專題3：機械能守恒定律的應用（教學設計） -2023-2024學年高一物理同步講練課堂（人教版2019必修第二冊）

專題3：機械能守恒定律的應用（教學設計）-2023-2024學年高一物理同步講練課堂（人教版2019必修第二冊）.課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、課程基本信息1.課程名稱：機械能守恒定律的應用

2.教學年級和班級：2023-2024學年高一物理同步講練課堂（人教版2019必修第二冊）

3.授課時間：1課時（45分鐘）

4.教學時數(shù)：1課時二、核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的科學探究能力、物理觀念和科學思維。通過學習機械能守恒定律的應用，使學生能夠理解能量守恒的概念，掌握運用機械能守恒定律解決實際問題的方法，培養(yǎng)學生的模型建構和科學解釋能力。同時，通過案例分析和討論，提升學生的科學思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和問題解決能力。三、教學難點與重點1.教學重點

（1）機械能守恒定律的內(nèi)容及其表達式。

（2）如何運用機械能守恒定律分析實際問題，如自由落體運動、拋體運動等。

（3）機械能守恒定律在生活中的應用，例如理解為什么滾擺上升到最高點時速度為零。

2.教學難點

（1）機械能守恒定律的適用條件，即只有重力或彈力做功的情況。

（2）如何準確地找出作用在物體上的所有力，以及如何判斷這些力是否做功。

（3）在復雜問題時，如何將實際問題抽象為機械能守恒問題，并正確地應用機械能守恒定律進行解答。

（4）理解并掌握能量守恒的概念，能夠運用能量守恒解釋生活中的現(xiàn)象。例如，理解為什么物體下落時速度會越來越大，為什么滾擺在下降過程中會越來越快等。四、教學資源準備1.教材：確保每位學生都有《人教版2019必修第二冊》物理教材。

2.輔助材料：收集自由落體運動、拋體運動等相關圖片、圖表和視頻，以及實際的機械能守恒現(xiàn)象案例，如滾擺、滑塊等。

3.實驗器材：準備自由落體實驗裝置、拋體實驗裝置等，確保實驗器材的完整性和安全性。

4.教室布置：將教室布置為講練課堂模式，包括講臺、多媒體設備、黑板等；同時，預留實驗操作區(qū)域，供學生進行實驗實踐。五、教學過程1.導入新課

"大家好，今天我們要學習的是機械能守恒定律的應用。在現(xiàn)實生活中，我們經(jīng)常會遇到各種與能量轉(zhuǎn)化有關的現(xiàn)象，例如，滾擺在上升過程中速度逐漸減小，最終停止，然后又開始下降，速度逐漸增加。那么，這些現(xiàn)象背后的原理是什么呢？這就是我們今天要探討的問題。"

2.知識講解

"首先，我們要了解機械能守恒定律的內(nèi)容。它是指，在一個封閉系統(tǒng)中，如果沒有外力做功，或者外力做的功為零，那么系統(tǒng)的機械能（動能和勢能之和）將保持不變。接下來，我們來學習如何運用這個定律解決實際問題。"

"以自由落體運動為例，我們知道，物體在自由落體過程中，重力做的功全部轉(zhuǎn)化為物體的動能，而勢能逐漸減小。因此，如果我們知道了物體的初始勢能和最終動能，就可以根據(jù)機械能守恒定律求出物體在任意時刻的動能。"

3.案例分析

"現(xiàn)在，我們來分析一個具體的案例。假設有一個質(zhì)量為m的物體，從高度h處自由落下，求物體落地時的速度v。"

"根據(jù)機械能守恒定律，物體的初始勢能mgh等于物體落地時的動能1/2mv^2。通過這個等式，我們可以求出物體落地時的速度v。"

4.學生練習

"接下來，請大家根據(jù)機械能守恒定律，嘗試解決這個案例。如果有困難，可以和同學討論，或者請教老師。"

5.總結與拓展

"通過這個案例，我們了解了如何運用機械能守恒定律解決實際問題。在實際生活中，還有很多其他現(xiàn)象也符合機械能守恒定律，比如滾擺、滑塊等。希望大家能夠運用所學知識，解釋這些現(xiàn)象。"

"此外，機械能守恒定律不僅僅適用于自由落體運動，還可以應用于拋體運動、彈性碰撞等多種情況。希望大家能夠在課后進一步學習和拓展，將機械能守恒定律應用到更廣泛的問題中。"

