4.2研究机械能守恒定律 教学设计
机械能守恒定律教学设计
篇一：机械能守恒定律教学设计《机械能守恒定律》教学设计【课题】机械能守恒定律【课型】新授课【课标解读】普通高中物理课程标准要求:通过实验,验证机械能守恒定律．理解机械能守恒定律．用机械能守恒定律分析有关问题．关键词是:实验、理解、分析问题．关于验证机械能守恒定律的验证过程可以放在下一课时进行．所以本节课在引入、实验探究、理论探究和实际应用等各环节都要充分利用生产和生活中的问题．为了让学生理解机械能守恒定律，要充分发挥学生的自主能动性，让学生自主推导定律，并总结出机械能守恒定律的条件，然后进行巩固练习．【高考考试说明】ⅱ级要求【学情分析】通过初中的学习学生已经知道什么叫机械能，机械能的构成因素．通过前几节内容的学习，学生在此前已经历了探究守恒量，重力势能的概念和弹性势能的表达式的学习，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功将使弹性势能发生变化，合外力的功将引起物体动能的变化．学生对于初中阶段学过的一些定性的东西逐渐找到了定量方面的联系，对功能关系的认识加深了，也萌发了继续探究的兴趣．那么，在动能、重力势能和弹性势能都参与转化的过程中，情况又将如何呢？这是学生急待解决的问题，机械能守恒定律的建立也倒了水到渠成的时候了．【教材分析】《机械能守恒定律》是人教版高中物理（必修二）第七章《机械守恒定律能》第八节的内容．本章逻辑结构是：“追寻守恒量”从上位概念是为引入能量概念为目的，从下位概念是揭示机械能守恒，基于学生认知发展顺序，教材采取了不完全归纳的思维体系，第四节到第七节“重力势能”“探究弹性势能的表达式”“实验：探究功与速度的变化关系”“动能和动能定理”是关于功和能关系的具体讨论．重力势能的概念和弹性势能的表达式的学习，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功将使弹性势能发生变化，合外力的功将引起物体动能的变化．该课节是对前面几节的综合．机械能守恒定律一节的内容与本章其他各节的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建立在前面所学知识的基础上，而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况，守恒定律在物理学理论和实际应用中都十分重要．教学过程回顾已学知识，通过几个具体事例，先明确动能和势能的相互转化关系，引出对机械能守恒定律及守恒条件的理论探究，联系重力势能变化跟重力做功以及弹性势能变化跟弹力做功的关系的知识，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定律在解决实际问题时的优越性．本节教学内容的重点是通过机械能守恒定律的推导知道机械能守恒定律的内涵，理解机械能守恒定律的条件，学会应用机械能守恒定律解决实际问题；而正确分析物体系统所具有的机械能，判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，以及定律的应用是学生学习中的难点．在教学设计时，力图通过生活和生产中的实例，展示相关情景，既激发学生的求知欲，又使学生体会到“物理就在我身边，身边处处有物理’，体现“从生活中学习物理，物理应用于生活”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，并通过规律的应用巩固知识，初步运用机械能守恒定律解释物理现象，体会自然界中的守恒规律和科学中的守恒思想，体会物理规律对生产和生活实践的作用，领悟运用机械能守恒定律解决问题的优越性，形成科学价值观．【不同版本比较】沪科版：必修二第四章《能量守恒与可持续发展》中的第二节《研究机械能守恒定律》，教材先介绍了机械能的概念，通过重锤下落分析论证机械能守恒定律，然后通过两个方案进行实验验证，然后应用机械能守恒定律分析生活中的一些问题．司南版：必修二第二章《能的转化与守恒》中的第三节《能量守恒定律》，教材先运用实验进行动能和重力势能的转化和守恒关系的探究，再通过自由落体运动进行理论推导，然后进行应用．人教版：人教版必修二第七章《机械能守恒定律》第八节《机械能守恒定律》，教材先通过生活实例分析了动能和势能的相互转化，再利用小球沿光滑曲面滑下的过程进行理论推导，然后解决一些实际问题．下一节再通过实验验证机械能守恒定律．与旧教材相比，过去是计算物体自由下落时的能量，从而得知机械能守恒，进而推广到普遍的机械能守恒定律．新教材重视理论联系实际，增加了许多生活中的实例，先定性地分析若干具体事例，猜测动能与势能在变化过程中的定量关系，然后定量计算物体只在重力作用下动能和势能各自的变化情况以及总机械能的不变性，最后得出机械能守恒的定量关系．