高中物理必修二教案-7.8机械能守恒定律 人教版
文档属性
| 名称 | 高中物理必修二教案-7.8机械能守恒定律 人教版 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 182.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-12-25 12:23:55 | ||
图片预览
文档简介
《机械能守恒定律》教学设计
授课
年级
学科
物理
主
题
机械能守恒定律
指导
教师
课型
一节：问题发现生成课 二节：展示解决课
课时
2
教
材
分
析
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．机械能守恒定律的探究既建立在前面所学知识的基础上，又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况，教材开始通过“演示”小实验，联系第一节中追寻守恒量．通过多个具体实例，先猜测动能和势能的相互转化的关系，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，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会机械能守恒定律在解决实际问题时的优越性。在教学设计时，要根据教材内在的逻辑关系和学生认知的发展规律来设计教学活动的基本流程，力求达到最优化的组合。
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,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,体会物理规律对生活实践的作用。
学
生
分
析
通过前面的学习，学生已对动能和重力势能有了一定的认识；而且重力势能和动能转化规律是一种日常生活中比较常见的物理现象，学生往往能感受到，但并没意识到这一现象的本质特征，故本课通过介绍学生较为熟悉的影音资料（如蜘蛛侠）创设物理情景引入主题使学生对本节课产生兴趣，再利用“铜球碰鼻”的学生体验激发学生探索规律的欲望，从定性和定量的两方面探索动能和重力势能的转化规律。
设
计
理
念
本节课体现先学后导教学理念，采用自主合作探究学习方式，在教师启发帮助下，让学生充分发挥自主、合作学习的主体作用。培养学生主动研究，团结合作，勇于创新的精神。在课堂教学中教师指导学习方法，凡是学生能做到的都让学生自己做，给学生充分的时间和空间进行学习。教师作为引导者和组织者，在课堂教学中真正贯彻以人为本的理念，时刻关注学生需要。
教
学
目
标
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、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；
2、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
通过实例分析，让学生了解我们日常生活中的某些现象可以通过观察、实验、思考和分析来给以科学的解释，消除学生对某些自然现象的神秘感，客观的看待事物；同时通过探究实验，培养学生合作精神、探究精神。
重难
点点
重点：对动能和重力势能间转化规律的判断、理解
难点：利用实验探索动能和重力势能相互转化的规律
关问
键题
重力做功与重力势能变化的关系
2. 动能定理
3. 在具体过程中分析能量的转化
教
学
方
法
1、展示学习法：采用展示学习法，让各组代表对本组问题进行展讲，在过程中规范问题答案，提高学生对……能力；
2、小组合作学习法
3. 多媒体教学启发式教学为主
4.演示实验法
教准
学备
教师准备：
多媒体、单摆、弹簧振子、气垫导轨、酒精、磁铁等
教 学 过 程 设 计
程序（要素）
时间
创设情景
教师行为
期望的学生行为
复习旧知
2分钟
创设作业评价和目标呈现情境
结合复习引入新课
提问：前几节课的学习，我们都学习了哪些能量？谈谈你对他们的认识？
复习巩固、
学生积极思考
回答：
重力势能：false false
弹性势能：false
动能：false
情境导入新课
3分钟
创设自主合作情境
今天我们来学习机械能，首先机械能的定义为：动能和势能的总和称之为机械能。
回答1：动能与势能之和
回答2：
标量性
状态量
系统性
相对性
展示学习，合作探究
10
分钟
创设展示评价情境
提问：动能和势能间有何关系呢？还是先让我们看一个实验吧。
情景实验1：单摆实验
????? 引导学生分析——摆动过程中动能和重力势能的变化关系
定性：动能和重力势能是可以相互转化的——通过重力做功实现
演示实验2：弹簧振子实验
引导学生分析——振子振动过程中动能和弹性势能的变化关系
定性：动能和弹性势能是可以相互转化的——通过弹力做功实现
提问：我们生活还有那些势能和动能相互转化的实例，你能想到哪些？
展示：1分享生活中过山车
2：高山滑雪片段
蹦极运动
三峡水利水电站等
学生：感受——动能和势能可以相互转化
学生实验：单摆实验——初步探究动能和重力势能相互转化的规律
学生和老师一起完成弹簧振子振动的实验：初步探究动能和弹性势能相互转化的规律。
