2026年秋北师大版高中物理选择性必修一第三单元第9课《机械能守恒定律》教案

2026年秋北师大版高中物理选择性必修一第三单元第9课《机械能守恒定律》教案一、教材分析（一）内容定位本节课是北师大版高中物理选择性必修一第三单元第9课内容，承接前面所学的动能、重力势能、弹性势能的概念，重力做功与重力势能变化的关系、动能定理等核心知识，是对之前能量相关知识的系统整合与升华，也是后续学习能量守恒定律、电磁感应中能量问题等内容的基础，在整个力学知识体系中起到承上启下的关键作用。教材从生活中常见的摆球摆动、滚摆升降等情境切入，引导学生从现象观察到逻辑推导，逐步总结出机械能守恒定律，符合2026新课标提出的“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本理念，注重培养学生的核心素养。（二）核心素养对接物理观念：帮助学生构建能量转化与守恒的物理观念，加深对机械能概念的理解。科学思维：通过推导机械能守恒定律的过程，锻炼学生逻辑推理、归纳总结的科学思维能力。科学探究：通过小组实验探究，引导学生体验提出问题、验证猜想、总结规律的探究过程。科学态度与责任：引导学生关注机械能守恒定律在生活中的应用，养成实事求是的科学态度。二、学情分析（一）知识基础学生已经掌握了动能、重力势能、弹性势能的计算方法，理解了重力做功与重力势能变化的关系，也会用动能定理解决简单的力学问题，对能量转化有了初步的感性认识，具备推导机械能守恒定律的知识基础。（二）认知特点高中阶段的学生已经具备初步的逻辑推理能力，但抽象思维仍需要具象情境支撑，本节课将复杂规律转化为通俗易懂的实例，贴合学生认知习惯，符合从具象到抽象的认知规律。（三）认知难点学生容易混淆机械能守恒的适用条件，对“只有重力或弹力做功”的要求理解不到位，也很难理解机械能守恒是针对系统而言的，需要通过大量实例帮助学生突破误区。三、教学目标（一）知识与技能知道机械能的概念，能够准确识别生活中动能与势能相互转化的实例。理解机械能守恒定律的内容，准确掌握机械能守恒的适用条件。能够运用机械能守恒定律解决简单的生活实际问题，对比机械能守恒定律与动能定理的使用区别。（二）过程与方法经历从动能定理推导机械能守恒定律的过程，提升逻辑推理能力。通过小组实验探究、讨论交流，提升合作探究能力和归纳总结能力。（三）情感态度价值观通过观察生活中能量转化的现象，体会物理规律的简洁性与普适性，感受物理的美感。通过探究实验，养成尊重事实、实事求是的科学态度，体会物理与生活的紧密联系，提升学习物理的兴趣。四、教学重点（一）机械能守恒定律的内容和适用条件。（二）运用机械能守恒定律解决简单的实际问题。五、教学难点（一）准确判断机械能是否守恒，理解机械能守恒的条件。（二）理解机械能守恒是针对物体系统而言的。六、课前准备（一）教师准备实验器材：铁架台、带细线的摆球、滚摆、弹簧振子、分组实验器材若干。教学资源：制作包含摆球摆动、过山车运行、蹦极运动等动图的PPT，准备课堂练习题、分组探究任务单。课前分组：按照异质分组原则，将全班学生分为4人一组，每组安排组长负责组织讨论。（二）学生准备提前复习动能定理、重力做功与重力势能变化的关系相关内容。提前预习本节课内容，观察生活中动能和势能转化的实例，记录自己的疑问。七、课时安排（一）本次教学共1课时，总时长45分钟。八、教学过程（一）导入新课（5分钟）教师现场演示实验：将拴着细线的摆球固定在铁架台上，教师站在原地不动，把摆球拉到贴近自己额头的位置，保持静止后提问学生：“如果老师松开手，摆球摆出去再摆回来，会不会碰到老师的脸呢？”学生自由发言猜测后，教师松开手，摆球摆动后回到原位，没有碰到教师额头，学生发出惊叹后教师提问：为什么摆球不会回到原来的高度碰到我的脸？它的能量发生了什么变化？今天我们就一起来学习这个能量变化的规律。（二）新授知识（15分钟）动能与势能的相互转化（1）教师演示滚摆实验：将滚摆卷到最高处后松开，引导学生观察：滚摆下落的时候，高度越来越低，速度越来越快，提问：高度降低说明什么物理量变了？速度变快说明什么变了？引导学生总结：高度降低，重力势能减小；速度变快，动能增大，所以是重力势能转化成了动能。