综上所述，我认为人教版的安排更合理，因为在有理论推导的情况下，无论是探究性实验还是验证性实验，都很难在一个课时完成目标．另外在三个版本的教材中，都对机械能守恒定律的适用条件一带而过，而这恰是本节的难点，所以本节课在理论推导的过程中从不同情景来得到规律，进而得到适用条件，这对于学生全面理解和应用机械能定都是有利的．【教学目标】1．通过对生活中一些常见现象的观察与分析进一步明确机械能的各种形式，能够利用动能和势能之间的相互转化来分析一些现象产生的原因．2．能够利用动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，通过自主与合作相结合的方式推导出机械能守恒定律的表达式，总结出机械能守恒的条件，并能利用精确的语言表述出机械能守恒定律的内容.3．能够运用机械能守恒定律分析生活中一些常见的物理现象，并能将其转化为简单的物理模型，领悟运用机械能守恒定律解决问题的优越性．4．通过理论推导和对生活中一些物理现象的分析,进一步体会功是能量转化的量度，能够从机械能有没有和其它形式的能发生相互转化的角度进一步理解机械能守恒．【教学重点、难点】1．通过物理现象的分析和机械能守恒定律的推导过程，能理解机械能守恒定律的内容和守恒的条件．2．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一些简单的实际问题．【评价目标】1．通过课堂引入的视频、演示实验等完成教学目标1；2．通过实验推导和理论推导的过程完成教学目标2；3．通过实际应用、目标3评价和课后作业等完成教学目标3；4．通过单摆的演示实验，理论推导的过程，实际应用、课堂引入、目标4评价等完成教学目标4．【教学方法】自主思考、合作探究、即时评价．【教学过程】【创设情境，导入新课】【目标1】通过对生活中一些常见现象的观察与分析进一步明确机械能的各种形式，能够利用动能和势能之间的相互转化来分析一些现象产生的原因．播放世界上最美的瀑布、全球最陡的过山车运动、何雯娜2008年奥运会蹦床决赛等视频,把学生引入相关情景并激发学生的兴趣．上述视频中，能量分别是怎样转化的？【温故知新】1．动能定理的内容和表达式是什么？2．重力所做的功与物体重力势能有什么关系？3．弹簧的弹力做的功与弹簧弹性势能有什么关系？4．在能量转化的过程中，功扮演着怎样的角色？动能、重力势能、弹性势能之间可以相互转化，具有密切的联系，我们把它统称为机械能．动能和势能的转化是否存在某种定量关系？请看下面的实验．【实验探究】如图所示的装置，悬挂摆球的铁架台上固定一只水平放置的横杆，实验时:调整横杆的高度使小球从不同位置摆动，观察小球摆动的情况．用一把直尺在p点挡住悬线，看看这种情况下小球所能达到的最大高度．分析：（1）分析小球在摆动过程中受力情况，各力做功情况．（2）在小球的摆动过程中能量如何转化？教师总结：实验中小球在摆动过程中通过重力做功，势能与动能互相转换．小球下降时：重力做正功，重力势能减少，动能增加；小球上升时：重力做负功，重力势能增加，动能减少．【设问】小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明什么?说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变．要想实现这一不变，前提条件是什么？下面我们从理论上研究一下，生活中很多的物理情景在忽略一些次要因素的时候，都可以简化为我们熟悉的物理模型．比如下落的物体在忽略空气阻力时可以简化成自由落体运动，高空滑雪运动员在飞翔时可以简化成平抛运动，滑雪运动员在倾斜的赛道上比赛时可以简化成沿光滑斜面的运动，极限运动员在u型赛道上比赛时可以简化成沿光滑曲面下滑的运动，还有在弹簧的作用下小球的运动也可以简化成如下运动．下面请大家根据学案中提供的物理情景以及简化的模型，完成学案表格中的问题．【理论探究】【目标2】能够利用动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，通过自主与合作相结合的方式推导出机械能守恒定律的表达式，总结出机械能守恒的条件，并能利用精确的语言表述出机械能守恒定律的内容.1．创设情景，任意选两个位置，让学生分析受力和运动情况，机械能及相互转化情况,然后完成学案中的表格，请把过程写在表格中．（全班分成5个大组，每个小组完成一个情景）情景1.一个自由下落的物体，由a位置运动到b位置,可以得到以下能量关系:情景2. 滑雪运动员腾空飞跃建立模型：一个做平抛运动的物体，由a位置运动到b位置,可以得到以下能量关系:情景3. 