【公開課】機(jī)械能守恒定律在連接體中的應(yīng)用 教案高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

《機(jī)械能守恒定律在連接體中的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)選自《普通高中教科書物理必修2》章節(jié)名稱第八章機(jī)械能守恒定律第4課時(shí)專題機(jī)械能守恒定律在連接體中的應(yīng)用課標(biāo)內(nèi)容…在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題的過程中，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)守恒的思想，領(lǐng)悟從守恒的角度分析問題的方法，增強(qiáng)分析和解決問題的能力。教學(xué)目標(biāo)1.物理觀念：理解動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化并在解題中應(yīng)用；掌握機(jī)械能守恒定律的四種表達(dá)形式；2.科學(xué)思維：建立能量觀念，會(huì)根據(jù)不同情景選取合適的機(jī)械能守恒的表達(dá)式；3.科學(xué)探究：會(huì)探究動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系；4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過輕桿連接體的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn)，理解自然規(guī)律。教材分析本課屬于《普通高中教科書物理必修2》第八章第四節(jié)中的內(nèi)容，整章都著重講述機(jī)械能守恒定律的相關(guān)內(nèi)容。第四節(jié)主要講述機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用，本節(jié)課的主要內(nèi)容更側(cè)重于機(jī)械能守恒定律在多物體組成的系統(tǒng)中的應(yīng)用，是在前一課的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步深化，兩課共同構(gòu)成本節(jié)的系統(tǒng)整體。本節(jié)課包括兩類題目：第一類題目是“輕繩連接體”，第二類題目是“輕桿連接體”。這兩類題目之間的邏輯關(guān)系是：輕繩連接體和輕桿連接體都屬于多物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒模型，它們都有內(nèi)部拉力或彈力，但是拉力或彈力做功不影響系統(tǒng)的機(jī)械能。輕繩連接體的特點(diǎn)是兩物體具有相同的速度大小，輕桿連接體的特點(diǎn)是兩物體具有相同的角速度。通過系統(tǒng)機(jī)械能守恒和根據(jù)特點(diǎn)列的機(jī)械能守恒方程求解速度及其它物理量。學(xué)情分析本課面對(duì)的是高一學(xué)生，他們有較為活躍的思維和強(qiáng)烈的好奇心。在教學(xué)中可以根據(jù)他們身上的特點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，多鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的見解。而且，在初中的物理學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)于能量守恒的內(nèi)容已經(jīng)有一定的基礎(chǔ)知識(shí)，但未形成知識(shí)系統(tǒng)，缺少分析、理解、總結(jié)機(jī)械能守恒表達(dá)式的能力。因此，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)、探究?jī)深惸Ｐ偷奶攸c(diǎn)等培養(yǎng)學(xué)生分析、理解、總結(jié)機(jī)械能守恒表達(dá)式以及通過實(shí)驗(yàn)合作探究的能力。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1.機(jī)械能是否守恒的判定2.機(jī)械能守恒定律的綜合應(yīng)用難點(diǎn)：1.守恒條件的靈活應(yīng)用。2.機(jī)械能守恒表達(dá)式的靈活選擇。教學(xué)資源和方法教學(xué)資源：自制輕繩連接體模型、自制輕桿連接體模型、例題講解教學(xué)方法：講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)法、課堂講授與自行總結(jié)相結(jié)合。板書設(shè)計(jì)機(jī)械能守恒定律在連接體中的應(yīng)用一、機(jī)械能守恒的條件：系統(tǒng)只有重力和內(nèi)部彈力做功二、連接體模型中機(jī)械能守恒定律的四種表達(dá)1、初末狀態(tài)守恒的思想：2、動(dòng)能勢(shì)能轉(zhuǎn)化的思想：3、機(jī)械能轉(zhuǎn)移的思想：4、能量增減的思想：教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課觀察思考：演示的多物體組成的系統(tǒng)是機(jī)械能守恒的嗎？學(xué)生觀察并思考此模型是否機(jī)械能守恒通過對(duì)模型的思考，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生通過觀察連接體的運(yùn)動(dòng)感受到機(jī)械能守恒在生活中的體現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)物理觀念。與課題“機(jī)械能守恒定律在連接體中的應(yīng)用”相照應(yīng)。一、輕繩連接體引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，點(diǎn)出機(jī)械能守恒的判定條件：只有重力做功和北部彈力做功，沒有其他的外力做功。引入本節(jié)課的重點(diǎn)：學(xué)會(huì)用機(jī)械能守恒定律解決連接體問題。將第一種連接體問題——輕繩連接體常見形式放映出來，演示例1中的情景，并分析輕繩連接體機(jī)械能守恒的條件。