（2）滚摆上升的时候，引导学生观察：速度越来越慢，高度越来越高，总结：动能减小，重力势能增大，动能转化成了重力势能。（3）再演示弹簧振子实验：拉伸弹簧后松开，引导学生观察：弹簧恢复原长的过程中，弹性势能减小，小球的动能增大，弹性势能转化为动能；小球压缩弹簧的过程中，小球动能减小，弹簧弹性势能增大，动能转化为弹性势能。（4）总结：动能、重力势能、弹性势能都属于机械能，不同形式的机械能之间可以相互转化，那转化过程中总机械能会不会变化呢？接下来我们一起推导一下。机械能守恒定律的推导（1）列举自由下落物体的例子：一个质量为m的物体，从高度h₁的位置下落到h₂的位置，速度从v₁变为v₂，下落过程中不计空气阻力，只有重力对物体做功。（2）根据之前学的动能定理，重力做的功等于物体动能的变化，写公式：WG=12mv22−12mv12（6）总结规律：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变，这就是机械能守恒定律。机械能守恒的条件（1）通俗讲解：我们可以简单理解为，除了重力和弹簧弹力之外，没有其他力对物体做功，比如摩擦力、空气阻力这些力都不做功，或者做的功加起来是零，总机械能就不变。（2）解释导入的实验：摆球摆动的时候，只有很小的空气阻力做功，所以机械能减少一点点，摆回来的时候只比原来低一点点，所以不会碰到我的额头，如果完全没有空气阻力，摆球会刚好回到原来的位置。（3）举反例帮助理解：木箱在粗糙的地面上滑动，摩擦力对木箱做功，木箱的速度越来越慢，动能越来越小，重力势能不变，总机械能越来越小，所以机械能不守恒，减少的机械能转化成了内能。（三）小组合作探究（8分钟）教师给每个小组发放滚摆，布置探究任务：（1）将滚摆从标记好的初始高度静止释放，测量滚摆第一次上升到的最大高度，记录数据。（2）讨论：初始高度和第一次上升的最大高度一样吗？为什么不一样？滚摆的机械能守恒吗？如果不守恒，减少的机械能去哪里了？（3）给小组8分钟时间完成实验和讨论，完成后每组派代表准备发言。小组展示交流，教师总结：实际实验中，因为空气阻力和滚摆转轴的摩擦力做功，所以机械能会减少，所以第一次上升的高度比初始高度低，进一步验证了只有阻力不做功的时候机械能才守恒，加深学生对条件的理解。（四）课堂练习（7分钟）第一题：判断下列过程中物体的机械能是否守恒，说明原因：（1）做自由落体运动的石块；（2）沿粗糙斜面匀速下滑的木块；（3）不计空气阻力的平抛运动的铅球；（4）在光滑水平面上做匀速圆周运动的小球。请四位学生分别回答，教师点评纠正，巩固对守恒条件的判断。第二题：一个物体从20m高处自由下落，不计空气阻力，g取10m/s²，求物体落地时的速度大小，分别用动能定理和机械能守恒定律计算，对比两种方法，引导学生发现机械能守恒定律解题更简便。（五）课堂小结（3分钟）教师引导学生共同梳理本节课内容：我们今天认识了不同形式机械能的相互转化，通过推导得到了机械能守恒定律，记住了定律的内容和适用条件，还学会了用它解决简单的问题，这个定律是解决很多力学问题的重要工具，下节课我们会学习更复杂的应用。（六）作业布置（2分钟）必做题：完成课本课后练习题第1、2、3题，要求书写规范步骤。选做题：做一个家庭小实验：取一枚硬币和一张展开的纸片，从同一高度同时静止释放，观察谁先落地；再把纸片揉成纸团，重复实验，观察结果，用今天学的机械能守恒知识解释两次结果不同的原因，写一段100字左右的感想，下次课分享。九、板书设计（一）主板书机械能：动能+重力势能+弹性势能，不同形式可相互转化推导过程：WG=12m适用条件：只有重力或弹力做功，其他力不做功或做功之和为零（二）副板书记录课堂练习推导过程、学生讨论的核心结论、易错点提醒十、教学反思（一）本节课的优势本节课以直观实验导入，快速吸引学生注意力，整节课将抽象的物理规律转化为通俗易懂的实例和实验，符合学生认知习惯，推导过程循序渐进，小组探究活动让学生亲自体验规律的验证过程，落实了2026新课标提出的核心素养培养要求，讲练结合，环节清晰，可直接用于课堂教学，大部分学生都能掌握本节课的核心内容。（二）存在的不足少数学情基础较弱的学生，对“系统机械能守恒”的概念理解仍然不到位，部分学生在判断守恒条件时，仍然会混淆“重力做功”和“其他力做功”的区别，需要在后续