师生合作
学生自主探究
学生：积极思考，列举生活中的能量转化的各类现象。达到从物理走向生活的教育理念。
问题训练，理论探究
15分钟
创设问题训练评价情境
提出问题：动能和势能相互转化是否存在某种定量的关系呢？
探究规律，并找出机械能不变的条件
（1）只受重力作用分析
提出研究方法：在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的。
引导学生自主探究，如图所示，小球下落过程中经过高度h1的A点速度v1，经高度h2的B点时速度为v2，由同学用学习过的知识（牛顿定律或动能定理），分析下落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。
A点到B点，
由重力做功和重力势能变化的关系，得：
由上二式，得：
①
移项后，得：
②
即
引导学生讨论表达式①的含义是什么？表达式②的含义又是什么？
学生猜想：1.有关系，动能和势能相互转化总的能量保持不变；
2,没有什么关系。
学生自主合作探究
学生：在只有重力做功的情况下物体机械能守恒。
问题训练，理论探究
15分钟
创设问题训练评价情境
在表达式①中左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。
在表达式②中，左边是物体在末位置时的机械能，右边是物体在初位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和即总的机械能保持不变。
（2）只有重力做功分析
上述结论是在运动过程只受重力作用时候得到的，如果物体是沿光滑斜面下滑，上述结论成立吗？（由同学推导，分析）
如果物体沿光滑曲面滑下，怎么分析？
小结：在只有重力做功的情形下，不论物体做直线运动还是曲线运动，总的机械能保持不变。
进一步分析演示单摆实验中，摆球摆动过程受重力与细线拉力，两拉力方向始终与运动方向垂直，不做功，则上式推导过程及结论都相同。
（3）只有弹力做功分析
提出问题：势能包括重力势能和弹性势能，只有弹力做功时，机械能与守恒吗？
实验2：气垫导轨上的水平弹簧振子，观察振动过程。
又
则
学生：沿光滑斜面下滑过程中，斜面的弹力不做功，由动能定理分析，通过重力做功，使重力势能转化为动能，总的机械能保持不变。
学生通过重力势能的分析中将曲面看成无数个小斜面的处理方法，得出结论。
同学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。
问题训练，理论探究
15分钟
创设问题训练评价情境
结论：只有弹力做功时，系统机械能守
（4）只有重力和弹力做功的物体系统内分析
视频实验3：竖直弹簧振子的振动，观察现象，作出分析。共同分析，得出结论（板书）
（5）分析守恒条件，归纳结论
在只有重力和弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
“在只有重力或弹力做功的物体系统内”是机械能守恒的条件
“而总的机械能保持不变”是结论
“动能和势能可以互相转化”是系统内重力或弹力做功的结果。从能量转化角度看，机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。
条件：只有重力或弹力做功的物体系统内。
公式：（）（板书）
总结归纳
守恒条件
培养自主归纳总结的逻辑思维
巩固应用，强化新知
6分钟
创设巩固强化问题情境
指导学生对规律探究过程进行归纳小结，然后针对性地加以巩固应用。
例题1.下列几种情况中，机械能守恒的是：（）A.做匀速直线（F合=0）运动的物体 B.在光滑水平面上被细线拴住做匀速圆周运动的小球
C.固定光滑曲面上运动的物体，如图所示D.物体以0.8g的加速度竖直向上做匀减速运动
例2：下列情况中，物体的机械能有可能不变的是（）
A．物体所受合外力为零，重力对物体做正功
B．物体所受合外力为零，重力对物体做负功
通过以上两例具体问题，巩固对机械能守恒条件的理解和掌握
巩固应用，强化新知
6分钟
创设巩固强化问题情境
C．物体以5m/s2的加速度做直线运动
D．物体以不变的速率在竖直平面内做曲线运动
学生清楚应该是系统内弹力做功机械能才守恒。例2各选项的目的是让学生能联系各种实际的运动情景进行分析。
例3：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大？
分析：这个问题直接用牛顿第二定律和运动学的公式来处理，需要用高等数学。通过前面的分析，我们知道小球在摆动过程中机械能守恒，可以用机械能守恒定律求解。
解：（略）
（对学生的回答进行评价、修正，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。）
在应用的基础上，归纳使用机械能守恒定律解题的一般步骤：
受力分析；
判断是否符合机械能守恒定律的条件——只有重力或弹力做功物体系统内；
3、列出初、末两个状态的机械能（E1、E2）；
4、根据机械能守恒定律列出等式求解；
5、讨论最后结果的物理意义。
总结概括，畅谈
收 获
3分钟
创设总结概括情境
在只有重力做功的情况??下???????????????
