2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第八章 機械能守恒定律 5 實驗：驗證機械能守恒定律教學(xué)實錄 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第八章機械能守恒定律5實驗：驗證機械能守恒定律教學(xué)實錄新人教版必修2主備人備課成員設(shè)計意圖本節(jié)課通過實驗驗證機械能守恒定律，旨在讓學(xué)生通過實際操作加深對機械能守恒定律的理解，培養(yǎng)實驗探究能力和科學(xué)思維。通過實驗操作，學(xué)生能夠掌握實驗方法，提高數(shù)據(jù)分析能力，同時激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析1.科學(xué)探究：通過實驗驗證機械能守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果的能力。

2.科學(xué)思維：引導(dǎo)學(xué)生運用物理定律分析實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)邏輯推理和抽象思維能力。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：使學(xué)生認(rèn)識到實驗在科學(xué)探究中的重要性，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的精神。

4.科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境：引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)對社會發(fā)展的影響。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點，

①理解機械能守恒定律的內(nèi)涵，能夠識別并描述機械能守恒的條件。

②掌握實驗設(shè)計的基本原則，包括實驗裝置的選擇、實驗數(shù)據(jù)的收集和分析方法。

③能夠運用實驗數(shù)據(jù)驗證機械能守恒定律，并從中得出科學(xué)結(jié)論。

2.教學(xué)難點，

①正確設(shè)置實驗裝置，確保實驗過程中機械能的轉(zhuǎn)換和守恒不受外界因素干擾。

②準(zhǔn)確測量實驗數(shù)據(jù)，特別是高度和速度等關(guān)鍵參數(shù)，減少誤差。

③分析實驗數(shù)據(jù)，識別并解釋實驗結(jié)果中可能出現(xiàn)的偏差，理解這些偏差對實驗結(jié)論的影響。

④將實驗結(jié)果與理論預(yù)期進(jìn)行對比，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和科學(xué)探究能力。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)資源-軟硬件資源：物理實驗器材（如滑輪、斜面、打點計時器、小車、重錘等）

-課程平臺：學(xué)校內(nèi)部物理教學(xué)平臺或在線教學(xué)平臺

-信息化資源：機械能守恒定律相關(guān)教學(xué)視頻、實驗數(shù)據(jù)收集與分析軟件

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）、黑板、粉筆教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

同學(xué)們，我們之前學(xué)習(xí)了動能和勢能的概念，以及它們?nèi)绾蜗嗷マD(zhuǎn)化。今天，我們將一起探討一個非常重要的物理定律——機械能守恒定律。這個定律告訴我們，在一個封閉系統(tǒng)中，機械能是守恒的。那么，什么是機械能守恒定律？它又是如何體現(xiàn)的呢？接下來，我們就通過實驗來驗證這個定律。

二、實驗準(zhǔn)備

1.實驗器材：滑輪、斜面、小車、打點計時器、重錘、刻度尺、紙帶等。

2.實驗步驟：首先，同學(xué)們要分組，每組選擇一套實驗器材。然后，按照實驗步驟進(jìn)行操作。

三、實驗操作

1.安裝實驗裝置：將滑輪固定在支架上，將斜面傾斜固定，將小車放在斜面底部。

2.連接打點計時器：將打點計時器的紙帶穿過滑輪，固定在打點計時器上。

3.進(jìn)行實驗：釋放小車，讓小車沿著斜面下滑，通過打點計時器記錄小車運動過程中的時間間隔和位移。

4.數(shù)據(jù)收集：記錄實驗數(shù)據(jù)，包括小車下滑的高度、下滑過程中的時間間隔和位移等。

四、數(shù)據(jù)分析

1.數(shù)據(jù)整理：將實驗數(shù)據(jù)整理成表格，方便后續(xù)分析。

2.數(shù)據(jù)處理：利用數(shù)據(jù)處理軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到小車下滑過程中的速度、動能和勢能變化。

3.結(jié)果分析：分析實驗數(shù)據(jù)，觀察小車下滑過程中的動能和勢能變化，判斷是否滿足機械能守恒定律。

五、討論與總結(jié)

1.討論實驗結(jié)果：同學(xué)們，通過實驗，我們得到了小車下滑過程中的動能和勢能變化數(shù)據(jù)。請大家分享一下自己的實驗結(jié)果，并討論一下實驗結(jié)果是否支持機械能守恒定律。

2.總結(jié)實驗結(jié)論：經(jīng)過討論，我們發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與機械能守恒定律相符。這說明在一個封閉系統(tǒng)中，機械能是守恒的。

3.拓展思考：同學(xué)們，除了本實驗，還有哪些實驗可以驗證機械能守恒定律？在現(xiàn)實生活中，我們?nèi)绾螒?yīng)用這個定律呢？

六、課堂小結(jié)