滑雪运动员在倾斜赛道上的运动建立模型：一个沿光滑斜面下滑的物体，由a位置运动到b位置,可以得到以下能量关系:情景4. u型篇二：机械能守恒定律教学设计教学设计学校名称：《机械能守恒定律》教学设计1235篇三：机械能守恒定律教学设计《机械能守恒定律》教学设计一、教学三维目标：【知识与技能】1、知道机械能的概念，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守恒条件；1、通过实例分析，让学生体会能量的相互转化；2、通过定量计算，让学生感受机械能守恒是有条件的；3、通过机械能守恒条件的初步探究，让学生理解，做功和作用的区别；二、教学重点与难点：【教学重点】机械能守恒条件的教学【教学难点】机械能守恒定律的理论推导三、教学过程：（一）新课引入：实验1：（激疑）钢球用细绳悬起，请一同学靠近，将钢球拉至同学鼻子处释放，摆回时，观察该同学的反应，重锤为什么撞不到同学的鼻子？【提出课题】：机械能守恒定律本环节教学设计说明：（二）新课教学1、动能与势能之间可以相互转化引导学生分析通过重力或弹力做功可以实现动能和势能的相互转化。
机械能守恒定律教学设计
机械能守恒定律教学设计一、教学目标1.了解机械能守恒定律的基本含义和表达式；3.掌握机械能守恒定律的计算方法；4.培养学生应用机械能守恒定律解决实际问题的能力。
二、教学过程1.导入为了更好地引出机械能守恒定律，教师可以通过实验或者小故事等方式，让学生认识到物体在不同高度的情况下所具有的不同的势能和动能，以此引入机械能守恒定律。
2.教学内容机械能守恒定律是指，在物体只受重力和弹力等保守力作用下的运动中，机械能守恒。
具体表达式为：E=E1+E2其中E表示系统的机械能，E1表示系统的势能，E2表示系统的动能。
2.2 机械能守恒定律的应用在教授机械能守恒定律的应用时，教师可以通过不同的情境引导学生思考，如井口抛物、滑坡运动等，让学生理解机械能守恒定律的应用过程，从而更好地掌握计算方法。
3.课堂练习为了更好地巩固机械能守恒定律的概念和方法，教师可以根据学生的实际情况设计一些课堂练习，如选择题、计算题等，帮助学生更好地掌握机械能守恒定律。
4.课堂总结教师可以通过让学生对今天的学习内容进行归纳总结，提醒学生注意机械能守恒定律的应用要点，以及常见错误。
三、教学方法1.板书法：通过板书的方式，将机械能守恒定律的相关内容、公式等简要记录，便于学生在课后回顾与复习。
2.案例分析法：通过案例分析的方式，让学生了解机械能守恒定律的应用过程，帮助学生更好地掌握计算方法。
3.问答法：在课堂上，通过提问的方式激发学生的思考，引导学生思考机械能守恒定律的应用，并指导学生掌握解题技巧。
四、教学评价1.引导学生自觉参与教学活动，积极思考，独立掌握机械能守恒定律的概念和应用过程。
2.通过课堂练习，帮助学生查漏补缺，拓展知识面。
3.通过提问的方式，检验学生的掌握情况，及时纠正错误认识。
4.通过听取小组讨论的结果，了解学生的学习情况，及时调整教学方法和内容，提高教学质量。
高中物理《机械能守恒定律》教学教案(6篇)
高中物理《机械能守恒定律》教学教案（6篇）篇一：重点、难点分析篇一1．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；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。
2．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。
3．能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。
通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。
篇二：说明篇二势能是相互作用的物体系统所共有的，同样，机械能也应是物体系统所共有的。
在中学物理教学中，不必过份强调这点，平时我们所说物体的机械能，可以理解为是对物体系统所具有的机械能的一种简便而通俗的说法。
篇三：教学目标篇三1．在已经学习有关机械能概念的基础上，学习机械能守恒定律，掌握机械能守恒的条件，掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。
2．学习从功和能的角度分析、处理问题的方法，提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
篇四：小结篇四1．在只有重力做功的过程中，物体的机械能总量不变。
通过例题分析要加深对机械能守恒定律的理解。
2．应用机械能守恒定律解决问题时，应首先分析物体运动过程中是否满足机械能守恒条件，其次要正确选择所研究的物理过程，正确写出初、末状态物体的机械能表达式。
