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視頻標簽：機械能,守恒定律
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：江蘇省物理創新大賽（高中）《機械能守恒定律》江蘇省徐州市運河中學-王海軍
教學設計、課堂實錄及教案：江蘇省物理創新大賽（高中）《機械能守恒定律》江蘇省徐州市運河中學-王海軍
人民教育出版社新課標教材 必修二 第七章第八節
《機械能守恒定律》教學設計
江蘇省運河中學 王海軍
一、學習目標：
（1）知道機械能的各種形式，能夠分析動能、勢能（包括彈性勢能）之間的相互轉化問題。
（2）能夠根據動能定理和重力做功與重力勢能變化的關系，推導出機械能守恒定律
（3）會根據機械能守恒條件判斷機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律解決有關問題。
（4）能從能量轉化的角度理解機械能守恒的條件，領會運用機械能守恒定律解決問題的優越性。
二、教學重點
學習推導機械能守恒定律，理解機械能守恒定律的含義，明確機械能守恒定律的條件，并運用機械能守恒定律解決實際問題。
三、教學難點
理解機械能守恒定律的內容及條件，進一步分析物體系統內所具有的機械能，判斷研究對象在所經歷過程中機械能是否守恒。
四、教學資源
人民教育出版社配套教材資源、DIS實驗、細線、擺球、鐵架臺、多媒體、PPT等
五、教學過程
導入新課師生互動一
教師：各位同學，課前讓我們一起來欣賞一個小實驗，請大家注意觀察：
教師先介紹實驗器材，然后做實驗
教師：如果我將圓筒從斜面上滾下，會出現什么情況？
學生：會從桌面上掉下來
教師做實驗，學生觀察后發聲“啊”，怎么會這樣
教師：為什么會這樣呢？教師先設問，然后將過程分解，
過程1：圓筒在斜面上向下運動，重力做什么功？什么能向什么能轉化？
過程2：停下來后為什么還能再次運動起來？
學生：猜想原因
教師：除掉圓筒外殼，顯示出內部結構？鞏固舊知識，引入機械能的概念。
教師：我們今天所要研究的就是這三種不同形式的能量之間相互轉化相互轉化的規律
教師板書：機械能守恒定律
（設計說明：良好的開端是成功的一半，通過實驗激發學生的求知欲，課的第一錘要敲在學生的心靈上，激發起他們思維的火花，或像磁石一樣把學生牢牢地吸引住。）
新課教學之師生互動二
教師：物理來源于生活，像這樣三種能量相互轉化的例子，生活中還有很多，大家想一想還有哪些？
學生甲：在云龍湖小南湖景區我看到瀑布下落過程勢能向動能轉化
學生乙：蕩秋千的時候，動能和重力勢能之間相互轉化
學生丙：游樂園里面的過山車動能和勢能之間相互轉化
學生�。簱螚U跳過程，重力勢能、彈性勢能和動能間相互轉化
（俄羅斯撐桿跳皇后----伊辛巴耶娃）
教師：很好，今天課堂上老師也給您們提供了一些實驗器材，讓大家親自體會一下這三種能量間的轉化，但是，在體會過程中老師要交給大家一些任務。
教師：出示任務單
（設計說明：讓學生感受物理從生活中來，從學生熟悉的生活背景導入，讓學生感受物理無處不在，能提高學生親近物理的熱情誘發學習動機。）
新課教學之師生互動三
任務：體驗三種能量間的相互轉化，尋找運動過程中的守恒量
讓小球或者滑片從某位置釋放，然后分析過程中
（1）重力、彈力做功及各種能量轉化情況
（2）是否能夠再次回到原來的高度或者位置。
（3）可能保持不變的量是什么？
并結合手邊的實驗器材進行實驗，實驗完畢分組匯報
（設計說明：讓學生親自動手操作，體驗試驗過程，培養學生自主探究能力，在實驗過程中學生之間相互協作，培養學生合作學習能力。）
教師引導學生繼續深入思考
教師：對于實驗過程和結論同學們有什么可以質疑的地方嗎？
學生：在實驗過程中選取不同位置釋放并多次實驗
教師：僅僅取不同位置釋放還是不夠的，我們要說明能量間的轉化過程中存在不變量，就要在小球運動過程中取不同位置進行探究，這節課我們就一起來通過DIS實驗來取小球向下擺動過程中的A、B、C、D不同點進行研究。
教師進行DIS實驗演示，裝置如下
師生合作取不同點進行研究，數據分析如下：
教師：請大家分析過程中為什么機械能不相等，為什么向下擺動過程中機械能越來越小？
學生討論：討論后，教師引導學生回答，因為要客服摩擦力做功，越是向下客服摩擦力做功越多機械能越小。
（設計說明：利用DIS實驗可以直觀快速地獲取數據，還可以激發學生對于物理學習的興趣，調動學生學習物理的積極性）
教師：回答的非常好，看來摩擦力做功動能和勢能的總和不守恒，我們來做一個對比試驗看看是不是這樣？
教師分別用小金屬球、乒乓球分別做擺動試驗。
教師提問：看到什么現象？說明什么問題？