动能势能相互转化
动能?? 势能
?????????????????????????
且转化过程中机械能总量保持不变
机械能守恒
（E1=E2）
板书
设计
教师板书
一、机械能：
1.物体的动能和势能之和称为物体的机械能。
2.特性：标量性、状态量、相对性、系统性。
三、机械能守恒定律
1.内容： 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能 可以相互转化，而总的机械能保持不变。
2.表达式：
或 （动能的增加等于势能的减少）
3、条件：a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）
b、只发生动能和势能间的相互转化。
布置作业
完成课后练习第1-5题
教学
反思
培养学生先猜想后探究再验证的意识值得推广：在定量研究动能和重力势能相互转化规律时，尝试让学生先猜想，在猜想的基础上让学生对这一情景利用身边的器材进行探究实验，得出有价值的信息。
??2、 尝试让学生提出问题，把物理情景简单化，引入单摆，引出本节课研究课题。然后，尝试鼓励学生大胆对此课题的疑问；其实，学生提的很到位，感觉跟平时间接培养学生的这种意识有很大的关系，以后可坚持下去。
通过这节课的锻炼，使我深刻感受到尽可能为学生创设合适的物理情景是非常重要的，但也要实现利用的最大化；同时，的确感受到实验探究的教学可以大大学生对概念定律的理解，不过值得关注的是我们同学的实验探究能力还是很欠缺的，今后要在这方面大花力气。
授课
年级
学科
物理
主
题
机械能守恒定律
指导
教师
课型
一节：问题发现生成课 二节：展示解决课
课时
2
教
材
分
析
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．机械能守恒定律的探究既建立在前面所学知识的基础上，又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况，教材开始通过“演示”小实验，联系第一节中追寻守恒量．通过多个具体实例，先猜测动能和势能的相互转化的关系，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，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会机械能守恒定律在解决实际问题时的优越性。在教学设计时，要根据教材内在的逻辑关系和学生认知的发展规律来设计教学活动的基本流程，力求达到最优化的组合。
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,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,体会物理规律对生活实践的作用。
学
生
分
析
通过前面的学习，学生已对动能和重力势能有了一定的认识；而且重力势能和动能转化规律是一种日常生活中比较常见的物理现象，学生往往能感受到，但并没意识到这一现象的本质特征，故本课通过介绍学生较为熟悉的影音资料（如蜘蛛侠）创设物理情景引入主题使学生对本节课产生兴趣，再利用“铜球碰鼻”的学生体验激发学生探索规律的欲望，从定性和定量的两方面探索动能和重力势能的转化规律。
设
计
理
念
本节课体现先学后导教学理念，采用自主合作探究学习方式，在教师启发帮助下，让学生充分发挥自主、合作学习的主体作用。培养学生主动研究，团结合作，勇于创新的精神。在课堂教学中教师指导学习方法，凡是学生能做到的都让学生自己做，给学生充分的时间和空间进行学习。教师作为引导者和组织者，在课堂教学中真正贯彻以人为本的理念，时刻关注学生需要。
教
学
目
标
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、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；
2、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
通过实例分析，让学生了解我们日常生活中的某些现象可以通过观察、实验、思考和分析来给以科学的解释，消除学生对某些自然现象的神秘感，客观的看待事物；同时通过探究实验，培养学生合作精神、探究精神。
重难
