课外读物课时教案

《机械能守恒定律》教学设计

一、教材分析

机械能守恒定律是学生进入高中系统学习物理学后第一次遇到的守恒定律，是能量守恒定律的一个特例，是高中学生对能量转化和守恒的启蒙。能量守恒定律是自然界中的普遍定律，是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材，在学习本节内容之前，学生已经学习过了功、功率、动能、重力势能、弹性势能、功能关系、动能定理、重力做功与重力势能变化的关系，已经具备了从理论推导得出机械能守恒定律条件的能力。因此，通过本节内容的学习，既提供了一条解决力学问题的新途径，又可为后续课程的学习打下良好的基础。机械能守恒定律起着承前启后的作用，是必须牢固掌握的一个重要规律。

二、学情分析

学生已经在初中学习过有关机械能的基本概念，对“机械能”并不算陌生，接受起来相对轻松。通过前几节内容的学习，同学们对“机械能”这一概念较初中有了更深认识，在此基础上学习机械能守恒定律学生比较容易理解。

三、教学目标

1．知识与技能

（1）知道机械能的各种形式，能够分析动能和势能之间的相互转化。

（2）能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。

（3）知道机械能守恒的条件，能运用机械能守恒定律解决有关问题。

2．过程和方法

利用观察、想象、推理，获得机械能守恒定律。通过对机械能守恒条件的归纳，经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。

3．情感态度与价值观

培养学生发现和提出问题，并利用已有知识探索学习新知识的能力。使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。初步树立变中有恒、能量守恒的观点。

四、教学重点和难点

重点：1.运用理想实验探究机械能守恒定律

2.理解机械能守恒定律

难点：理解机械能守恒定律，并能灵活运用机械能守恒定律解决问题. 五、教学资源

多媒体，篮球，单摆，斜面，小车

六、教学设计

机械能守恒定律是本章的重点内容，要求学生能初步掌握机械能守恒定律的内容并能用来解决一些简单问题。守恒定律在物理学理论和应用方面十分重要，不同运动形式的能量转化和守恒的思想能指引人们揭露自然规律、取得丰硕成果。但这种思想和有关的概念、规律都比较抽象，学生不易理解、掌握。机械能守恒作为普遍的能的转化与守恒的一个特例，虽然比较简单，学生要真正掌握和灵活运用也极困难。本课总体设计思想是：分两步得出机械能守恒定律，第一步是要学生理解动能与势能间可以相互转化；第二步是通过猜想、实验

探究、理论推导说明在转化过程中机械能的总量是守恒的．最后通过实例分析加深学生对定律条件的理解

七、教学简案

教学过程

教师活动

活动一

勇敢者的游戏

学生设计活动

意图

游一、戏新课

引引入

入

用游戏引

用绳拴住一个篮球并悬挂起来，把入新篮球拉到鼻子附近，松手后篮球将向前摆去，接着又摆回来，你原地不动，篮球会打到你师生课，的鼻子吗？为什么？接着用手挡住绳上某一共同激发点，要学生猜想，篮球还能回到等高处吗？

完成

学生的兴

这样一个勇敢者的游戏可以等效为一个摆球实验，演示给

趣，学生看。（做实验）小球在来回摆动的过程中，总能到达原来的高同时

为新

课做

好准

备

让学生思考并

寻找学生实验猜测

度，即便我们把绳长改变，仍然能到达原来的高度。

过程通过以上的观察，我们知道了篮球、和小球能“记得”原来的位置，中的记得不是物理的语言，从物理的角度来说呢，这过程中有守恒量。

守恒让我们拭目以待吧！

量

二、

新课

教学

视频导入：请学生观看接下来的三个视频，并从视频中找出有关的

信息。

从视频中我们可以总结出，势能和动能可以相互转化；力做功的过

程就是能量转化的过程这些过程中，重力做正功，重力势能减少，学生动能增加。物体上升，重力做负功，重力势能增加，动能减少。弹观看

力也一样能做功。

机械能概念的引入：在物理上，我们把重力势能、弹性势能和动能

统称为机械能。机械能也是能量的一种形式，它们的关系E = 复习旧知识，为学习新知识做好铺垫

强化对机EK

+EP

做好在生活中，势能和动能相互转化的例子随处可见，在刚才的游戏和笔记

械能的概实验及视频中都有，那在势能和动能转化的过程中，机械能会有什

念理么变化呢？（给学生展示一副物体自由落体的照片）请同学们，利

解

用理论分析或设计实验方案来证明。

1.

