《机械能守恒定律》的教学设计.docx

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1、机械能守恒定律的教学设计一、教学建议（1）教材分析机械能守恒条件的判定、机械能守恒定律的应用，是教学的重点。运用机械能守恒定律 解答相关的问题，机械能守恒定律是我们高中阶段解决动力学问题的五大方法之一，而 这一内容在整个高中力学中又起着承前启后的作用，因此本节内容至关重要。机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在机械运动范围内的具体体现，是能量守恒的特 殊形式，是高中学生对能量转化和守恒的启蒙，机械能守恒定律起着承前启后的作用，是必 须牢固掌握的一个重要规律。学生将通过本节课理解机械能守恒定律及其条件，同时通过学 习体验探究物理规律的一种手段一理想实验研究方法。（2）学情分析：在初中，学生们己经学

2、习过有关机械能的基本概念，对机械能并不算陌生，接受起来 相对轻松。通过前几节内容的学习，同学们对“机械能”这一概念较初中有了更深认识，在此 基础上学习机械能守恒定律学生比较容易理解。二、教学目标（一）知识与技能1. 理解物体的动能和势能是可以相互转化的。2. 理解机械能守恒定律及其条件。3. 会用光电门传感器和Excel表处理数据和完成实验。（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

3、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，提高白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。三、教学重点和难点重点：运用理想实验探究机械能守恒定律。难点：归纳出只有重力做功是机械能守恒的条件。四、教学方法实验探究法五、教学资源DIS实验系统（光电门传感器、数据采集器、计算机），毛巾斜面、橡胶斜面、玻璃斜 面各一块，小车一个，铁架台一个，直尺一把。六、教学设计思路和教学流程（一）教学设计思路本节课采用情景引入一探究实验一验证结论一条件

4、归纳一应用和小结”的教 学流程：从过山车模型中发现动能和重力势能可以相互转化，提何在转化过程中动能和重力 势能的总量（机械能）是否相等，进而引出探究的主题；引导学生通过斜面实凝现象和实验 数据（图象），猜想、讨论、分析、推导出机械能守恒定律，从方法论上影响学生；之后运 用己学的理论知识动能定理验证结论，将理论和实验推理很好的相结合；在条件讨论过程中 设计多个情景，通过不同情况下让学生寻找力做功的共性，师生互动讨论归纳出机械能守恒 的条件；最后运用提桶碰鼻实验来判断学生知识掌握的程度。本设计要突出的重点是：运用理想实验探究机械能守恒定律。在实验探究当中，选择多 个摩擦程度不同的斜面，让小车受到的

5、摩擦力逐渐减小，观察出这个过程中小车机械能的一 个变化趋势，最终推导出摩擦力为零的情况。通过模拟物理学家伽利略研究斜面实验时采用 的理想实验方法，以可靠的实验事实为基础，突出主要因素，忽略次要因素，通过抽象思维 得出机械能守恒。让学生在探究、推理过程中得出结论，有利于培养学生的推理能力、分析 归纳能力和探索发现能力，领悟理想研究方法。本设计要突破的难点是：机械能守恒的条件是只有重力做功。首先引导学生想到能的变 化是与力做功有密切关系的，而后考察摩擦力做功、拉力做功等情况下机械能不守恒的原因，寻找力做功的共性，即只有重力做功。通过师生互动思维探究过程，深刻领会到物理学科的 严谨性和流畅性，感受物

6、理之美。媒体设计思想：触摸式白板软件是一种新型的教学软件，它具有很强的交互性和动态直 观性，便于思维的形成。同时通过对DIS光电门传感器的使用，学习运用DIS解决物理问题。（二）教学流程理想实验 研究方法理想实验 研究方法七、教学过程教学环节教学 内容教师活动学生活 动设计意 图、 新课 引入提 出 问 题动能 和势 能相 互转 化的 过程 中，机 械能 是否 变化复习：动能、势能和机械能及其表达式师生共 同复习学生回 答由演示 发现新 问题， 激发探 究兴 趣。新课教学实1验（机探械能究守恒）、活动I:学生 实验小球在运动过程中动能和重力势能如何变化？在小球的动能和重力势能相互转化的过程中，

7、动能和重力势 能的总量（机械能）又会如何？是否存在什么规律？我们用什么方法来探究这个规律呢？（实验）实验一：实验目的：探究小车在斜面上下滑的过程中机械能是否变化实验原理：E=mgh+mv72实验器材：斜面、小车、直尺、光电门传感器、数据采集器、 电脑分别在斜而的两个位置上测出机械能值学生分组实验并记录实验数据学生猜 测学生讨 论实验 的设计学生实 验通过实 验感受 科学技 术与物 理课堂 结合的 重要 性。学生回 答继续实 验学生考 虑并回 答结论一：机械能损失机械能损失的原因是什么？既然是因为斜面粗糙小车的机械能损失了，那么在粗糙程度 不同的斜面上小车的机械能损失程度一样么？实验二： 实验目

