做功，越是向下客服摩擦力做功越多機械能越小。（設計說明：利用DIS實驗可以直觀快速地獲取數據，還可以激發(fā)學生對于物理學習的興趣，調動學生學習物理的積極性）教師：回答的非常好，看來摩擦力做功動能和勢能的總和不守恒，我們來做一個對比試驗看看是不是這樣？教師分別用小金屬球、乒乓球分別做擺動試驗。教師提問：看到什么現象？說明什么問題？學生：金屬球可以回到等高位置，乒乓球不能，說明有阻力做功，動能和勢能的總和不守恒（設計說明：教師再次提出問題，再次掀起討論的高潮）教師：如果只有重力和彈力做功情況如何？教師：出示任務新課教學之師生互動四教師通過PPT出示任務單任務：理論探究動能和勢能轉化的守恒量初動能為Ek1，質量為m的小球從光滑曲面高度為h1的A點下落，運動到高度為h2的B點時，動能變?yōu)镋k2，忽略阻力求：（1）小球從A點下落至B過程中，重力做的功；（2）初末狀態(tài)小球機械能的關系。學生黑板上完成如圖所示，光滑水平面上質量m為一小球在彈力作用下從A向B運動，已知小球A點動能為Ek1，彈簧彈性勢能為EP1，運動到B動能變?yōu)镋k2，彈簧彈性勢能變?yōu)镋P2，忽略阻力，求：（1）小球從A點至B過程中，彈力做的功；（2）小球和彈簧初末狀態(tài)機械能的關系學生黑板上完成（設計說明：通過以上兩個問題，培養(yǎng)學生理論探究的能力，讓學生運用已有物理知識探究未知的規(guī)律）由此可以得出結論：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內，動能與勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。這叫做機械能守恒定律。它是力學中一條重要定律，是普遍的能量守恒定律的一種特殊情況。研究對象應該是：物體系統(tǒng)守恒的條件是：（1）只有重力或彈力做功做功的角度教師：是不是只受重力和彈力？(2)受其它力，但是不做功；或者其它力做功代數和為零（3）只有動能、重力勢能和彈性勢能之間的相互轉化）能量轉化的角度表達式：（設計說明：勢能是相互作用的物體系統(tǒng)所共有的，同樣機械能也應該是物體系統(tǒng)所共有的，在中學物理教學中，不必過分強調這一點，平時我們所說的物體機械能，可以理解為是對物體系統(tǒng)所具有的機械能的一種簡便而通俗的說法。）新課教學之師生互動五任務：小組討論展示交流例題1：分析下列實例中，機械能守恒的有B跳傘運動員從空中勻速下落過程物體做平拋運動（忽略阻力）物體在細線拉力作用下沿著光滑斜面上滑過程物體以5m/s2的加速度豎直向下做直線運動例題2：把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，擺長為l，最大偏角為。如果阻力可以忽略，小球運動到最低位置時的速度是多大？（設計說明：通過例題1鞏固學生對守恒條件的理解，通過例題2鞏固學生對應用機械能守恒定律解決問題，并引導學生總結解題步驟。）教師引導學生總結解題步驟：受力分析，判斷是否符合機械能守恒定律的條件—（只有重力或系統(tǒng)內彈力做功）選取零勢能參考面，列出初、末狀態(tài)的機械能根據機械能守恒定律列出等式求解新課教學之師生互動六拓展訓練若小球擺到最低點時候細繩斷裂，小球水平以速度v飛出時離地面的高度為h，則小球落地時的速度多大？討論能否用機械能守恒定律求出繩斷裂后小球從飛出到落地經過的時間和落地的速度方向呢？（設計說明：通過拓展思考，引導學生深入思考規(guī)律的優(yōu)越性和不足之處，將討論引入深處。）學生總結規(guī)律的優(yōu)缺點：1．機械能守恒定律不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓運動定律方便；2．應用機械能守恒定律解決問題，只需要考慮運動的始末狀態(tài)，不必考慮兩個狀態(tài)之間過程的細節(jié)。3．如果直接用牛頓運動定律解決問題，往往要分析過程中各個力的作用，而這些力往往又是變化的，因此一些難以用牛頓運動定律解決的問題，應用機械能守恒定律則易于解決。處理多個物體組成的物體系統(tǒng)，用機械能守恒定律比較方便但它無法解決涉及時間和有矢量計算的問題，說明用機械能守恒定律解題也有局限性。布置作業(yè)課后習題3、4反思：（1）本節(jié)課按照“情景——探究一一應用”的模式展開，具體做法是：引導和提出要探究的問題后，先讓學生做出猜測，之后通過演示實驗進行檢驗，在實驗數據分析的基礎上，再讓學生進一步做出推導出機械能守恒定律。

（2）本節(jié)課充分