3．从功和能的角度分析、解决问题，是物理学研究的重要方法和途径。
通过本节内容的学习，逐步培养用功和能的观点分析解决物理问题的能力。
4．应用功和能的观点分析处理的问题往往具有一定的综合性，例如与圆周运动或动量知识相结合，要注意将所学知识融汇贯通，综合应用，提高综合运用知识解决问题的能力。
机械能守恒定律及其应用教案
机械能守恒定律及其应用教案第一章：机械能守恒定律的引入1.1 教学目标让学生了解机械能的概念引导学生理解机械能守恒定律的定义使学生能够运用机械能守恒定律进行简单问题的计算1.2 教学内容机械能的定义及表示方法机械能守恒定律的表述机械能守恒定律的证明1.3 教学方法通过实例引入机械能的概念，引导学生思考机械能的变化通过实验演示机械能守恒的现象，让学生直观地理解机械能守恒定律利用数学方法证明机械能守恒定律，加深学生对定律的理解第二章：机械能守恒定律的应用2.1 教学目标使学生能够运用机械能守恒定律解决实际问题培养学生运用物理学知识解决工程问题的能力2.2 教学内容机械能守恒定律在简单运动中的应用机械能守恒定律在复杂运动中的应用2.3 教学方法通过实例分析，让学生学会运用机械能守恒定律解决实际问题利用计算机软件或物理实验设备，模拟复杂运动情况，帮助学生理解和应用机械能守恒定律第三章：机械能守恒定律在力学问题中的应用3.1 教学目标让学生掌握机械能守恒定律在力学问题中的应用方法培养学生解决力学问题的能力3.2 教学内容机械能守恒定律在直线运动中的应用机械能守恒定律在曲线运动中的应用3.3 教学方法通过典型例题，引导学生学会运用机械能守恒定律解决力学问题利用物理实验设备，进行力学实验，帮助学生理解和应用机械能守恒定律第四章：机械能守恒定律在工程问题中的应用4.1 教学目标使学生能够运用机械能守恒定律解决工程问题培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力4.2 教学内容机械能守恒定律在机械设计中的应用机械能守恒定律在能源转换中的应用4.3 教学方法通过实际案例，让学生学会运用机械能守恒定律解决工程问题利用计算机软件，进行模拟计算，帮助学生理解和应用机械能守恒定律第五章：机械能守恒定律的综合应用5.1 教学目标让学生能够综合运用机械能守恒定律解决复杂问题培养学生解决实际问题的能力5.2 教学内容机械能守恒定律在不同情境下的综合应用5.3 教学方法通过综合案例，让学生学会综合运用机械能守恒定律解决实际问题利用计算机软件或物理实验设备，进行模拟实验，帮助学生理解和应用机械能守恒定律第六章：非保守力与机械能守恒6.1 教学目标让学生理解非保守力的概念引导学生掌握非保守力作用下机械能守恒的条件使学生能够分析并解决非保守力作用下的机械能守恒问题6.2 教学内容非保守力的定义与特点非保守力作用下机械能守恒的条件非保守力作用下的机械能守恒问题分析与计算6.3 教学方法通过实例讲解非保守力的概念及其对机械能守恒的影响利用数学方法分析非保守力作用下的机械能守恒条件通过实际问题引导学生运用机械能守恒定律解决非保守力作用下的物体运动问题第七章：机械能守恒定律在碰撞问题中的应用7.1 教学目标让学生掌握机械能守恒定律在碰撞问题中的应用培养学生分析并解决碰撞问题的能力7.2 教学内容碰撞问题的基本概念与分类机械能守恒定律在弹性碰撞中的应用机械能守恒定律在非弹性碰撞中的应用7.3 教学方法通过实例分析碰撞问题，引导学生理解并应用机械能守恒定律利用物理实验设备进行碰撞实验，帮助学生直观地理解碰撞现象结合数学方法与计算机软件，模拟碰撞过程，加深学生对机械能守恒定律在碰撞问题中的应用第八章：机械能守恒定律在地球物理学中的应用8.1 教学目标使学生了解机械能守恒定律在地球物理学中的应用培养学生运用物理学知识解决地球物理学问题的能力8.2 教学内容地球物理学中机械能守恒定律的应用实例机械能守恒定律在地球内部运动中的应用机械能守恒定律在地表运动中的应用8.3 教学方法通过地球物理学实例，让学生了解机械能守恒定律在地球物理学中的应用利用计算机软件与物理实验设备，模拟地球内部与地表运动，帮助学生理解并应用机械能守恒定律第九章：机械能守恒定律在现代科技中的应用9.1 教学目标让学生了解机械能守恒定律在现代科技领域的应用培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力9.2 教学内容机械能守恒定律在航空航天领域的应用机械能守恒定律在新能源开发中的应用机械能守恒定律在其他现代科技领域的应用9.3 教学方法通过实例介绍机械能守恒定律在航空航天等领域的应用，引导学生了解并应用机械能守恒定律解决实际问题利用计算机软件与物理实验设备，模拟相关科技领域的运动过程，帮助学生理解并应用机械能守恒定律第十章：机械能守恒定律的综合练习与拓展10.1 教学目标让学生能够综合运用机械能守恒定律解决复杂问题培养学生解决实际问题的能力10.2 教学内容机械能守恒定律在不同情境下的综合应用练习机械能守恒定律在实际工程问题中的应用拓展10.3 教学方法通过综合练习题，让学生学会综合运用机械能守恒定律解决实际问题利用计算机软件或物理实验设备，进行模拟实验与计算，帮助学生理解和应用机械能守恒定律重点解析本文主要介绍了机械能守恒定律及其应用，分为十个章节。
