《機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、機(jī)械能守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】一、知識與技能1知道什么是機(jī)械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化.2理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件.3在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式.二、過程與方法1學(xué)會在具體的問題中判定物體的機(jī)械能是否守恒.2初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來解釋物理現(xiàn)象，分析問題.三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過機(jī)械能守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來解決實(shí)際問題.【教學(xué)重點(diǎn)】1掌握機(jī)械能守恒的條件.2在具體的問題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式.【教學(xué)難點(diǎn)】1如何讓學(xué)生從事例中感受和猜想物體的機(jī)械

2、能轉(zhuǎn)化遵循什么規(guī)律.2在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中如何處理數(shù)據(jù).【教學(xué)方法】情景創(chuàng)設(shè)法、分析推證法、探究與交流討論法.【教具】多媒體、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、方座支架、直尺、重錘、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線.【教學(xué)過程】一、環(huán)節(jié)一、設(shè)景激趣 引入新課（2分鐘）情景創(chuàng)設(shè)（視頻）：瀑布請同學(xué)們根據(jù)提供的情景，描述瀑布的動能、重力勢能是如何變化和轉(zhuǎn)化的？生：水從高處下落：水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能.通過以上事例的分析，你猜想瀑布減小的重力勢能與增加的動能之間的關(guān)系是怎樣的？學(xué)生猜想：現(xiàn)在就通過探究來驗(yàn)證我們的猜想是否正確！環(huán)節(jié)二、教師引導(dǎo) 學(xué)生自學(xué)（2分鐘）教師在屏幕上提出3個(gè)引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)的問題，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)機(jī)械能守恒定律的

3、相關(guān)問題.以此來幫助學(xué)生學(xué)會正確的學(xué)習(xí)方法并養(yǎng)成一定程度的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣.如圖所示，忽略空氣阻力，設(shè)重物的質(zhì)量為，當(dāng)重錘離地面高度為時(shí)，重錘具有的機(jī)械能是：_ （結(jié)論：）當(dāng)重物繼續(xù)下落至離地面高度為處時(shí)，重錘具有的機(jī)械能是：_.（結(jié)論：  ）試著比較重錘從高處下落到高處時(shí)動能的增加量與重力勢能的減少量相等嗎？設(shè)問：如果相等會得出什么結(jié)論呢？（結(jié)論：由于動能的增加量與重力勢能的減少量相等，因此.）上面是從分析重錘自由下落過程中得出的結(jié)論.這個(gè)結(jié)論具有普遍意義嗎？機(jī)械能守恒定律：在只有_(結(jié)論：重力（或彈力）)做功的情況下，物體的_能(結(jié)論：動)和_能(結(jié)論：勢)（結(jié)論：回答重力

4、勢能或彈性勢能也正確）可以互相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量保持不變.環(huán)節(jié)三、教師檢測學(xué)生自學(xué)情況 師生共同學(xué)習(xí)新知（26分）下面以最簡單的例子從理論分析和實(shí)驗(yàn)探究兩方面來研究機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒問題.1、先從理論分析來研究重錘自由下落過程中機(jī)械能是否守恒：如圖所示，忽略空氣阻力，設(shè)重物的質(zhì)量為，當(dāng)重錘離地面高度為時(shí)，重錘具有的機(jī)械能是： 創(chuàng)設(shè)情境：動畫演示  =_  結(jié)論：當(dāng)重物繼續(xù)下落至離地面高度為處時(shí)，重錘具有的機(jī)械能是：創(chuàng)設(shè)情境：動畫演示=_  結(jié)論：  試著比較重錘從高處下落到高處時(shí)動能的增加量與重力勢能的減少量相等嗎？（現(xiàn)在就從理論上去推導(dǎo)這兩個(gè)位置的機(jī)械

5、能是否相等）設(shè)問：如果相等會得出什么結(jié)論呢？引導(dǎo)學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的動能定理或運(yùn)動學(xué)知識分析推導(dǎo)得出 既： 結(jié)論：由于動能的增加量與重力勢能的減少量相等，因此.上面是從分析重錘自由下落過程中得出的結(jié)論.這個(gè)結(jié)論具有普遍意義嗎？提問：物體在做斜拋運(yùn)動時(shí)這個(gè)結(jié)論也正確嗎？分析圖中斜拋物體的頻閃照片，你也能得出“斜拋物體的動能和勢能互相轉(zhuǎn)化，但在任一位置的機(jī)械能都相同”的結(jié)論嗎？（留給學(xué)生課后探究）總結(jié)：研究證明，在只有重力做功的情況下，不論物體是做直線運(yùn)動還是做曲線運(yùn)動，這個(gè)結(jié)論都是正確的.2、機(jī)械能守恒定律：在只有重力（或彈力）做功的情況下，物體的動能和勢能（重力勢能或彈性勢能）可以互

6、相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量保持不變.即：恒量 環(huán)節(jié)四、教師指導(dǎo) 學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新知（5分）提問：如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律呢？在現(xiàn)有器材的條件下，這節(jié)課推薦大家用自由下落的重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.【實(shí)驗(yàn)原理】 (1)從1到2由機(jī)械能守恒定律得：即:即：(2)從0到1由機(jī)械能守恒定律得：優(yōu)點(diǎn)：方便處理數(shù)據(jù).要求：保證起始點(diǎn)速度為0.(3)做的圖像，若得到的是過原點(diǎn)的直線，且加速度為,則機(jī)械能守恒.【實(shí)驗(yàn)裝置】 如圖所示：hV 電火花計(jì)時(shí)器紙帶夾子重物 【儀器和器材】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)生電源，方座支架，直尺，重錘，紙帶，復(fù)寫紙，導(dǎo)線.【實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作】引導(dǎo)學(xué)生：(1)

