机械能守恒定律教学设计 潍坊七中 鞠阳初教材版本:人教版年级册次：高一 物理必修二课题：第八节 机械能守恒定律【教学背景】学生在初中阶段对功、能量概念就有了初步的了解，本节课之前已经历了机械能知识的学习和探究，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功将引起弹性势能的变化，合外力做功引起动能的变化等。这些知识的掌握使学生对于曾在初中阶段学过的一些定性的东西逐渐找到了定量方面的联系，对功能关系的认识加深了，也萌发了继续探究它们之间定量关系的愿望。本节内容，既是对前面几节内容的总结，也是对能量守恒定律的铺垫。通过本节内容的学习，学生对功是能量变化的量度会有更加深刻地理解，也为从不同角度处理力学问题提供了良好的途径。【教材分析】机械能守恒定律的探究建立在前面所学知识的基础上，而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况，也是一种最简单的能量转化守恒。本节教学内容的重点是通过机械能守恒定律的推导，理解机械能守恒定律的条件和机械能守恒定律的实际应用。本节内容是本章的重点内容。通过学习，学生不难掌握机械能守恒的表达式和机械能守恒定律的简单应用，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断，正确分析弹簧系统机械能的转化及机械能守恒定律的应用在理解掌握上还有一定困难，因此，对机械能守恒定律条件的理解是本节内容的难点。【教学设计说明】本课在设计时借鉴了人教版新课标教材的思路及素材。课前先让学生回顾机械能的知识，通过知识回顾、教材助读和检测等形式完成课前学习。授课时以自制教具的演示和问题的提出引导学生分析其中包含的能量变化，引入新课。这样的目的是让学生简洁直观明确本节课学习的重点。对于动能和势能的相互转化：先让同学举例分析机械能转化的实例，然后教师播放从网络下载的视频资源：瀑布、射箭和蹦床，目的是让学生进一步体会机械能转化的普遍性及在机械能的转化中重力或弹力做功与机械能转化的关系，从感性上让学生认识机械能守恒定律。最后以自由落体运动和竖直上抛运动为例分析重力做功和机械能的转化的定性关系。对于机械能守恒定律的探究从两个层次展开：首先探究单一物体的机械能守恒。单一物体的机械能守恒是本节课学习的重点，课堂采取学生分组实验演示和理论推证相结合的形式，通过对单摆的摆动的处理和分析，归纳机械能守恒的条件，推导机械能守恒的表达式，既培养学生的动手和观察能力，又培养学生的分析归纳问题能力。设计的两个例题分别考察学生对守恒条件的理解和机械能守恒定律的基本应用。二是探究弹簧系统的机械能守恒问题，教学中采取学生边实验边分析理解的方式，让学生理解弹簧系统只有弹力和重力做功时势能和动能的转化和守恒条件。同时弹簧系统的机械能守恒问题是本节学习的难点，对于本节难点的突破，采用了层层深入的研究机械能守恒的条件，将难点分解为一个个小台阶，很轻松的走到很高的高度，破解本节的难点内容。本节课力图体现“从生活走向物理，注重实验探究”的理念，通过建立物理模型，由浅入深进行探究，让学生领会科学的研究方法，并通过规律应用巩固知识，初步掌握运用机械能守恒定律解决问题的基本方法，领会机械能守恒定律解决问题的优点，形成科学的价值观。本节课的教学流程设计为：创设情境，提出问题进行猜想理论推导实验验证得出结论指导实践。【学习目标】（一）知识与技能1、知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化；2、理解机械能守恒定律的内容和适用条件；3、会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题（二）过程与方法1利用现代化技术处理实验数据，观察、想象、推理，获得机械能守恒定律，感受理想实验方法是学习和研究物理的一种科学方法。2通过对机械能守恒条件的归纳，经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。（三）情感、态度与价值观1通过对机械能守恒定律的探究，体验理想实验是探究物理规律的一种重要方法和手段，激发学习的积极性、能动性。2通过将科学技术与物理课堂结合，提高自身做物理实验的科学素养。3在运用机械能守恒定律解决实际问题的过程中，体验学有所得的快乐，并感悟物理与社会生活的紧密联系。【重点难点】重点：1.机械能守恒定律内容及表达式2. 机械能守恒条件难点.机械能守恒定律的初步应用【教学方法】实验探究法 分析归纳法教学中采用直观多媒体视频辅助教学，将多媒体的视频展示与学生分组实验验证，学生的自主探究和学习小组的合作探究有机结合起来。课堂上，恰当的互联网案例和实验验证，引导学生猜想，再通过实验和简单分析、多媒体演示，得出结论，最后再利用结论解决简单的机械能守恒问题。