研究机械能守恒定律
研究机械能守恒定律”教学设计石嘴山三中物理组李丹【教材分析】机械能守恒是自然界重要的守恒现象之一，在自然界以及生产与生活中大量存在。
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。
定律的探究建立在前面所学知识的基础上，教材通过“打桩机”工作时的功能关系为背景，通过多个具体实例，先猜测动能和势能的相互转化的关系，后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，由理论论证到实验探究，逐步深入，得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。
【设计说明】本设计主要针对沪科版教材(公共必修2)《4.2研究机械能守恒定律》的第一课时，力图通过生活实例和理论分析,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“游戏接龙”的方式让学生掌握规律的应用从而巩固知识,并体会物理规律对生活实践的作用，体现了“快乐学习”的新型教育理念和模式。
【教学目的】·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、通过自由落体运动分析重力做功与势能转化及机械能变化；2、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；3、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1、运用机械能守恒定律分析自然界和生活中的现象；2、体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，形成科学价值观。
【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。
《实验：验证机械能守恒定律》教学设计
《实验：验证机械能守恒定律》教学设计本实验属验证性学生实验，实验目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律，要掌握实验方法和技巧、实验数据的采集与处理，分析实验误差，从而不仅从理论上了解机械能守恒定律，而且通过实际观测从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解。
教材中介绍了测量瞬时速度的更为简单而准确的方法，要明白其道理。
然而作为教者，却不能生硬对教材“惟命是从”，实际操作中可对装置中计时器的安装稍作改进──降低计时器高度，这样一来虽然纸带的利用率降低，但其有效长度的利用仍然是足够的。
【教学目标】1.理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。
2.知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。
3.能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。
4.能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。
【教学重点】验证机械能守恒定律的实验原理。
【教学难点】验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
【教学方法】探究、讲授、讨论、学生分组实验、练习。
【教学手段】多媒体教学。
【教学用具】多媒体课件(配套设备)、电火花计时器、重物(质量300g±3g)、纸带、铁架台、烧瓶夹、电源。
【教学过程】●复习&引入上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。
这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。
一、实验介绍1.实验目的：验证机械能守恒定律。