今天，我們通過實驗驗證了機械能守恒定律。同學(xué)們，這個定律告訴我們，在一個封閉系統(tǒng)中，機械能是守恒的。這個定律在物理學(xué)中具有重要意義，它不僅幫助我們理解了能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，還為我們解決實際問題提供了理論依據(jù)。希望大家在今后的學(xué)習(xí)中，能夠靈活運用這個定律，解決更多實際問題。

七、課后作業(yè)

1.復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，理解機械能守恒定律的內(nèi)涵。

2.思考：如何利用機械能守恒定律解決實際問題？

3.完成課后習(xí)題，鞏固所學(xué)知識。

八、教學(xué)反思

本節(jié)課通過實驗驗證機械能守恒定律，讓學(xué)生在實踐中理解和掌握物理知識。在教學(xué)過程中，我注重引導(dǎo)學(xué)生獨立思考、合作探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。同時，我還通過拓展思考，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實際生活，提高學(xué)生的綜合能力。在今后的教學(xué)中，我將繼續(xù)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，提高教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.知識掌握：

學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠準(zhǔn)確理解機械能守恒定律的概念，掌握動能和勢能的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及機械能守恒的條件。他們能夠識別出哪些情況下機械能是守恒的，哪些情況下不是。

2.實驗技能：

學(xué)生在實驗操作中學(xué)會了如何正確設(shè)置實驗裝置，如何使用打點計時器等實驗器材，以及如何收集和分析實驗數(shù)據(jù)。這些技能對于他們未來進(jìn)行物理實驗探究具有重要意義。

3.數(shù)據(jù)分析能力：

學(xué)生通過分析實驗數(shù)據(jù)，學(xué)會了如何處理和解釋實驗結(jié)果，能夠識別實驗中可能出現(xiàn)的誤差，并嘗試解釋這些誤差產(chǎn)生的原因。

4.科學(xué)探究能力：

學(xué)生在實驗過程中，通過提出問題、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果等步驟，培養(yǎng)了科學(xué)探究的能力。他們學(xué)會了如何運用科學(xué)方法解決問題。

5.邏輯思維能力：

學(xué)生在分析實驗數(shù)據(jù)時，需要運用邏輯思維來判斷動能和勢能的變化是否符合機械能守恒定律。這種訓(xùn)練有助于提高他們的邏輯思維能力。

6.批判性思維：

學(xué)生在討論實驗結(jié)果時，能夠提出不同的觀點，并對實驗結(jié)果進(jìn)行批判性分析。這種思維方式的培養(yǎng)有助于他們在未來面對復(fù)雜問題時能夠提出自己的見解。

7.合作學(xué)習(xí)：

通過分組實驗，學(xué)生學(xué)會了與同伴合作，共同完成任務(wù)。他們學(xué)會了如何分工合作，如何傾聽他人的意見，以及如何共同解決問題。

8.應(yīng)用能力：

學(xué)生能夠?qū)C械能守恒定律應(yīng)用于實際問題中，例如計算物體在自由落體運動中的速度、高度等。這種應(yīng)用能力的提升有助于他們在生活中更好地理解和應(yīng)用物理知識。

9.學(xué)習(xí)興趣：

通過實驗驗證物理定律，學(xué)生能夠感受到物理學(xué)的魅力，從而激發(fā)他們對物理學(xué)科的興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性。

10.自主學(xué)習(xí)能力：

學(xué)生在實驗過程中，需要獨立思考、解決問題。這種自主學(xué)習(xí)的能力對于他們未來的學(xué)習(xí)和工作都是非常重要的。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了機械能守恒定律，這是一個非常重要的物理定律，它揭示了在封閉系統(tǒng)中機械能的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律。通過實驗，我們驗證了這一定律的正確性?，F(xiàn)在，讓我們來回顧一下今天所學(xué)的內(nèi)容。

首先，我們明確了機械能守恒定律的定義，即在沒有非保守力做功的情況下，一個系統(tǒng)的機械能（動能和勢能的總和）保持不變。這個定律適用于很多物理現(xiàn)象，如自由落體、拋體運動、彈性碰撞等。

接著，我們進(jìn)行了實驗，通過測量小車下滑過程中的速度和高度，計算了動能和勢能的變化。實驗結(jié)果表明，在沒有空氣阻力和摩擦力的情況下，小車的機械能是守恒的。

在實驗過程中，同學(xué)們表現(xiàn)出了良好的實驗操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。大家能夠熟練地使用實驗器材，準(zhǔn)確地記錄數(shù)據(jù)，并運用物理公式進(jìn)行計算。