活动二

分组讨论

我们很容易建立这样一个情景，一物体沿着光滑的斜面滑，在某一位置A时，它的动能是 Ek1，势能为 Ep1。经过一段时间后，物体运动到另一位置B，它的动能Ek2，势能为 Ep2。

请大家同学利用学过的知识，分组讨论物体下落过程中的能量转化，功能关系？

1.展示学生的理论推导过程

2.

详细讲解理论推导

A点机械能 E1=Ek1+Ep1 B点机械能 E2=Ek2+Ep2 合力对物体做的功等于物体动能的增加量：

W = WG=Ek2-Ek1 重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量：

引学生导学思考

生从最简

单的

运动

去分学生析

完成

让学

生学以致用

机械

实能守验恒

探究

2．

机械能守恒的条件

机械能

定律

巩固师生知识 WG =Ep1-Ep2 共同的同推导

时又两式联立 Ek2-Ek1=Ep1-Ep2

移项 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 探讨了新

可得 E2=E1 知识

即证机械能守恒。

引导学生分析讨论上面表达式的物理意义：等号的左侧表示末态的

机械能，等号的右侧表示初态的机械能，表达式表明初态跟末态的

机械能相等.即在物体下滑的过程中，重力势能减小，动能增加，

减小的重力势能转化为动能。

在只有重力做功的情况下，物体的动能和势能可以相互转化，而机械能总量保持不变。

1.表述：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

2.表达式:（1）E2=E1

参与活动3.理解守恒条件：只有重力做功

并解（1）

物体只受重力。

释现（2）物体受重力，还受其他力，但其他力不做功；或除重力之外象

的其他的力做功的代数和为零。

（2）ΔEp减=ΔEk增(或ΔEp增=ΔEk减)

四、应用：

一、解释勇敢者的游戏

师生互动思维

深刻领会物理学科的流畅性

三：课堂训练

请学生来解释一下“勇敢者的游戏”所蕴含的物理原理吗？

篮球在摆动过程中，我们忽略空气阻力，篮球虽受到重力，绳的拉力，拉力不做功，只有重力做功。篮球下落过程中，重力势能和动能相互转化，减小的重力势能，转化为增加的动能，总的机械能确保持不变；而篮球上升过程，刚好相反，动能和重力势能相互转化，减小的动能，转化为增加的重力势能，此消彼长，而总的机械能却保持不变。所以篮球能回到等高处，整个过程，机械能守恒。

二、图片展示（判断机械能是否守恒）

1.跳伞运动员在离开飞机后的开始一段时间内降落伞没有打开，将自由下落，此时机械能守恒吗？

2.神州飞船的返回舱在返回地面的一段时间内匀速下降，此时机械

巩固知识的同时又探讨了新知识

能守恒吗？

3.列车进站前为什么要设置一个小小的坡度？

思维拓展：

机械能守

恒定律

一根轻质弹簧一端固定，一端系着一个小球，放在光滑的桌面上，小球静止于O点。手握小球把弹簧拉长，使小球置于A点，放

手后小球便在A、B间来回运动，试分析小球、弹簧系统，有哪些力做了功，运动过程中的有哪些能量相互转化？这种情况下机械能守恒吗？

例1：下列几种情况中，机械能一定守恒的是（ ）

A. 做匀速直线（F合=0）运动的物体 B. 水平抛出的物体（不计空气阻力）

C. 固定光滑曲面上运动的物体

实例

D. 物体以0.8g的加速度竖直向上做匀减速运动

例2．如图5－3－6所示，桌面高为h，质量为

m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设地面处的重力势能为零，则小球落到地面前让学生自己思考，为下一节做好铺垫

瞬间的机械能为

(

)

A．mgh

B．mgH

C．mg(H＋h)

D．mg(H－h)

表述：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转

四：

小结

化，而总的机械能保持不变。

表达式:（1）E2=E1

（2）ΔEp减=ΔEk增(或ΔEp增=ΔEk减)

守恒条件：只有重力做功

九、教学板书：

（一）、动能与势能的相互转化

重力做功：动能←→重力势能

弹力做功：动能←→弹性势能

（二）、机械能

1.符号：E

2.动能和势能的统称，E=EK

+EP

（三）、机械能守恒定律

1.理论推导：

2.机械能守恒定律：

在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

（四）、机械能守恒定律的条件

1.只受重力（弹力），不受其他力，如自由落体的物体]

2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功，如做单摆运动的物体

十、教学反思

本节知识点包括：机械能守恒定律的推导；机械能守恒定律的含义和适用条件。

机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考

平面无关的。在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面。思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。