6.作業(yè)布置

"最后，請大家完成課后練習，第1題到第5題，難度逐漸增加，大家可以根據(jù)自己的掌握情況選擇題目進行練習。"

"好了，今天的課就到這里，希望大家能夠通過今天的學習，更好地理解和掌握機械能守恒定律的應用。下節(jié)課，我們將繼續(xù)學習機械能守恒定律在其他情況下的應用，敬請期待。"六、拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關的拓展閱讀材料

（1）《機械能守恒定律的應用》（物理學進展，2018年）

（2）《機械能守恒定律在生活中的應用》（物理教育，2019年）

（3）《機械能守恒定律在不同情況下的應用》（物理學報，2020年）

2.鼓勵學生進行課后自主學習和探究

（1）閱讀拓展閱讀材料，加深對機械能守恒定律的理解和應用。

（2）觀察生活中的現(xiàn)象，嘗試用機械能守恒定律進行解釋。例如，分析滾擺、滑塊等物體的運動過程。

（3）探索機械能守恒定律在其他學科領域的應用，例如，在工程領域的應用、在生物體內(nèi)的應用等。

（4）進行實驗探究，驗證機械能守恒定律。可以設計實驗，測量物體在自由落體過程中的速度、高度等數(shù)據(jù)，然后根據(jù)機械能守恒定律進行分析。

（5）參加學術討論，與他人分享自己的觀點和研究成果?？梢约尤雽W術社群、參加學術會議等，與同行進行交流和探討。

（6）撰寫科普文章，向他人普及機械能守恒定律的知識?？梢赃x擇撰寫關于機械能守恒定律的科普文章，分享給同學、老師或公眾，提高大家對這一定律的認識。七、重點題型整理1.題型一：自由落體運動

問題描述：一個物體從高度h自由落下，求物體落地時的速度v。

解題步驟：

（1）根據(jù)機械能守恒定律，物體的初始勢能mgh等于物體落地時的動能1/2mv^2。

（2）將初始勢能和動能的表達式相等，得到mgh=1/2mv^2。

（3）化簡等式，消去m和g，得到v=√(2gh)。

答案：v=√(2gh)。

2.題型二：拋體運動

問題描述：一個物體以初速度v0水平拋出，求物體在水平方向和豎直方向的位移。

解題步驟：

（1）將物體在水平方向和豎直方向的運動分別考慮。

（2）在豎直方向上，物體受到重力作用，做自由落體運動，根據(jù)機械能守恒定律，初始勢能mgh等于物體落地時的動能1/2mv^2。

（3）在水平方向上，物體不受外力作用，根據(jù)初速度和時間計算水平位移。

答案：水平位移x=v0t，豎直位移y=1/2gt^2。

3.題型三：彈性碰撞

問題描述：兩個物體A和B進行彈性碰撞，碰撞前A的速度為v1，B的速度為v2，碰撞后A的速度為v1'，B的速度為v2'，求碰撞后A和B的速度。

解題步驟：

（1）根據(jù)機械能守恒定律，碰撞前后的總機械能保持不變，即1/2m1v1^2+1/2m2v2^2=1/2m1v1'^2+1/2m2v2'^2。

（2）根據(jù)動量守恒定律，碰撞前后的總動量保持不變，即m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。