7、如何選擇紙帶提問：某個(gè)位置的機(jī)械能能不能測量？怎樣測量？(2)如何測量記數(shù)點(diǎn)的速度？即：、的速度.(3)如何測量重物的重力勢能的減少量和動能的增加量？并用這兩個(gè)量來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒.【實(shí)驗(yàn)步驟】(1)如圖所示，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直地固定在置于桌邊的鐵架臺上，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好. (2)將紙帶穿過電火花記時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，并把紙帶的一端固定在重物上，使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，先用手提著紙帶. (3)先接通電源，松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn).(4)重復(fù)幾次，得到35條紙帶. (5)在打好點(diǎn)的紙帶中挑選“點(diǎn)跡清楚且第一、二兩點(diǎn)間距離約為2”的一條紙帶

8、，記下第一個(gè)點(diǎn)的位置O，并在紙帶上從任意點(diǎn)開始依次選取幾個(gè)連續(xù)的點(diǎn)1、2、3，并用刻度尺依次測出各點(diǎn)到位置O的距離，這些距離就是物體運(yùn)動到點(diǎn)1、2、3、時(shí)下落的高度、. (6)應(yīng)用平均速度就是中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度的方法 ，計(jì)算出各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度、. (7)把得到的數(shù)據(jù)真入表格里，計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的勢能減少量，以及增加的動能，并比較是否跟理論一致.計(jì)算時(shí)取當(dāng)?shù)氐臄?shù)值.由于數(shù)據(jù)比較多教師給學(xué)生提供了一組參考的數(shù)據(jù)表格，同學(xué)們可以根據(jù)自己的實(shí)際情況設(shè)計(jì)更加具體的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)表格.（附：數(shù)據(jù)處理參考表格）注：此前在第一章運(yùn)動和力的學(xué)生實(shí)驗(yàn)二中，學(xué)生曾用過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器去測量運(yùn)動物體的速度、加速度，因此本實(shí)驗(yàn)

9、設(shè)計(jì)學(xué)生應(yīng)該可以做.位移時(shí)間即時(shí)速度位移時(shí)間即時(shí)速度動能增加量勢能減少量差值學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：、老師及時(shí)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)并與學(xué)生互動；、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理；、學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果.環(huán)節(jié)五、解決課前小問題 使教學(xué)內(nèi)容前后呼應(yīng)（2分鐘）1、教師再次提問課前小問題，并請同學(xué)們說明其中的原理（提問過程中，多請幾名同學(xué)敘述，相互補(bǔ)充）.2、在同學(xué)們回答的基礎(chǔ)上，教師給予總結(jié)，在屏幕上出示其中的原理. 環(huán)節(jié)六、應(yīng)用新知 鞏固練習(xí)（2分鐘）例1：分析下列情況下機(jī)械能是否守恒？A跳傘運(yùn)動員從空中勻速下落過程B物體以在空中下落過程 C物體作平拋運(yùn)動過程D物體在細(xì)線拉力作用下沿光滑斜面上滑過程例2：把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來

10、，就成為一個(gè)擺，擺長為，最大偏角為.小球運(yùn)動到最低位置時(shí)的速度是多大？（物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關(guān)；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的.在討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時(shí)，應(yīng)先確定參考平面.）環(huán)節(jié)七、教師作課堂小結(jié) 幫助學(xué)生升華思維（4分鐘）在分析問題的基礎(chǔ)上，歸納使用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟：1、受力及做功分析，判斷是否符合機(jī)械能守恒定律的條件只有重力或彈力做功；2、列出初、末兩個(gè)狀態(tài)的機(jī)械能（、）；3、根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出等式求解（）.環(huán)節(jié)八、因材施教 適度拓展（1分鐘）問題思考：你能不能直接用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)的公式來處理這個(gè)問題？本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖：通過設(shè)問讓

11、學(xué)生了解機(jī)械能守恒定律解決問題時(shí)的優(yōu)越性.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題，只需考慮運(yùn)動的始末狀態(tài)，不必考慮兩個(gè)狀態(tài)之間過程的細(xì)節(jié).如果直接用牛頓運(yùn)動定律解決問題，往往要分析過程中各個(gè)力的作用，而這些力往往又是變化的，因此一些難以用牛頓運(yùn)動定律解決的問題，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律則易于解決.環(huán)節(jié)九、適量布置作業(yè) 檢驗(yàn)教學(xué)效果（1分鐘） 1、P65練習(xí)2-3 2、3、42、一個(gè)學(xué)生騎自行車沿著斜坡自然下滑時(shí)，機(jī)械能是否守恒.五、板書設(shè)計(jì)： 第三節(jié) 機(jī)械能守恒定律1動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化2.機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系：勢能的變化量：內(nèi)容： 動能的變化量：條件：六、說教學(xué)效果教學(xué)反思本節(jié)課有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.導(dǎo)入新課時(shí)采用利用與學(xué)生生活切近的瀑布作為切入點(diǎn)比