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視頻標簽：機械能,守恒定律
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：江蘇省物理創(chuàng)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(chuàng)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(jié)
《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(zhuǎn)化問題。
（2）能夠根據(jù)動能定理和重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，推導出機械能守恒定律
（3）會根據(jù)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(guān)問題。
（4）能從能量轉(zhuǎn)化的角度理解機械能守恒的條件，領(lǐng)會運用機械能守恒定律解決問題的優(yōu)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(nèi)容及條件，進一步分析物體系統(tǒng)內(nèi)所具有的機械能，判斷研究對象在所經(jīng)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(xiàn)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(fā)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(zhuǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)？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(zhuǎn)化相互轉(zhuǎn)化的規(guī)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(fā)學生的求知欲，課的第一錘要敲在學生的心靈上，激發(fā)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(zhuǎn)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(qū)我看到瀑布下落過程勢能向動能轉(zhuǎn)化
學生乙：蕩秋千的時候，動能和重力勢能之間相互轉(zhuǎn)化
學生丙：游樂園里面的過山車動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化
學生丁：撐桿跳過程，重力勢能、彈性勢能和動能間相互轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fā)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)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(yǎng)學生自主探究能力，在實驗過程中學生之間相互協(xié)作，培養(yǎng)學生合作學習能力。）
教師引導學生繼續(xù)深入思考
教師：對于實驗過程和結(jié)論同學們有什么可以質(zhì)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(zhuǎn)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(jié)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，還可以激發(fā)學生對于物理學習的興趣，調(diào)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(xiàn)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(zhuǎn)化的守恒量
初動能為Ek1，質(zhì)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?yōu)?em>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(tài)小球機械能的關(guān)系。
學生黑板上完成
如圖所示，光滑水平面上質(zhì)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?yōu)?em>Ek2，彈簧彈性勢能變?yōu)?em>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(tài)機械能的關(guān)系
學生黑板上完成
（設計說明：通過以上兩個問題，培養(yǎng)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(guī)律）
由此可以得出結(jié)論：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)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(tǒng)
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(shù)和為零
（3）只有動能、重力勢能和彈性勢能之間的相互轉(zhuǎn)化）能量轉(zhuǎn)化的角度
表達式：
（設計說明：勢能是相互作用的物體系統(tǒng)所共有的，同樣機械能也應該是物體系統(tǒng)所共有的，在中學物理教學中，不必過分強調(diào)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(tǒng)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(jié)解題步驟。）
教師引導學生總結(jié)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(tǒng)內(nèi)彈力做功）
2． 選取零勢能參考面，列出初、末狀態(tài)的機械能
3． 根據(jù)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(jīng)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(guī)律的優(yōu)越性和不足之處，將討論引入深處。）
學生總結(jié)規(guī)律的優(yōu)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(tài)，不必考慮兩個狀態(tài)之間過程的細節(jié)。
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(tǒng)，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(yè)
課后習題3、4
反思：
（1）本節(jié)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(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，再讓學生進一步做出推導出機械能守恒定律。
（2）本節(jié)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(chuàng)造”，而是根據(jù)學生自己的體驗，用他們自己的思維方式，重新建構(gòu)有關(guān)物理知識，即學生的“再創(chuàng)造”過程。
（3）本節(jié)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(gòu)知識。
（4）本節(jié)課充分理順知識邏輯關(guān)系，為學生的學習鋪設臺階。
（5）本節(jié)課注重體現(xiàn)三維教學目標．除上述提到的知識、過程外，本節(jié)課還努力潛移默化地滲透情感態(tài)度與價值觀的教育。
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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