84机械能守恒定律教学设计-高一下学期物理人教版3

机械能守恒定律【设计思想】本设计力图通过生活实例和物理实验,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，注重引导学生体验规律的探究过程。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,并通过规律应用巩固知识,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，体会科学探究中的守恒思想，体会物理规律对生活实践的作用，形成科学价值观。【教学目标】1.物理观念：通过探究机械能守恒定律涉及到的运动模型（摆的运动、自由落体运动等）帮助学生强化已有的运动观念；通过实验探究机械能守恒定律，帮助学生建立正确的能量观念。2.科学思维：通过引导学生将机械能守恒从自由落体运动、摆的运动等特殊的运动形式推广到一般的运动形式，发展学生的科学推理的思维。3.科学探究：通过实验探究过程促进学生交流合作，提高团队意识和科学探究能力。4.科学态度与责任：通过能量守恒的教学，使学生树立科学观念，理解和运用自然规律解决实际问题，形成将物理知识应用于生活实践的科学态度。【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。【教学资源】1．DIS演示实验1套（计算机、机械能守恒实验器、数据采集器、光电门传感器、导线若干）。2．演示实验：小球，小车2辆。3．课件：教育101PPT。4．软件：DIS6.9实验软件。5．。【教学设计思路】环节教师活动学生活动设计意图学习目标1.知道什么是机械能，理解物体动能和势能的相互转化，建立正确的能量观念。2.通过理论推导和实验探究，理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。3.能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题，形成将物理知识应用于生活实践的科学态度。看学案明确本节课的目标让学生带着目标进入新课学习情境引入挑战：“碰鼻尖”游戏说明游戏规则，请一位同学挑战，一位同学提住细绳协助，不能晃动，开始表演引入新课：同学们想不想知道为什么小球不会碰到鼻尖？通过这节课的学习来寻找答案参与挑战活动，观看表演，思考：为什么没有碰鼻的危险创设情境，让学生带着问题进入新课伽利略理想斜面实验追寻守恒量过渡：早在400多年前，伽利略在研究斜面上物体的运动时除了告诉我们物体的运动不需要力来维持，他还发现改变斜面的倾角，小球会到达相同的高度，在运动过程中好像“记得”自己起始的高度介绍物理学史：在物理学中寻求守恒量已经成为物理学研究的一种重要思想方法。但遗憾的是伽利略年代还没有能量的概念，所以他没有继续进行深入研究。今天我们已经有了能量的概念，让我们一起来研究一下物体在斜面上运动时，能量是如何进行转换的。回答问题：斜面上的小球在运动过程中好像“记得”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。让学生了解物理学史，体会守恒思想的重要性魔法小车实验过渡：老师这里有两辆小车，外观质量几乎相同。将两辆小车从同一高度由静止释放，请同学们仔细观察实验现象请这位同学除掉圆筒外壳，显示出内部结构引导学生解释有橡皮筋的小车为什么跑的慢，为什么到桌面上还发生倒退现象。播放视频，描述实验现象其中一辆小车其中一辆小车内部有橡皮筋，跑的慢还发生倒退解释原因：下滑过程中，没有橡皮筋的小车重力势能转化为动能，有橡皮筋的小车重力势能除了转化为动能，还有一部分转化为了弹性势能，上滑过程中，弹性势能转化为动能和重力势能通过小实验激发学生的求知欲，激发起他们思维的火花，或像磁石一样把学生牢牢地吸引住。通过物体运动过程中动能、重力势能、弹性势能的转化引入机械能的概念，学生更容易接受机械能过渡：小车的动能、重力势能及橡皮筋的弹性势能，他们都是与物体机械运动相关的能量，所以把这三种能量统称为机械能，他们之间是可以互相转化的。引导学生说出机械能表达式，及机械能性质，帮助学生建构机械能的概念老师引导下回答问题板书：1.概念：动能、重力势能、弹性势能的统称，总机械能为动能和势能之和.2.表达式：3.性质：机械能具有相对性建构机械能的概念动能和势能相互转化机械运动在生活中随处可见，请同学们分析以下几种情况下能量是如何进行转化的？不考虑阻力时溜滑梯的小朋友，上升过程的篮球，弓将箭发生出去的过程，动能和势能互相转化充斥在我们的生活中，请同学们思考能量之间的转化是通过什么来实现的呢？转化过程遵循什么规律呢？大胆猜想一下他们之间具有什么样的定量关系呢？分析能量的相互转化重力势能转化为动能动能转化为重力势能弹性势能转化为动能提出问题回答：做功实现能量转化猜想：动能的变化量与势能的变化量在数量上相等机械能不变让学生感受物理从生活中来，让学生感受物理无处不在，能提高学生亲近物理的热情诱发学习动机。机械能守恒定律理论推导首先以直线运动为例从理论上探究小球做自由落体时，重力势能和动能转化过程中的定量关系情景设置：质量为m的物体自由下落过程中经过高度h1的A点速度v1，高度h2的B点时速度为v2，以地面为参考面。试分析物体由A到B过程中力做功情况和能量转化情况，推导并找出守恒量挑选几个小组推导过程进行投屏，让学生分析自己的推导过程点评并总结，引导学生分析小球运动过程中动能和势能的转化关系，通过分析表达式的对称性，寻找不变量，得出结论引导学生进行理论探究小球做自由落体时动能和势能转化过程中的定量关系任务：理论推导并找出守恒量，得出结论推导让学生体验理论推导过程，培养学生理论探究能力机械能守恒定律实验验证过渡：实践是检验真理的唯一标准，接下来我们进行实验探究。以曲线运动为例通过实验探究能和重力势能转化中所遵循的规律介绍实验器材：机械能守恒实验器、光电门传感器、数据采集器、计算机。实验中需要测定摆锤在摆动过程中任意时刻的动能和势能，遮光宽度和摆锤质量是系统默认，不需输入，释放电荷光电门的位置是可以改变的引导学生分组讨论设计实验方案学生按照实验方案进行实验,采集实验数据。做完实验后，让各组学生根据实验结果进行交流并发言。引导学生讨论误差来源总结结论：比较上述实验结果中各位置的机械能（在实验允许的误差范围内），机械能的总量______________小组讨论设计实验方案：实验目的：探究动能和重力势能转化中所遵循的规律。实验原理：分别测定摆锤在摆动过程中任意时刻的动能和势能，研究机械能的总量有什么特点。实验步骤1