（3）解方程組，得到v1'和v2'的值。

答案：v1'=(m1-m2)/(m1+m2)*v1+2m2/(m1+m2)*v2，v2'=(m2-m1)/(m1+m2)*v2+2m1/(m1+m2)*v1。

4.題型四：滾擺運動

問題描述：一個滾擺在上升過程中速度逐漸減小，最終停止，然后又開始下降，速度逐漸增加，求滾擺在上升和下降過程中的速度變化。

解題步驟：

（1）根據(jù)機械能守恒定律，滾擺的初始勢能mgh等于滾擺下降過程中的動能1/2mv^2。

（2）根據(jù)機械能守恒定律，滾擺的初始動能1/2mv1^2等于滾擺上升過程中的勢能mgh。

（3）解方程組，得到v1和v的值。

答案：v1=√(2gh)，v=√(2gh)。

5.題型五：滑塊運動

問題描述：一個滑塊從一個斜面滑下，再沿著另一個斜面滑上，求滑塊在上滑和下滑過程中的速度變化。

解題步驟：

（1）根據(jù)機械能守恒定律，滑塊在斜面上的初始勢能mgh1等于滑塊在斜面下的動能1/2mv1^2。

（2）根據(jù)機械能守恒定律，滑塊在斜面下的動能1/2mv1^2等于滑塊在上滑過程中的勢能mgh2。

（3）解方程組，得到v1和v2的值。

答案：v1=√(2gh1)，v2=√(2gh2)。八、反思改進措施教學特色創(chuàng)新：

1.引入實例：在講解機械能守恒定律時，引入了生活中的實例，如滾擺、滑塊等，使得學生能夠更好地理解和應用機械能守恒定律。

2.互動討論：在課堂上，鼓勵學生積極參與討論，提出問題并解決問題，提高了學生的思維能力和解決問題的能力。

3.實驗驗證：安排了實驗環(huán)節(jié)，讓學生親自動手進行實驗，驗證機械能守恒定律，增強了學生的實踐操作能力。

存在主要問題：

1.學生理解困難：機械能守恒定律的概念和適用條件較為抽象，部分學生難以理解。

2.教學方法單一：在講解過程中，過于依賴講授法，缺乏學生主動參與的活動。

3.評價方式單一：評價學生學習效果時，過于依賴考試成績，未能全面考慮學生的實際操作能力和創(chuàng)新思維。

改進措施：

1.多樣化教學方法：采用啟發(fā)式教學，引導學生主動思考和探索，增加小組合作和互動討論環(huán)節(jié)，提高學生的參與度。

2.借助多媒體資源：利用多媒體課件、視頻等資源，以更生動、直觀的方式展示機械能守恒定律的應用，幫助學生更好地理解概念。

3.注重實踐操作：加強實驗環(huán)節(jié)，讓學生親自動手進行實驗，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。

4.多元化評價方式：采用多元化評價方式，綜合考慮學生的理論知識、實踐操作能力和創(chuàng)新思維，全面評價學生的學習效果。

5.個性化輔導：針對學生的不同需求，提供個性化輔導，幫助學生克服學習難點，提高學習效果。課堂小結，當堂檢測課堂小結：

本節(jié)課我們學習了機械能守恒定律的應用，通過實例分析和討論，我們掌握了如何運用機械能守恒定律解決實際問題。我們了解了機械能守恒定律的適用條件，即只有重力或彈力做功的情況，并且能夠準確地找出作用在物體上的所有力，判斷這些力是否做功。我們還通過實驗驗證了機械能守恒定律，進一步加深了對機械能守恒定律的理解。

當堂檢測：

1.問題一：一個物體從高度h自由落下，求物體落地時的速度v。

解答：根據(jù)機械能守恒定律，物體的初始勢能mgh等于物體落地時的動能1/2mv^2?；喌仁?，消去m和g，得到v=√(2gh)。

2.問題二：一個物體以初速度v0水平拋出，求物體在水平方向和豎直方向的位移。

解答：在豎直方向上，物體受到重力作用，做自由落體運動，根據(jù)機械能守恒定律，初始勢能mgh等于物體落地時的動能1/2mv^2。在水平方向上，物體不受外力作用，根據(jù)初速度和時間計算水平位移。

3.問題三：兩個物體A和B進行彈性碰撞，碰撞前A的速度為v1，B的速度為v2，碰撞后A的速度為v1'，B的速度為v2'，求碰撞后A和B的速度。

解答：根據(jù)機械能守恒定律，碰撞前后的總機械能保持不變，即1/2m1v1^2+1/2m2v2^2=1/2m1v1'^2+1/2m2v2'^2。根據(jù)動量守恒定律，碰撞前后的總動量保持不變，即m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。解方程組，得到v1'和v2'的值。

4.問題四：一個滾擺在上升過程中速度逐漸減小，最終停止，然后又開始下降，速度逐漸增加，求滾擺在上升和下降過程中的速度變化。

解答：根據(jù)機械能守恒定律，滾擺的初始勢能mgh等于滾擺下降過程中的動能1/2mv^2。根據(jù)機械能守恒定律，滾擺的初始動能1/2mv1^2等于滾擺上升過程中的勢能mgh。解方程組，得到v1和v的值。

5.問題五：一個滑塊從一個斜面滑下，再沿著另一個斜面滑上，求滑塊在上滑和下滑過程中的速度變化。

解答：根據(jù)機械能守恒定律，滑塊在斜面上的初始勢能mgh1等于滑塊在斜面下的動能1/2mv1^2。根據(jù)機械能守恒定律，滑塊在斜面下的動能1/2mv1^2等于滑塊在