点点
重点：对动能和重力势能间转化规律的判断、理解
难点：利用实验探索动能和重力势能相互转化的规律
关问
键题
重力做功与重力势能变化的关系
2. 动能定理
3. 在具体过程中分析能量的转化
教
学
方
法
1、展示学习法：采用展示学习法，让各组代表对本组问题进行展讲，在过程中规范问题答案，提高学生对……能力；
2、小组合作学习法
3. 多媒体教学启发式教学为主
4.演示实验法
教准
学备
教师准备：
多媒体、单摆、弹簧振子、气垫导轨、酒精、磁铁等
教 学 过 程 设 计
程序（要素）
时间
创设情景
教师行为
期望的学生行为
复习旧知
2分钟
创设作业评价和目标呈现情境
结合复习引入新课
提问：前几节课的学习，我们都学习了哪些能量？谈谈你对他们的认识？
复习巩固、
学生积极思考
回答：
重力势能：false false
弹性势能：false
动能：false
情境导入新课
3分钟
创设自主合作情境
今天我们来学习机械能，首先机械能的定义为：动能和势能的总和称之为机械能。
回答1：动能与势能之和
回答2：
标量性
状态量
系统性
相对性
展示学习，合作探究
10
分钟
创设展示评价情境
提问：动能和势能间有何关系呢？还是先让我们看一个实验吧。
情景实验1：单摆实验
????? 引导学生分析——摆动过程中动能和重力势能的变化关系
定性：动能和重力势能是可以相互转化的——通过重力做功实现
演示实验2：弹簧振子实验
引导学生分析——振子振动过程中动能和弹性势能的变化关系
定性：动能和弹性势能是可以相互转化的——通过弹力做功实现
提问：我们生活还有那些势能和动能相互转化的实例，你能想到哪些？
展示：1分享生活中过山车
2：高山滑雪片段
蹦极运动
三峡水利水电站等
学生：感受——动能和势能可以相互转化
学生实验：单摆实验——初步探究动能和重力势能相互转化的规律
学生和老师一起完成弹簧振子振动的实验：初步探究动能和弹性势能相互转化的规律。
师生合作
学生自主探究
学生：积极思考，列举生活中的能量转化的各类现象。达到从物理走向生活的教育理念。
问题训练，理论探究
15分钟
创设问题训练评价情境
提出问题：动能和势能相互转化是否存在某种定量的关系呢？
探究规律，并找出机械能不变的条件
（1）只受重力作用分析
提出研究方法：在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的。
引导学生自主探究，如图所示，小球下落过程中经过高度h1的A点速度v1，经高度h2的B点时速度为v2，由同学用学习过的知识（牛顿定律或动能定理），分析下落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。
A点到B点，
由重力做功和重力势能变化的关系，得：
由上二式，得：
①
移项后，得：
②
即
引导学生讨论表达式①的含义是什么？表达式②的含义又是什么？
学生猜想：1.有关系，动能和势能相互转化总的能量保持不变；
2,没有什么关系。
学生自主合作探究
学生：在只有重力做功的情况下物体机械能守恒。
问题训练，理论探究
15分钟
创设问题训练评价情境
在表达式①中左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。
在表达式②中，左边是物体在末位置时的机械能，右边是物体在初位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和即总的机械能保持不变。
（2）只有重力做功分析
上述结论是在运动过程只受重力作用时候得到的，如果物体是沿光滑斜面下滑，上述结论成立吗？（由同学推导，分析）
如果物体沿光滑曲面滑下，怎么分析？
小结：在只有重力做功的情形下，不论物体做直线运动还是曲线运动，总的机械能保持不变。
进一步分析演示单摆实验中，摆球摆动过程受重力与细线拉力，两拉力方向始终与运动方向垂直，不做功，则上式推导过程及结论都相同。
（3）只有弹力做功分析
提出问题：势能包括重力势能和弹性势能，只有弹力做功时，机械能与守恒吗？
实验2：气垫导轨上的水平弹簧振子，观察振动过程。
又
则
学生：沿光滑斜面下滑过程中，斜面的弹力不做功，由动能定理分析，通过重力做功，使重力势能转化为动能，总的机械能保持不变。
学生通过重力势能的分析中将曲面看成无数个小斜面的处理方法，得出结论。