8、的：探究小车在粗糙程度不同的斜面上下滑的过程中 机械能损失程度是否一样 实验原理：E=mgh+mv72实验器材：若干块粗糙程度不同的斜面、小车、直尺、光电 门传感器、数据采集器、电脑 注意：为了比较性，选择的两个位置应确定选择桌上另外两个斜面继续实验 结论二：粗糙程度越小，机械能损失得越少刚才的实验中只选取了两个位置，只能说明两位置的机械能 情况，物理是一门非常严谨的学科，为了更说明问题，需要 多取几组数据（三个光电门，加上释放点，总共有四组数据）。活II:演 实验机械能位置图象学生学生讨 论并回 答为了直观地描述实验现象，我们用图象来表示，以机械能为 纵坐标，位置为横坐标，看一下机械能随位置

9、变化的图象。斜率更 小为了比较性，我把三条图线放在同一张坐标系里面，请同学 们观察并互相讨论，从这三条图线中发现了什么？ 如果我们再选一个更光滑的斜面，那么图线会怎么样如果再光滑呢？（更接近虚线，机械能损失的越少。）学生讨 论如果我们这样依次类推，大家想一下，你会发现什么？请同学们分组讨论。讨 论 归 纳若斜 面光 滑，机 械能 不变通过学生的回答进行引导：斜面越趋近光滑，那么图线的倾 角越小（机械能损失的越少），推导出如果斜面是光滑的， 那么图线就是水平的（机械能不损失），即机械能保持不变。学生归 纳感受理 想实验 研究物 理问题 的科学 方法。理想 斜面 实验光滑的斜面是一种理想模型，是不

10、存在的，所以我们利用了 摩擦程度越来越小推导出光滑斜面上物体的机械能保持不 变。事实上这点与曾经学过的哪个实验的思维方式相似。在实验现象的基础上，突出主要因素，忽略次要因素，最后 推导出物理规律。伽利略 的理想 斜面实 验验 证 结 论运用 动能 定理 验证 结论运用动能定理川合=小1师生一起推导出Ei- u mgScos 0 =En当u=0时则Ei=En即如果斜面是光滑的，那么小车的机械能 保持不变。验证结束。师生共 同推导巩固知 识的同 时又探 讨了新 知识机械能守恒的条件是什么？实验中小车的机械能为什么损失了？学生回 答三： 新课 教学2（机 械能 守恒 的条 件）机械 能守 恒的我们知

11、道功是能变化的量度。实验结果中机械能损失的根本原因是什么？克服摩 擦力做 功师 生 讨 论条件： 只有 重力 做功如果现在拉一小车使它在光滑的斜面上匀速前进，请回答机 械能是否守恒？机械能为什么增加了？事实上小车也没有受到摩擦力，也就是说它并没有克服摩擦 力做功，但是机械能并没有保持守恒。可见，保持机械能守 恒的条件不仅仅是摩擦力不做功。那么机械能守恒的条件到 底是什么？机械能守恒前提是动能和重力势能相互转化，所以重力必做 功。而光滑斜面上小车受力分析：只有重力做功增加拉力做 正功学生小 组讨论 回答师生互 动思维 探究过 程，深 刻领会 物理学 科的流 畅性机 能 恒 律械守 在只有重力做功

12、的情况下，动能和重力势能发生相互转化，学生小 定但是机械能的总量保持不变。结活动III：足球碰鼻实验请同学试一下，足球如图静止释放，返回来会不会碰到鼻 子？四： 应用 小结 作业巩 固 复 习实例 分析参与活知识是 动并解为现实 释现象中的生活而服 务的。做了这个实验有何感受？现实生活中只有重力作功是不存在的，所以如果其他力作功 远远小于重力作功，我们也可以看成机械能守恒。教师小结理想实验研究方法，以可靠的实验事实为基础，突出主要因 素，忽略次要因素，通过抽象思维得出机械能守恒。今天我 们用理想斜面实验探究了机械能守恒定律，这种思想方法会 是我们进一步研究物理问题的一把钥匙。学生思 考小结本 节课的 知识点 及其探 究方 法。作业学生 实验课后完成书上学生实验（摆锤实验），验证它的机械能是否 守恒。如果只有一块斜面，能否用理想斜面实验来探究我们今天的 课题？课后继 续实验 研究巩固物 理知识 和探究 方法