學生：金屬球可以回到等高位置，乒乓球不能，說明有阻力做功，動能和勢能的總和不守恒
（設計說明：教師再次提出問題，再次掀起討論的高潮）
教師：如果只有重力和彈力做功情況如何？
教師：出示任務
新課教學之師生互動四
教師通過PPT出示任務單
任務：理論探究動能和勢能轉化的守恒量
初動能為Ek1，質量為m的小球從光滑曲面高度為h1的A點下落，
運動到高度為h2的B點時，動能變為Ek2，忽略阻力
求：
（1）小球從A點下落至B過程中，重力做的功；
（2）初末狀態小球機械能的關系。
學生黑板上完成
如圖所示，光滑水平面上質量m為一小球在彈力作用下從A向B運動，已知小球A點動能為Ek1，彈簧彈性勢能為EP1，運動到B動能變為Ek2，彈簧彈性勢能變為EP2，忽略阻力，求：
（1）小球從A點至B過程中，彈力做的功；
（2）小球和彈簧初末狀態機械能的關系
學生黑板上完成
（設計說明：通過以上兩個問題，培養學生理論探究的能力，讓學生運用已有物理知識探究未知的規律）
由此可以得出結論：在只有重力或彈力做功的物體系統內，動能與勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。這叫做機械能守恒定律。
它是力學中一條重要定律，是普遍的能量守恒定律的一種特殊情況。
研究對象應該是：物體系統
守恒的條件是：（1）只有重力或彈力做功 做功的角度
教師：是不是只受重力和彈力？
(2)受其它力，但是不做功；或者其它力做功代數和為零
（3）只有動能、重力勢能和彈性勢能之間的相互轉化）能量轉化的角度
表達式：
（設計說明：勢能是相互作用的物體系統所共有的，同樣機械能也應該是物體系統所共有的，在中學物理教學中，不必過分強調這一點，平時我們所說的物體機械能，可以理解為是對物體系統所具有的機械能的一種簡便而通俗的說法。）
新課教學之師生互動五
任務：小組討論 展示交流
例題1：分析下列實例中，機械能守恒的有 B
A．跳傘運動員從空中勻速下落過程
B． 物體做平拋運動（忽略阻力）
C． 物體在細線拉力作用下沿著光滑斜面上滑過程
D．物體以5m/s2 的加速度豎直向下做直線運動
例題2：把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，擺長為l，最大偏角為
。如果阻力可以忽略，小球運動到最低位置時的速度是多大？
（設計說明：通過例題1鞏固學生對守恒條件的理解，通過例題2鞏固學生對應用機械能守恒定律解決問題，并引導學生總結解題步驟。）
教師引導學生總結解題步驟：
1． 受力分析，判斷是否符合機械能守恒定律的條件—（只有重力或系統內彈力做功）
2． 選取零勢能參考面，列出初、末狀態的機械能
3． 根據機械能守恒定律列出等式求解
新課教學之師生互動六
拓展訓練
（1） 若小球擺到最低點時候細繩斷裂，小球水平以速度v飛出時離地面的高度為h，則小球落地時的速度多大？
（2） 討論能否用機械能守恒定律求出繩斷裂后小球從飛出到落地經過的時間和落地的速度方向呢？
（設計說明：通過拓展思考，引導學生深入思考規律的優越性和不足之處，將討論引入深處。）
學生總結規律的優缺點：
1．機械能守恒定律不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓運動定律方便；
2．應用機械能守恒定律解決問題，只需要考慮運動的始末狀態，不必考慮兩個狀態之間過程的細節。
3．如果直接用牛頓運動定律解決問題，往往要分析過程中各個力的作用，而這些力往往又是變化的，因此一些難以用牛頓運動定律解決的問題，應用機械能守恒定律則易于解決。
4． 處理多個物體組成的物體系統，用機械能守恒定律比較方便
5． 但它無法解決涉及時間和有矢量計算的問題，說明用機械能守恒定律解題也有局限性。
布置作業
課后習題3、4
反思：
（1）本節課按照“情景——探究一一應用”的模式展開，具體做法是：引導和提出要探究的問題后，先讓學生做出猜測，之后通過演示實驗進行檢驗，在實驗數據分析的基礎上，再讓學生進一步做出推導出機械能守恒定律。
（2）本節課充分尊重學生學習概念的過程，即以歸納、概括為主的思維過程。它不是機械地重復歷史中的“原始創造”，而是根據學生自己的體驗，用他們自己的思維方式，重新建構有關物理知識，即學生的“再創造”過程。
（3）本節課充分重視實驗的作用，以加強學生的體驗，從而幫助學生自主建構知識。
（4）本節課充分理順知識邏輯關系，為學生的學習鋪設臺階。
（5）本節課注重體現三維教學目標．除上述提到的知識、過程外，本節課還努力潛移默化地滲透情感態度與價值觀的教育。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