同学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。
问题训练，理论探究
15分钟
创设问题训练评价情境
结论：只有弹力做功时，系统机械能守
（4）只有重力和弹力做功的物体系统内分析
视频实验3：竖直弹簧振子的振动，观察现象，作出分析。共同分析，得出结论（板书）
（5）分析守恒条件，归纳结论
在只有重力和弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
“在只有重力或弹力做功的物体系统内”是机械能守恒的条件
“而总的机械能保持不变”是结论
“动能和势能可以互相转化”是系统内重力或弹力做功的结果。从能量转化角度看，机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。
条件：只有重力或弹力做功的物体系统内。
公式：（）（板书）
总结归纳
守恒条件
培养自主归纳总结的逻辑思维
巩固应用，强化新知
6分钟
创设巩固强化问题情境
指导学生对规律探究过程进行归纳小结，然后针对性地加以巩固应用。
例题1.下列几种情况中，机械能守恒的是：（）A.做匀速直线（F合=0）运动的物体 B.在光滑水平面上被细线拴住做匀速圆周运动的小球
C.固定光滑曲面上运动的物体，如图所示D.物体以0.8g的加速度竖直向上做匀减速运动
例2：下列情况中，物体的机械能有可能不变的是（）
A．物体所受合外力为零，重力对物体做正功
B．物体所受合外力为零，重力对物体做负功
通过以上两例具体问题，巩固对机械能守恒条件的理解和掌握
巩固应用，强化新知
6分钟
创设巩固强化问题情境
C．物体以5m/s2的加速度做直线运动
D．物体以不变的速率在竖直平面内做曲线运动
学生清楚应该是系统内弹力做功机械能才守恒。例2各选项的目的是让学生能联系各种实际的运动情景进行分析。
例3：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大？
分析：这个问题直接用牛顿第二定律和运动学的公式来处理，需要用高等数学。通过前面的分析，我们知道小球在摆动过程中机械能守恒，可以用机械能守恒定律求解。
解：（略）
（对学生的回答进行评价、修正，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。）
在应用的基础上，归纳使用机械能守恒定律解题的一般步骤：
受力分析；
判断是否符合机械能守恒定律的条件——只有重力或弹力做功物体系统内；
3、列出初、末两个状态的机械能（E1、E2）；
4、根据机械能守恒定律列出等式求解；
5、讨论最后结果的物理意义。
总结概括，畅谈
收 获
3分钟
创设总结概括情境
在只有重力做功的情况??下???????????????
动能势能相互转化
动能?? 势能
?????????????????????????
且转化过程中机械能总量保持不变
机械能守恒
（E1=E2）
板书
设计
教师板书
一、机械能：
1.物体的动能和势能之和称为物体的机械能。
2.特性：标量性、状态量、相对性、系统性。
三、机械能守恒定律
1.内容： 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能 可以相互转化，而总的机械能保持不变。
2.表达式：
或 （动能的增加等于势能的减少）
3、条件：a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）
b、只发生动能和势能间的相互转化。
布置作业
完成课后练习第1-5题
教学
反思
培养学生先猜想后探究再验证的意识值得推广：在定量研究动能和重力势能相互转化规律时，尝试让学生先猜想，在猜想的基础上让学生对这一情景利用身边的器材进行探究实验，得出有价值的信息。
??2、 尝试让学生提出问题，把物理情景简单化，引入单摆，引出本节课研究课题。然后，尝试鼓励学生大胆对此课题的疑问；其实，学生提的很到位，感觉跟平时间接培养学生的这种意识有很大的关系，以后可坚持下去。
通过这节课的锻炼，使我深刻感受到尽可能为学生创设合适的物理情景是非常重要的，但也要实现利用的最大化；同时，的确感受到实验探究的教学可以大大学生对概念定律的理解，不过值得关注的是我们同学的实验探究能力还是很欠缺的，今后要在这方面大花力气。