2024-2025學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系教案 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律6實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系教案新人教版必修2學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級授課地點(diǎn)教具課程基本信息1.課程名稱：高中物理實(shí)驗(yàn)課——探究功與速度變化的關(guān)系

2.教學(xué)年級和班級：高二年級一班

3.授課時(shí)間：2024年10月10日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘

二、教學(xué)內(nèi)容

1.課程背景：學(xué)生在學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系，加深對機(jī)械能守恒定律的理解。

2.課程目標(biāo)：

（1）讓學(xué)生掌握功的概念和計(jì)算方法。

（2）讓學(xué)生理解速度的變化與功的關(guān)系。

（3）培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)、觀察分析問題的能力。

三、教學(xué)過程

1.導(dǎo)入：回顧機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考功與速度變化的關(guān)系。

2.實(shí)驗(yàn)原理：介紹實(shí)驗(yàn)原理，講解實(shí)驗(yàn)步驟。

3.實(shí)驗(yàn)操作：學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)。

4.數(shù)據(jù)處理：學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算功和速度的變化量，分析功與速度變化的關(guān)系。

5.結(jié)果討論：學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析討論。

6.總結(jié)：總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，強(qiáng)調(diào)功與速度變化的關(guān)系。

四、教學(xué)評價(jià)

1.學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的正確性。

2.學(xué)生數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性。

3.學(xué)生對功與速度變化關(guān)系的理解程度。

五、教學(xué)資源

1.實(shí)驗(yàn)器材：小車、斜面、尺子、計(jì)時(shí)器等。

2.教學(xué)課件：實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)分析等。

六、教學(xué)注意事項(xiàng)

1.確保實(shí)驗(yàn)安全，提醒學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范。

2.關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，給予不同程度的學(xué)生適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

3.在討論環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)思維：通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、批判性思維和模型建構(gòu)能力，使其能夠運(yùn)用科學(xué)的方法分析問題、解決問題。

2.科學(xué)探究：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的能力，提高學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的技能，如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理和分析。

3.科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過實(shí)驗(yàn)和討論，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)、追求真理的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣和好奇心。

4.科學(xué)應(yīng)用：使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的機(jī)械能守恒定律和功的概念運(yùn)用到實(shí)際問題中，提高學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用：理解機(jī)械能守恒定律在不同情境下的應(yīng)用，如自由落體運(yùn)動、拋體運(yùn)動等。

（2）功的概念和計(jì)算：掌握功的定義，了解功的計(jì)算方法，能夠準(zhǔn)確計(jì)算物體在不同力作用下的功。

（3）速度變化的分析：能夠根據(jù)物體的初始速度、加速度和作用力等因素分析速度的變化情況。

（4）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理：掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，能夠合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)，熟練進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）機(jī)械能守恒定律的微觀解釋：理解機(jī)械能守恒定律在微觀層面的解釋，即物體內(nèi)部無非保守力做功時(shí)，機(jī)械能守恒。

（2）功的計(jì)算方法的掌握：對于非直線運(yùn)動，能夠正確運(yùn)用積分法計(jì)算功，理解功的計(jì)算中力和位移的對應(yīng)關(guān)系。

（3）實(shí)驗(yàn)操作技巧：掌握實(shí)驗(yàn)操作中的一些技巧，如如何準(zhǔn)確測量斜面的高度、如何減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響等。

（4）數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性：能夠正確運(yùn)用圖表、圖像等方法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，理解速度變化與功的關(guān)系。

（5）將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論相結(jié)合：能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果與機(jī)械能守恒定律相結(jié)合，深入理解功與速度變化的關(guān)系。教學(xué)資源1.軟硬件資源：

-小車、斜面、尺子、計(jì)時(shí)器等實(shí)驗(yàn)器材。

-實(shí)驗(yàn)室電腦、投影儀、白板等。

2.課程平臺：

-學(xué)校提供的教學(xué)管理系統(tǒng)。

3.信息化資源：

-教學(xué)課件和教案。

-相關(guān)視頻資料和在線實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件。

4.教學(xué)手段：

-講授法：講解機(jī)械能守恒定律、功的概念等理論部分。

-實(shí)驗(yàn)法：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

-討論法：分組討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分享心得體會。

-提問法：引導(dǎo)學(xué)生思考問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

同學(xué)們，今天我們將要學(xué)習(xí)的是《機(jī)械能守恒定律》這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個(gè)問題：“你們在日常生活中是否遇到過物體在沒有外力作用下速度不變的情況？”（舉例說明）這個(gè)問題與我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容密切相關(guān)。通過這個(gè)問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索機(jī)械能守恒定律的奧秘。

二、新課講授（用時(shí)10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解機(jī)械能守恒定律的基本概念。機(jī)械能守恒定律是指在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，機(jī)械能（動能和勢能的總和）保持不變。這意味著在沒有外力做功的情況下，物體的動能和勢能之間的轉(zhuǎn)換保持平衡。