学生既实现了从感性知识到理性知识的飞跃，又体会到了“猜想-实验验证-分析归纳-结论-应用”的学习方法。【教学器材】自制双导轨斜面 钢球、细线、小球、铁架台、弹簧振子、尺子等。【课前延伸】知识回顾1、动能定理的内容： 表达式 ： ，怎样理解动能定理中的“功”？ 2、重力势能的定义： 表达式： ，重力做功与重力势能变化的关系： 怎样理解重力势能的相对性？弹性势能与弹力做功是怎样的关系？教材助读1、阅读教材P75-76，机械能的转化是通过 或 ，实现从一种形式转化为另一种形式。2、阅读教材P76-77。（1）物体从A到B（设AB的高度差为H）的过程中，重力做功为 ，根据动能定理知物体动能的变化为 ，两式联立整理得： 。（2）机械能守恒定律的内容： 表达式： 。3、阅读“思考与讨论”体会机械能守恒的条件 预习自检1、自由下落的物体，重力势能 ，动能 。重力势能与动能的相互转化是通过 实现的。2、如图所示，桌面高为A，质量为m的小球从离桌面高为H处自由落下，不计空阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为（ ） A.mgh B.mgH C.mg(H+h) D.mg(Hh)我的疑惑请将你在学习过程中发现的问题、存在的疑惑做出标记，整理出来。疑惑点疑惑内容123【学习过程】导入新课（演示实验）介绍自制教具：双导轨斜面，让学生观察并分析：小球从斜面顶部向下滑动时，动能和重力势能的变化情况，当小球从斜面的底部向顶端移动时动能和重力势能的变化情况有怎样呢？如果导轨足够光滑，小球几乎到达同一高度，说明了什么问题？老师根据学生的分析点评，引入新课教学新课学习一、 动能和势能的相互转化问题:请同学们举出生活、体育比赛中动能和势能相互转化的例子？看视频，体会动能和势能的相互转化的普遍性。瀑布和竖直向上抛出的小球：重力势能和动能的相互转化【百度视频】射箭：弹性势能转化为动能【百度视频zcyMTE4MTMy.html】自主探究自由下落的物体和竖直上抛的物体动能和重力势能的转化。1、根据已学机械能的有关知识，思考上面的两个运动的是那种形式的能转化另一形式的能？2、动能和势能之间的转化是通过什么来实现的呢？3、动能和势能之间的相互转化可能遵循什么规律呢？探究结论：二、机械能守恒定律合作探究1单摆在摆动过程中机械能的转化与守恒 分组实验要求：让小球从最高点无初速度释放，观察小球摆动，思考以下三个问题 1、摆球从最高点向最低点摆动时：摆球的受几个力，各力做功情况怎样？小球的能量转化情况？从最低点向最高点摆动呢？ 2、摆球在摆动中的最大高度是否相同？在摆动中机械能的总量怎样变？ONMl 若摆球到达的最大高度相同，需满足怎样的条件？3、取最低点0为势能零点，摆动过程中任取A、B两点，设A、B到0的高 度分别为h1、h2，速度为v1、v2，根据动能定理，推导A、B两点的机械能关系。 （已知摆球质量为m) 探究结论 1、机械能守恒定律内容： 2、表达式： 3、单一物体的机械能守恒条件：（1）物体只受重力，不受其他力（如忽略空气阻力的抛体运动）（2）物体受重力，还受其他力，但其他力不做功或做功代数和为零例1、下列几种情况中，机械能一定守恒的是（ ）A.做匀速直线（F合=0）运动的物体 B.水平抛出的物体（不计空气阻力）C.在固定的光滑曲面上运动的物体，如图所示D.物体以0.8g的加速度竖直向上做匀减速运动OBAl例2、把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为。小球运动到最低位置时的速度是多大？讨论：（1）以谁为研究对象，研究的是哪个过程（2）研究过程中，机械能是否守恒？（3）选取哪个平面为参考平面，初末状态的机械能分别为多少？（4）根据机械能守恒定律列方程拓展训练从20米高的塔上以10m/s的初速度斜向上抛出一个质量为1Kg的铁球，铁球下落过程中在离地5m高处时的速度是多大？（不考虑空气阻力）解题规律机械能守恒定律的应用步骤：Bh2 h1合作探究2 弹簧系统的机械能转化守恒 观察与思考： 1、与弹簧相连的重物在运动中受几个力？做功如何？重物从某一位置向平衡位置运动时有哪几种能量发生 转化，重物的机械能守恒吗？ 2、重物从某一位置释放后还能摆到同一位置的条件是，这种情况下机械能的总量怎样变？探究结论 弹簧系统的机械能转化守恒条件： 实验拓展：用气垫导轨验证机械能守恒定律【百度视频】【当堂检测】1、在下面各实例中，哪些过程机械能是守恒的（ ）A、跳伞员利用降落伞在空中匀速下落B、抛出的篮球在空中运动（不计阻力C、光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来。D、用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升。2、 如图所示，在水平