與關(guān)聯(lián)速度模型連接起來，分析輕繩連接體的速度關(guān)系。學(xué)生活動(dòng)一：思考輕繩連接體的速度特點(diǎn)并由一名學(xué)生回答。若回答不全則補(bǔ)充：如果物體不沿著繩子方向移動(dòng)，則需要分解不沿著繩子方向的速度，利用沿繩方向速度大小相等列等式求解。分析例1的機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式。學(xué)生活動(dòng)二：利用機(jī)械能守恒定律列式求解，請(qǐng)四位學(xué)生上臺(tái)板書。分析每位學(xué)生方程中物理量的意義，并總結(jié)機(jī)械能守恒定律的四種表達(dá)式。強(qiáng)調(diào)四種表達(dá)式的注意事項(xiàng)，讓學(xué)生選擇自己喜歡并且適于題目的表達(dá)式。學(xué)生回憶機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，并回答判定機(jī)械能守恒條件學(xué)生觀察并思考此模型是否機(jī)械能守恒回憶關(guān)聯(lián)速度模型的特點(diǎn)。學(xué)生在黑板上板書表達(dá)式，在腦海中完善未回答出來的表達(dá)式。通過學(xué)生復(fù)習(xí)，能更迅速、高效地展開本節(jié)課的教學(xué)。串聯(lián)前后的知識(shí)點(diǎn)，不僅做到了復(fù)習(xí)也做到了知識(shí)點(diǎn)的拓展。通過演示情景，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念和模型建構(gòu)的科學(xué)思維。建立學(xué)生的課堂互動(dòng)，增加學(xué)生的參與度，讓學(xué)生緊跟上課節(jié)奏二、輕桿連接體在PPT上將第二種連接體問題——輕桿連接體常見形式放映出來，演示例2中的情景，并分析輕繩連接體機(jī)械能守恒的條件，分析輕桿連接體的速度聯(lián)系。學(xué)生活動(dòng)三：思考輕桿連接體的角速度特點(diǎn)并由一名學(xué)生回答。接著放映例2，讀題后讓學(xué)生思考：這道題目的機(jī)械能守恒方程應(yīng)該怎么列？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)四種表達(dá)形式選取合適的一種，列出本題的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式。提問：為什么說小球和桿組成的系統(tǒng)是機(jī)械能守恒的呢？怎么從理論上分析？利用動(dòng)能定理單獨(dú)對(duì)小球進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)A、B小球的速度不滿足vA=2vB，只能從系統(tǒng)機(jī)械能守恒的角度進(jìn)行分析，列出表達(dá)式。提問：怎么實(shí)踐證明？既然桿的形變太微小了，我們能不能換成明顯一點(diǎn)的，比如更軟一點(diǎn)的桿，可能還是不明顯。那我們可不可以換個(gè)更軟一點(diǎn)的繩？學(xué)生活動(dòng)四：如果換成繩你能觀察到什么？請(qǐng)大家用手中的器材，進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)一位同學(xué)說說你觀察到了什么？并畫出小球下擺過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析彈力的方向。等學(xué)生回答后分析有桿的時(shí)候本來應(yīng)該是B球先到達(dá)最低點(diǎn)的，但是由于桿對(duì)B做了功使得A、B小球一起到達(dá)最低點(diǎn)。所以我們只能把桿和小球當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)去考慮，這樣桿對(duì)小球做的功就變成了內(nèi)部功。解釋為什么不能說小球的機(jī)械能守恒，而是小球和桿的系統(tǒng)機(jī)械能守恒——因?yàn)閺南到y(tǒng)的角度看，內(nèi)部彈力功只是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的機(jī)械能轉(zhuǎn)化，若是單看小球，彈力就成為了系統(tǒng)外部力，系統(tǒng)外部力彈力做功會(huì)影響系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化。學(xué)生根據(jù)桿沒有形變，回答角速度相等的特點(diǎn)。學(xué)生選取合適的表達(dá)式列式。思考單獨(dú)對(duì)小球分析和把小球與桿看作一個(gè)系統(tǒng)的差異。進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。學(xué)生進(jìn)行理論分析，思考桿對(duì)小球的作用。以提問的方式推進(jìn)教學(xué)，提供學(xué)生解決問題的思路，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念素養(yǎng)。通過對(duì)總結(jié)的表達(dá)式的應(yīng)用，讓學(xué)生找到解決問題的思路和竅門，加深同學(xué)們的映像。貫穿科學(xué)論證的核心素養(yǎng)，能利用理論推導(dǎo)，加深理解連接體守恒的情景，幫助解決該類問題。創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)，通過桿連球和繩連球的兩球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)比，引領(lǐng)科學(xué)探究思維?？茖W(xué)探究思維是學(xué)生的關(guān)鍵能力，以此強(qiáng)調(diào)并提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。讓學(xué)生對(duì)知識(shí)保持疑問，并非死板地接受知識(shí)，通過自己的思考更能領(lǐng)悟重點(diǎn)，以此培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度。課