2.案例分析：接下來，我們來看一個(gè)具體的案例。這個(gè)案例展示了機(jī)械能守恒定律在實(shí)際中的應(yīng)用，以及它如何幫助我們解決問題。例如，一個(gè)自由落體的物體，在沒有空氣阻力的情況下，其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，最終到達(dá)地面時(shí)的動能等于初始的重力勢能。

3.重點(diǎn)難點(diǎn)解析：在講授過程中，我會特別強(qiáng)調(diào)機(jī)械能守恒定律和功的概念這兩個(gè)重點(diǎn)。對于難點(diǎn)部分，我會通過舉例和比較來幫助大家理解。

三、實(shí)踐活動（用時(shí)10分鐘）

1.分組討論：學(xué)生們將分成若干小組，每組討論一個(gè)與機(jī)械能守恒定律相關(guān)的實(shí)際問題。

2.實(shí)驗(yàn)操作：為了加深理解，我們將進(jìn)行一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)操作。這個(gè)操作將演示機(jī)械能守恒定律的基本原理。例如，放置一個(gè)物體從斜面滑下，觀察和記錄物體在不同高度下的速度。

3.成果展示：每個(gè)小組將向全班展示他們的討論成果和實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果。

四、學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

1.討論主題：學(xué)生將圍繞“機(jī)械能守恒定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵(lì)提出自己的觀點(diǎn)和想法，并與其他小組成員進(jìn)行交流。

2.引導(dǎo)與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個(gè)引導(dǎo)者，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個(gè)小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

今天的學(xué)習(xí)，我們了解了機(jī)械能守恒定律的基本概念、重要性和應(yīng)用。同時(shí)，我們也通過實(shí)踐活動和小組討論加深了對機(jī)械能守恒定律的理解。我希望大家能夠掌握這些知識點(diǎn)，并在日常生活中靈活運(yùn)用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請隨時(shí)向我提問。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-書籍推薦：《物理學(xué)原理》（PHYSICS:PrincipleswithApplications），作者：FrederickK.Lutgens,EdwardJ.Tarbuck。這本書提供了機(jī)械能守恒定律的深入理論解釋和豐富的實(shí)例。

-學(xué)術(shù)論文：查找有關(guān)機(jī)械能守恒定律在不同領(lǐng)域應(yīng)用的學(xué)術(shù)論文，如工程、物理學(xué)等，以擴(kuò)大學(xué)生的知識視野。

-在線課程：推薦學(xué)生參加在線開放課程，如Coursera、edX等平臺上的相關(guān)物理課程。

-科普文章：推薦學(xué)生閱讀科普文章，如《科學(xué)美國人》（ScientificAmerican）等，以加深對物理概念的理解。

2.拓展建議：

-學(xué)生可以在家中進(jìn)行簡單的物理實(shí)驗(yàn)，如拋物線運(yùn)動、擺鐘等，以加深對機(jī)械能守恒定律的理解。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加科學(xué)競賽或研究項(xiàng)目，如美國物理競賽（PhysicsBowl）、青少年科學(xué)家競賽等。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理學(xué)在日常生活中的應(yīng)用，如汽車運(yùn)動、體育運(yùn)動等，激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)的興趣。

-學(xué)生可以嘗試閱讀物理學(xué)科的歷史資料，了解機(jī)械能守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程，培養(yǎng)科學(xué)思維和批判性思維。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校的科學(xué)俱樂部或研究小組，與同學(xué)們一起討論和探索物理學(xué)的奧秘。

-學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)資源，如KhanAcademy、YouTube等，觀看有關(guān)機(jī)械能守恒定律的教學(xué)視頻和演示實(shí)驗(yàn)。教學(xué)反思今天的物理課講授了機(jī)械能守恒定律，通過實(shí)驗(yàn)和討論，學(xué)生們對功與速度變化的關(guān)系有了更深入的理解。在教學(xué)過程中，我注意到了以下幾個(gè)方面的問題和反思。

首先，我發(fā)現(xiàn)在講解機(jī)械能守恒定律的理論部分時(shí)，部分學(xué)生對于概念的理解還存在一定的困難。他們對于功的計(jì)算和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換有些混淆。因此，我需要在今后的教學(xué)中更加清晰地解釋這些概念，通過具體的例子和生活中的現(xiàn)象，幫助學(xué)生建立起對功、機(jī)械能和速度變化的正確理解。

其次，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)儀器的使用和數(shù)據(jù)的測量還存在一些問題。有些學(xué)生對于如何準(zhǔn)確測量斜面的高度、如何減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響等操作技巧還不夠熟悉。針對這一點(diǎn)，我計(jì)劃在下一節(jié)課中花一些時(shí)間來復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)儀器的使用和數(shù)據(jù)處理的方法，讓學(xué)生在動手實(shí)驗(yàn)的過程中更加準(zhǔn)確地獲取數(shù)據(jù)。

