《研究机械能守恒定律》教学设计.doc

研究机械能守恒定律教学设计【教材分析】机械能守恒是自然界重要的守恒现象之一，在自然界以及生产与生活中大量存在。机械能守恒定律一节的内容与本章的各节内容有紧密的逻辑关系，是全章知识链中重要的一环。定律的探究建立在前面所学知识的基础上，教材通过“打桩机”工作时的功能关系为背景，通过多个具体实例，先猜测动能和势能的相互转化的关系，后引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究，联系重力势能和重力做功及弹性势能与弹力做功的关系的学习，由理论论证到实验探究，逐步深入，得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。【设计说明】本设计主要针对沪科版教材(公共必修2)4.2研究机械能守恒定律的第一课时，力图通过生活实例和理论分析,展示相关情景，激发学生的求知欲，引出对机械能守恒定律的探究,体现从“生活走向物理”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“游戏接龙”的方式让学生掌握规律的应用从而巩固知识,并体会物理规律对生活实践的作用，体现了“快乐学习”的新型教育理念和模式。【教学目的】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。过程与方法1、通过自由落体运动分析重力做功与势能转化及机械能变化；2、学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法；3、初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。情感、态度与价值观1、运用机械能守恒定律分析自然界和生活中的现象；2、体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，形成科学价值观。【教学重点】1、机械能守恒定律的推导与建立，以及机械能守恒定律含义的理解；2、机械能守恒定律的条件和机械能守恒定律的实际应用。【教学难点】1、机械能守恒的条件及对机械能守恒定律的理解；2、能正确分析物体系统内所具有的机械能，判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。【教学器材】单摆模型、弹簧振子模型【教学方法】讲授法，启发法式教学，游戏教学。【教学过程】【一、新课引入】、观看过山车的运动动画，定格在其中一张图片上。教师提问，在过山车由轨道顶端向下运动的过程中，过山车具有哪些能？、复习练习。1、物体由于而具有的能叫做动能，其表达式为。2、动能定理的内容。3、物体由于而具有的能叫做重力势能，其表达式为。4、物体由于而具有的能叫做弹性势能。、教师提出机械能的概念，引入新课。【二、新课讲解】、讲解有关机械能的基本知识点。一、机械能（板书）1、定义：物体在某状态时的动能与势能的总和叫做物体的机械能。用符号E表示机械能，则E=EK+EP（板书）2、注意：第一，势能包含重力势能和弹性势能两个方面；第二，由于重力势能和动能都跟所选取的参考平面和参考系有关，因此，机械能是一个相对量，其大小与参考平面和参考系的选择有关。3、单位：焦耳，符号是J。（板书）、启发引导学生对动能和势能的转化进行讨论。二、动能与势能的转化（板书）1、观察教材62页图4-8。让学生思考并回答打桩机在下落过程中，动能与势能是怎样变化的。2、实验演示1：单摆模型中，动能和重力势能的转化。教师先简单介绍单摆模型，然后提问引导学生对如下问题进行思考，并及时给予指正和总结：、在单摆的运动过程中，有哪些力是做功呢？、单摆小球由最高点向最低点运动的过程和由最低点向最高点运动的过程中，动能与势能是怎样变化的？（在介绍单摆模型时，如下图所示，教师和单摆成图上位置，将小球由A点释放，部分学生会担心小球会“打到”教师的鼻子，而结果却刚好没有打到，从而引起学生的兴趣和求知欲。）3、实验演示2：弹簧振子模型中，动能和弹性势能的转化。教师先简单介绍弹簧振子模型，然后提问引导学生对如下问题进行思考，并及时给予指正和总结：、在振子的运动过程中，有哪些力是做功呢？、振子由平衡位置向两边运动的过程和由两边向平衡位置运动的过程中，动能与势能是怎样变化的呢？4、通过以上两个演示，引导学生进行思考讨论。、动能和势能之间的转化是通过什么来实现的呢？、动能和势能之间的相互转化遵循什么规律呢？可以得到怎样的猜想？5、以自由落体运动为例，对动能和重力势能之间的相互转化进行理论研究。A点到B点的过程中，WG=mv22-mv12=EK2-EK1 由重力做功和重力势能变化的关系有：WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2 得到EK2-EK1=EP1-EP2 移项后，得 EP1+EK1=EP2+EK2 即E1=E2引导学生讨论式的含义是什么？式的含义又是什么？总结出：只有重力做功时，物体动能和势能之和即总的机械能保持不变。6、引导学生分析论证只有弹力做功时，机械能是否守恒。由学生讨论振动过程的能量转化和实验结论，结合前面已经探究过的弹力做功与弹性势能的关系，类比重力做功，进行分析。WF=EK2-EK1又WF=EP1-EP2=EK2-EK1则EP1+EK1=EP2+EK2得到结论：只有弹力做功时，系统机械能守恒。、以上述过程为基础，学习机械能守恒定律的具体内容。三、机械能守恒定律（板书）1、内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。（板书）2、表达式：EK2+EP2=EK1+EP1即E末=E初 EK2-EK1=EP1-EP2即Ek增=Ep减（板书）3、对机械能守恒条件的理解（教师引导，由学生讨论得出）：从做功角度：只有重力或系统内弹力做功 只受重力或系统内弹力 除受重力、弹力外，还受其他力，但其他力不做功从能量转化角度：系统内只有动能和势能的相互转化，没有其他形式能发生改变。【三、知识巩固】、以游戏接龙的方式完成题目，对回答正确的学生给予物品奖励。在下面各实例中，机械能是否守恒？为什么？1、跳伞运动员和降落伞匀速降落2、一个物体沿斜面匀速下滑3、起重机匀速吊起重物4、拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升5、物体在竖直面内做匀速圆周运动6、铅球在空中做平抛运动7、光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来。8、抛出的篮球在空中运动（不计阻力）9、物体以0.8g的加速度竖直向上做匀减速运动、典例训练。如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从桌面上方高为H处自由落下。不计空气阻力，假设桌面处为零势能位置，则小球落到地