2.实验原理：本实验验证极其简单情形下的机械能守恒──自由落体运动。
而且，针对的是及其特殊的过程──从释放点到某位置。
计量重力势能的改变时，只要测量出过程越过的高度，结合当地的重力加速度即可。
计量动能改变时，启用了打点计时器──根据打出的纸带求末状态的瞬时速度(依据“匀变速运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度”)。
二、实验步骤1.按图安装实验器材，电源接学生电源，并将输出电压调至4~6V交流。
核心素养下的高中“机械能守恒定律”单元教学设计研究
核心素养下的高中“机械能守恒定律”单元教学设计研究核心素养下的高中“机械能守恒定律”单元教学设计研究一、引言高中物理课程是培养学生科学素养的重要环节，而核心素养是现代社会要求的基本能力之一。
本文以高中“机械能守恒定律”单元为研究对象，通过设计和实施探究式教学活动，旨在培养学生的核心素养能力。
二、教学目标1. 知识目标：了解机械能守恒定律的基本概念和原理，能够应用机械能守恒定律解决物理问题。
2. 能力目标：培养学生的探究能力、分析和解决问题的能力，培养学生对实践操作的技能。
3. 情感目标：培养学生的科学态度，激发学生对物理学科的兴趣和探索欲望。
三、教学内容1. 机械能守恒定律的基本概念和原理。
2. 机械能守恒定律的应用。
四、教学过程设计1. 激发学生兴趣通过展示一些与机械能相关的实例，引起学生的兴趣，激发他们对机械能守恒定律的学习欲望。
2. 探究式学习活动设计“滑块实验”：在水平直轨道上设置一个滑块，通过测量滑块从不同高度释放后到达终点的时间和离开底部的高度，让学生通过实验数据探究机械能守恒定律的应用。
教师引导学生通过实验数据的分析，发现机械能守恒定律成立。
学生通过实践操作，培养实验设计、数据处理和实验结果分析的能力。
3. 问题探究与解决教师通过提出实际问题的方式，引导学生运用机械能守恒定律解决问题。
例如：一个小球从斜面的顶端滚落到斜面底部，求小球滚落的速度和滚落高度的关系等。
学生通过分析问题，运用所学的知识和方法求解，培养学生解决问题的能力。
4. 课堂讨论教师组织学生进行小组讨论，让学生分享自己的思考和结论，并进行互动交流。
教师在讨论过程中起到引导和指导的作用，加深学生对机械能守恒定律的理解和应用。
5. 拓展应用教师引导学生通过课堂学习之外的途径，拓展机械能守恒定律的应用领域，如过山车设计等，培养学生将知识应用到实际问题中的能力。
五、教学评价方法1. 观察学生在探究式学习活动中的参与和表现。
2. 考察学生的实验报告，评价其实验设计、数据处理和实验结果分析的能力。
《机械能守恒定律》教学设计
“机械能守恒定律”教学设计整体设计思路：首先，通过两个演示实验导入新课，引发学生思考动能与势能的转化过程；进而教师总结过渡，引出“机械能守恒定律”的学习，最后通过练习巩固和学生一、新课引入以综艺节目——《加油向未来》的一段视频来引入，撒贝宁坐在摆球中被拉到距离地面8m高的空中，张腾跃则坐在和摆球完全对称的位置上。
在摆球完成摆动的过程中，两人在8m的高空尝试击掌。
师：小撒坐在大摆球中能否与张腾跃在空中击掌成功，以及为什么，学完本节课，同学们自然可以知晓答案。
【§7.8 机械能守恒定律】（板书）二、新课教学【一、动能与势能的相互转化】（板书）演示实验1：如下图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等进行实验。
把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的A 点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化。
我们看到，小球可以摆到跟A 点等高的C 点，如图甲。
如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到C 点，但摆到另一侧时，也能达到跟A 点相同的高度，如图乙。
师：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？ 实验证明，小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。
在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。
【重力势能−−−→←相互转化动能】（板书）演示实验2：如图，水平方向的弹簧振子。
拉动弹簧振子，使之在水平方向做往复运动。
师：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？ 实验证明，小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化。