打开进入物理专用软件“研究机械能守恒定律”实验；2

实验器摆锤直径

d

及其质量

m，系统默认，不需输入；3利用测平器准确定位装置，将摆锤重心位置固定在实验器主板的

A

点，光电门的挡光孔固定在

D

点；4单击“开始记录”，在

A

点释放摆锤，摆锤通过光电门传感器的速度被记录在表格中；5、单击“数据计算”，得到摆锤在

D

时的动能、势能和机械能值；6、保持摆锤释放位置（A

点）不变，分别调整光电门的位置到

C、B

两点，重复上述步骤。注意事项1.按住铁架台和实验器不动，光电门的挡光孔对准各点中心线2.重锤摆过光电门后用手接住，阻止摆锤回摆，一次实验后将摆球放入A处吸住3.实验过程中可以点击“清除本次数据”重新操作展示实验结果进行交流并发言分析实验误差：空气阻力、仪器晃动等得出结论：通过实验可以发现摆锤在运动过程中动能和重力势能相互转化时，动能和重力势能相加几乎是定值。利用DIS实验直观快速地获取数据，激发学生对于物理学习的兴趣，调动学生学习物理的积极性培养学生尊重实验事实、重视数据、严谨的科学态度归纳总结机械能守恒条件请学生分组讨论：从受力和做功两个角度归纳总结出机械能守恒的条件提问：物体只有重力做功和只受重力是不是等价的？引导学生得出结论分组讨论得出结论：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。培养学生的归纳总结能力合理外推过渡：我们知道势能除了包括重力势能还有弹性势能。提问：光滑水平面上弹簧一端固定，一端连小球，弹性势能的变化与弹力做功具有什么关系？同理得到结论：在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能相互转化时总的机械能保持不变。学生分析只有弹簧弹力做功时的能量转化O,弹簧压缩，弹簧弹力做正功，弹性势能减少，动能增加O,弹簧伸长，弹簧弹力做负功，弹性势能增加，动能减少培养学生运用类比分析、合理外推的能力机械能守恒定律内容引导学生概括机械能守恒定律的内容、条件、表达式课堂练习：判断机械能是否守恒跟随老师构建机械能守恒的内容、条件、表达式不是，小摆球除了受重力还受拉力，但拉力不做功加深理解，构建自己的知识网络学以致用1.请同学们利用本节课所学内容解释一开始的碰鼻尖实验：为什么小球碰不到鼻尖？总结点评：小球如果机械能守恒也只会回到鼻尖的位置，更何况还有空气阻力，机械能有损耗。即使在运动过程中加钉子有阻碍，仍能到达原来的高度。如果用塑料小球，克服阻力做功，不能到达原来的高度。鼓励学生以后也成为一个勇敢而自信、敢于挑战的人。2.请同学们化身小小工程师解决实际问题例：随着人类能源消耗的迅速增加，如何节约能源，有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务.车辆进站的时候需要刹车减速，造成了能量的损耗，请你从节约能源的角度为上海“明珠线”某轻轨车站设计一个方案，并分析这种设计的优点。补充：相对于普通火车轨道而言,“明珠线”在城市内部,不允许有较大的起步和刹车距离,所以更需题图的设计

如果电车到达A点便切断电源，不考虑电车所受的摩擦力，则机械能守恒做全面和历史地评价：机械能守恒定律是力学中的一条重要规律，又是更普遍的能的转化和守恒定律的一个特例。深入地理解它和准确而又灵活地运用它解决实际问题将是我们今后的主要任务。希望同学们将来能用所学知识服务于社会，报效国家挑战同学自信，掌握了机械能守恒定律设计方案：与站台连结的轨道设计一个小的坡度.①列车进站时,利用上坡使部分动能转化为重力势能,减少因为刹车而损耗的机械能

②列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能,起到节能作用

回扣上课一开始的情境导入，加深学生对机械能守恒定律的理解，物理来源于生活，应用于生活，使学生树立节能意识，理解和运用自然规律解决实际问题，形成将物理知识应用于生活实践的科学态度。强调机械能守恒定律的重要性小结引导学生总结本节课所学内容或方法帮助学生建立知识点框架。总结自己的收获与体会培养学生合作、自主总结和归纳的技能与方法。结束语人生跌宕起伏，积蓄能量，方能逆势而上。能量是守恒的，坚信付出必定会有回报！【导学案】机械能守恒定律一、机械能1.概念2.表达式：3.性质：提出问题：探究动能和势能转化过程遵循什么规律猜想：理论探究：自由落体，推导并找出守恒量实验探究：摆锤竖直面内圆周运动实验器材：机械能守恒实验器、光电门传感器、数据采集器、计算机实验方案：实验步骤：实验数据;误差分析：实验结论：合理外推：注意事项：1.按住铁架台和实验器不动，光电门的挡光孔