現(xiàn)在，讓我們來總結(jié)一下今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容：

1.機械能守恒定律的定義和適用條件。

2.實驗步驟和數(shù)據(jù)分析方法。

3.實驗結(jié)果與機械能守恒定律的關(guān)系。

當(dāng)堂檢測：

為了檢測同學(xué)們對今天所學(xué)內(nèi)容的掌握情況，我們將進(jìn)行以下檢測：

1.選擇題（每題2分，共10分）

（1）下列哪種情況下機械能守恒？（）

A.自由落體運動

B.拋體運動

C.彈性碰撞

D.滑動摩擦力作用下的運動

（2）一個物體從高處自由落下，下列哪個說法是正確的？（）

A.動能增加，勢能減少

B.勢能增加，動能減少

C.動能和勢能同時增加

D.動能和勢能同時減少

（3）一個物體在水平面上做勻速直線運動，下列哪個說法是正確的？（）

A.動能增加，勢能減少

B.勢能增加，動能減少

C.動能和勢能同時增加

D.動能和勢能同時減少

（4）一個物體在水平面上受到摩擦力作用，下列哪個說法是正確的？（）

A.動能增加，勢能減少

B.勢能增加，動能減少

C.動能和勢能同時增加

D.動能和勢能同時減少

（5）一個物體在斜面上滑動，下列哪個說法是正確的？（）

A.動能增加，勢能減少

B.勢能增加，動能減少

C.動能和勢能同時增加

D.動能和勢能同時減少

2.填空題（每題2分，共10分）

（1）機械能守恒定律適用于__________系統(tǒng)。

（2）在自由落體運動中，物體的__________和__________之和保持不變。

（3）一個物體在水平面上做勻速直線運動，其__________和__________之和保持不變。

（4）一個物體在斜面上滑動，其__________和__________之和保持不變。

（5）在彈性碰撞中，物體的__________和__________之和保持不變。典型例題講解例題1：

一個質(zhì)量為m的小球從高度h自由落下，不計空氣阻力。求小球落地時的速度v。

解答：

根據(jù)機械能守恒定律，小球在下降過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，即：

mgh=1/2mv^2

解得：

v=√(2gh)

例題2：

一個質(zhì)量為m的小球從高度h以初速度v0水平拋出，不計空氣阻力。求小球落地時的速度v。

解答：

在水平方向上，小球做勻速直線運動，速度不變，仍為v0。

在豎直方向上，小球做自由落體運動，速度v_y由重力加速度g決定，即：

v_y=gt

落地時，小球的總速度v為水平速度和豎直速度的合成：

v=√(v0^2+v_y^2)=√(v0^2+g^2t^2)

由于小球落地時的高度為h，因此：

h=1/2gt^2

解得：

t=√(2h/g)

將t代入v的表達(dá)式中，得到：

v=√(v0^2+g^2(2h/g))=√(v0^2+2gh)

例題3：

一個質(zhì)量為m的小球從高度h以初速度v0斜向上拋出，不計空氣阻力。求小球落地時的速度v。

解答：

將小球的運動分解為水平方向和豎直方向。在水平方向上，小球做勻速直線運動，速度不變，仍為v0。在豎直方向上，小球做豎直上拋運動，速度v_y由重力加速度g決定，即：

v_y=v0-gt

當(dāng)小球落地時，豎直方向的速度v_y為0，因此：

v0-gt=0

解得：

t=v0/g

落地時，小球的總速度v為水平速度和豎直速度的合成：

v=√(v0^2+v_y^2)=√(v0^2+(v0/g)^2)=v0√(1+1/g^2)

由于小球落地時的高度為h，因此：

h=1/2gt^2

解得：

t=√(2h/g)

將t代入v的表達(dá)式中，得到：

v=v0√(1+1/g^2)

例題4：

一個質(zhì)量為m的小球從高度h自由落下，與地面發(fā)生彈性碰撞后反彈。求小球反彈后的速度v。

解答：

在碰撞前，小球的動能為：

1/2mv^2=mgh

在碰撞后，小球反彈，動能不變，但方向相反，即：

1/2mv'^2=mgh

解得：

v'=√(2gh)

由于碰撞是彈性的，小球反彈后的速度大小與碰撞前相同，但方向相反，因此：

v=-v'

例題5：

一個質(zhì)量為m的小球從高度h以初速度v0斜向下拋出，不計空氣阻力。求小球落地時的速度v。

解答：

將小球的運動分解為水平方向和豎直方向。在水平方向上，小球做勻速直線運動，速度不變，仍為v0。在豎直方向上，小球做自由落體運動，速度v_y由重力加速度g決定，即：

v_y=gt

落地時，小球的總速度v為水平速度和豎直速度的合成：

v=√(v0^2+v_y^2)=√(v0^2+g^2t^2)

由于小球落地時的高度為h，因此：

h=1/2gt^2

解得：

t=√(2h/g)

將t代入v的表達(dá)式中，得到：

v=√(v0^2+g^2(2h/g))=√(v0^2+2gh)板書設(shè)計1.機械能守恒定律

①定義：在沒有非保守力做功的情況下，一個系統(tǒng)的機械能（動能和勢能的總和）保持不變。

②適用條件：封閉系統(tǒng)，無非保守力做功。

2.動能和勢