小球在往复运动过程中总能回到原来的高度。
【弹性势能−−−→←相互转化动能】（板书）师：从上面的讨论可以看到，重力势能、弹性势能与动能之间具有密切的联系，我们把它们统称为机械能。
【机械能：势能与动能的总和】（板书） 师：通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和是否真的保持不变？下面我们就来定量讨论这个问题。
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4.2研究机械能守恒定律【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。
【教学目的】㈠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。
㈡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。
㈢情感、态度与价值观体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，形成科学的价值观。
【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、正确分析物体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。
【教学器材】钢球、细线、小球、钉子，铁架台、弹簧振子,气垫导轨等。
【教学过程】(一)引入新课(5分钟)结合复习引入新课。
1、提出课题—机械能守恒定律。
（板书）2、力做功的过程也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，物体的动能和势能总和称为机械能，例举：通过重力或弹力做功，动能与势能相互转化。
（展示图片和视频）瀑布：重力势能动能荡秋千：动能重力势能过山车：动能重力势能动能撑杆跳高动能弹性势能、重力势能动能……分析上述各个过程中能量转换及重力、弹力做功的情况。
（学生回答后教师点评补充）(二)教学过程设计（30分钟）1、探寻守恒量：[问题]伽利略的理想实验的内容？（从力的角度）内容：如图所示，让小球从斜面１由静止开始滚下，小球将滚上斜面２，如果没有摩擦，小球将滚到与斜面１等高的地方。
解释：当小球在斜面1上向下滚时，重力沿斜面向下的分力使小球做加速运动，小球的速度越来越大；当小球滚上斜面2时，重力沿斜面向下的分力使小球做减速运动，小球的速度越来越小。
但从动力学的角度不能解释小球为什么会到达与斜面1上等高的地方，不会高也不会低。
事实上，这一特点说明小球在运动的过程中，有一个量是不变的，即守恒的。
这个量就是能量。
分析：物体运动过程中，随动能增大，物体的势能减小；反之，随动能减小，物体的势能增大，机械能不变。
2、探究规律，并找出机械能不变的条件提出研究方法：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。
⑴只受重力作用分析引导学生自主探究，如图所示，小球下落过程中经过高度h 1的A 点速度v 1，经高度h 2的B 点时速度为v 2，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，21222121mv mv W G -=由重力做功和重力势能变化的关系，得：2121P P G E E mgh mgh W -=-=由上二式，得：2112P P k k E E E E -=- ①移项后，得：2211k P k P E E E E +=+ ②即 21E E =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？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。
⑵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）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。
如果物体沿光滑曲面滑下，怎么分析？由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。
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。
进一步分析课本上的“例题”，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。