此外，在學(xué)生分組討論的環(huán)節(jié)，我注意到有些小組的討論比較熱烈，學(xué)生們積極參與，提出了一些很有見地的觀點(diǎn)；而有些小組的討論則相對冷清，學(xué)生們顯得有些被動。對于這一點(diǎn)，我需要在今后的教學(xué)中更加引導(dǎo)學(xué)生們積極參與討論，鼓勵(lì)他們發(fā)表自己的看法，培養(yǎng)他們的表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

最后，我認(rèn)識到在教學(xué)過程中，我需要不斷地調(diào)整教學(xué)方法和節(jié)奏，以適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。對于那些基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生，我需要更加耐心地引導(dǎo)他們，給予他們更多的個(gè)別輔導(dǎo)；對于那些基礎(chǔ)比較好的學(xué)生，我則需要提供更多的挑戰(zhàn)和拓展，讓他們在學(xué)習(xí)中得到更大的成長。教學(xué)評價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-觀察學(xué)生的參與度和專注程度，了解他們對機(jī)械能守恒定律和功的概念的理解程度。

-評估學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作的掌握情況，包括實(shí)驗(yàn)儀器的使用、數(shù)據(jù)測量和處理等。

-觀察學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，了解他們的團(tuán)隊(duì)合作能力和批判性思維。

2.小組討論成果展示：

-評價(jià)學(xué)生對“機(jī)械能守恒定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用”這一主題的討論深度和廣度。

-評估學(xué)生對討論問題的分析、解決問題的能力以及他們的創(chuàng)新思維。

-觀察學(xué)生們的表達(dá)能力和溝通技巧，了解他們是否能夠清晰地表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

3.隨堂測試：

-通過隨堂測試評估學(xué)生對機(jī)械能守恒定律的基本概念、計(jì)算方法和應(yīng)用的理解程度。

-測試學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析能力，了解他們對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解和應(yīng)用。

-評估學(xué)生對課堂講授內(nèi)容的掌握情況，了解他們對重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解程度。

4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

-評估學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和解釋，了解他們對機(jī)械能守恒定律的理解程度。

-評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫能力，包括實(shí)驗(yàn)方法的描述、數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)和分析等。

-觀察學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論和結(jié)論，了解他們的批判性思維和創(chuàng)新能力。

5.教師評價(jià)與反饋：

-根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、小組討論成果展示、隨堂測試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，給予學(xué)生全面的評價(jià)和反饋。

-對學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步給予肯定和鼓勵(lì)，增強(qiáng)他們的自信心和學(xué)習(xí)動力。

-對于學(xué)生的不足和需要改進(jìn)的地方，給予具體的指導(dǎo)和建議，幫助他們克服難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效果。

-與學(xué)生進(jìn)行一對一的交流，了解他們的學(xué)習(xí)困難和困惑，提供個(gè)性化的幫助和支持。

-鼓勵(lì)學(xué)生提出問題和反饋，傾聽他們的意見和建議，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和內(nèi)容。板書設(shè)計(jì)①機(jī)械能守恒定律的基本概念：動能與勢能的轉(zhuǎn)換，無外力作用時(shí)保持不變。

②功的概念及其計(jì)算方法：力與位移的乘積，非直線運(yùn)動時(shí)需用積分法計(jì)算。

③實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理：斜面實(shí)驗(yàn)，記錄速度變化，分析功與速度的關(guān)系。

④藝術(shù)性和趣味性：通過圖形、圖像和色彩，將抽象的物理概念形象化，增加視覺吸引力。

⑤互動環(huán)節(jié)：設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。

⑥拓展知識：引入生活中的實(shí)例，如跳傘、滑板等，讓學(xué)生感受機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。重點(diǎn)題型整理1.題目：一個(gè)物體從高度為h的斜面下滑，斜面傾角為θ，求物體下滑過程中克服重力所做的功。

答案：物體下滑過程中克服重力所做的功等于重力勢能的減少量。根據(jù)機(jī)械能守恒定律，物體下滑過程中克服重力所做的功W=mgh（m為物體的質(zhì)量，g為重力加速度，h為物體下落的高度）。

2.題目：一個(gè)物體受到兩個(gè)力的作用，一個(gè)力是沿x軸方向，另一個(gè)力是沿y軸方向，求這兩個(gè)力的功。

答案：兩個(gè)力的功分別為沿x軸方向的力所做的功Wx=Fx*x和沿y軸方向的力所做的功Wy=Fy*y，其中Fx和Fy分別為沿x軸和y軸方向的力的量值，x和y分別為沿x軸和y軸方向的位移。

3.題目：一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)恒定力的作用，求物體在力作用下移動的距離。

答案：根據(jù)牛頓第二定律，物體在恒定力作用下移動的距離s=ut+(1/2)at^2，其中u為物體的