⑶分析守恒条件分析讨论：泡沫球实验和黑板倾斜后球不能摆到等高处的原因。
泡沫球受到的阻力不能忽略，前面的推导过程中F G W W W +=，2211K P K P E E E E +≠+，从能量转化角度看，有机械能转化为热能，所以机械能将不断减少。
通过实验和理论推导的证明：只有重力做功时，物体系统内的机械能守恒。
（此处应说明：重力势能是物体和地球组成的系统具有的）如图所示,在竖直向下方向运动的小球,受重力和外力作用下, 小球下落过程中经过高度h 1的A 点速度v 1，经高度h 2的B 点时速度为v 2，由同学用学习过的知识（牛顿定律或动能定理），A 点到B 点，对物体根据动能定理,得:21222121mv mv W W F G -=+由重力做功和重力势能变化的关系，得：2121P P G E E mgh mgh W -=-=由上二式,得)()(1122K P K P G E E E E W +-+=除重力和弹力做功的物体系统内,做功是物体机械能的变化.⑷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4：气垫导轨上的水平弹簧振子，观察振动过程。
由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。
12K K F E E W -= 又 1221K K P P F E E E E W -=-=则 2211K P K P E E E E +=+结论：只有弹力做功时，系统机械能守恒.⑸只有重力和弹力做功的物体系统内分析实验5：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）：⑹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⑺引导学生分析结论，加深理解“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：K2P2K1P1E E E E +=+（21E E =）（板书）（三）、巩固应用(8分钟)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1：分析下列情况下机械能是否守恒？A ．跳伞运动员从空中匀速下落过程B ．物体以8m/s 2在空中下落过程C ．物体作平抛运动过程D ．物体在细线拉力作用下沿光滑斜面上滑过程例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C ．物体以5m/s 2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。
例1中D 选项用意是让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：１、 受力分析；２、 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（E 1、E 2）；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。
(四)课堂小结（2分钟）（五）教学设计说明（1）本节课按照“情景——探究一一应用”的模式展开，具体做法是：引导和提出要探究的问题后，先让学生做出猜测，之后通过演示实验进行检验，在实验数据分析的基础上，再让学生进一步做出推测，最后对所涉及的实例进行综合分析得出机械能守恒定律。
（2）本节课充分尊重学生学习概念的过程，即以归纳、概括为主的思维过程。
它不是机械地重复历史中的“原始创造”，而是根据学生自己的体验，用他们自己的思维方式，重新建构有关物理知识，即学生的“再创造”过程。
（3）本节课充分重视实验的作用，以加强学生的体验，从而帮助学生自主建构知识。
（4）本节课充分理顺知识逻辑关系，为学生的学习铺设台阶。
（5）本节课注重体现三维教学目标．除上述提到的知识、过程外，本节课还努力潜移默化地渗透情感态度与价值观的教育。
（六）板书设计一、机械能：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。
P K E E E +=二、物体的动能和势能可以相互转化。
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： 21E E =或 K2P2K1P1E E E E +=+或 P K E -E ∆=∆（动能的增加等于势能的减少）3、守恒条件：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。