机械能守恒定律教学设计

1 《8.4机械能守恒定律》教学设计

（XXXX中学 XXX）

课题 机械能守恒定律 授课对象 高中一年级

教材来源 人教版高中物理必修二第八章第4节 课时安排 1课时

教学方法 探究法、实验法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。

教

学

目

标 知识与技能

1. 识记机械能守恒定律的内容；

2. 知道机械能守恒条件并会判断。

能力与方法

1. 掌握研究物理过程的方法：提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→应用并领悟物理规律；

2. 学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象。

情感态度与价值观

通过机械能守恒的教学，使学生树立科学的价值观，理解和运用自然规律，来解决实际问题。

教

学

重

难

点 重点 1. 掌握机械能守恒定律的推导；

2. 认识并理解机械能守恒定律的内容。

难点 1．理解机械能守恒定律的条件；

2. 学会探究机械能守恒定律的方法。

教学媒体与资源 多媒体课件、过山车模型、重力加速度测试仪、计时计数测速仪（MUJ-5C）、通用电脑式毫秒仪（HMS-2）、WL-05型物理天平、砝码、小球。

2

教学

过程 教师活动 学生活动及设计思想

一、

创

设

情

景

引

入

新

课

播放过山车视频，并提出问题：翻滚过山车为什么能完成一系列有惊无险的运动呢？为了便于研究山车的运动情况，同时演示模型实验。

演示实验时，适当引导学生给出探究方向：小球在运动中，那些能量发生了变化？

通过学生的回答很好的解释了“翻滚过山车为什么能完成一系列有惊无险的运动”这一问题。

进而设置问题：既然动能和势能可以相互转化，那么在转化的过程中其总和机械能是否发生变化呢？ 活跃课堂气氛，集中学生注意力。

引发学生思考，请一位同学回答（小球的重力势能转化为动能）。

引入课题

二、

设

计

实

验

探

究

规

律 以自由落体运动为例，分析物体下落的过程中重力势能与动能都发生变化，紧接着提出问题：物体的机械能是否也会发生变化呢？

鉴于同学们各执己见，不防提出猜想：假设其机械能保持不变。

实验探究：

提问：欲探究机械能的大小需测量哪几个物理量？

选用仪器：

依据m、v、h这三个参量，选用：物理天平、重力加速度测试仪、计时计数测速仪、通用电脑式毫秒仪、砝码、小球等器材。

实验原理：

将重力加速度测试仪的电磁铁与通用电脑式毫秒仪连接，通过供电磁铁吸住小球，断电后小球做落体运动。 有的学生认为变化，有的认为不变。

给学生灌输一种提出问题验证猜想的思想。

通过分析与思考得出：m、v、h。

观察实验仪器，认真听讲，思考其功能与作用。

学生利用提

3

然后把两个光电门分别接在计时计数测速仪的相应位置，将两个功能按钮分别调在速度及S1计时的档位，可直接在测速仪上读出小球下落时经过光电门一和二的速度。

具体操作：

1.首先断开光电门二将光电门一（高度记为 ）接在计时计数测速仪上。然后接通电源，打开开关，用电磁铁吸住小球，紧接着断电，让小球做自由落体运动。此时在测速仪上读出小球经过 处时的速度（记为 ）。

2.断电接通光电门二，重复上述操作获得小球经过光电门二（高度记为 ）时的速度为 。

3.为减小实验误差，进行多次实验，采集五组数据。并且为了计算方便取光电门二所在位置为0势面， 即

为0,读得 的值为0.5m.将以上数据化为标准单位后填入下表：

1 2.1589 4.9261 0.5000 0 0.092432 0.092430 0.000002

2 2.1589 4.9260 0.5000 0 0.092431 0.092427 0.000007

3 2.1597 4.9262 0.5000 0 0.092431 0.092434 0.000003

4 2.1598 4.9260 0.5000 0 0.092432 0.092427 0.000005

5 2.1597 4.9261 0.5000 0 0.092431 0.092430 0.000001

4.用物理天平测出小球的质量 ，由重力加速度测试仪测得实验当地张掖的重力加速度为： 。

教师组织学生根据机械能的表达式处理数据，将学生分为五组，每一组处理一组数据计算 和 的值及二者之差

并填入上表。

提出问题：通过观察数据，同学们发现 和 有什么关系？

我们的猜想是机械能不发生变化，而实验中得出的数据总是 稍大于 ，从而产生 这一差值。难道是我们的猜供的仪器，依据原理，四人一组分组进行实验，亲生体会整个实验过程。

学生按组处理数据。

分析回答：

大于 。

学生思考讨1h1v1h2h2v2h1hE2E1v2v1h2h1E29.8011gms7.618mg1E2EE1E2E1E2EE1E2E

4 想错误，还是有其他因素的影响？

学生互相讨论进一步分析得出：主要因素是由于物体在下落的过程中，受到空气阻力，物体克服阻力做功，消耗一部分机械能，因此机械能不断减小。次要原因就是实验误差。

提出：如果忽略空气阻力及实验误差的影响，又会出现怎样的情况？

毋庸置疑，肯定是 等于 。 论。

实验结论：如果忽略空气阻力，物体在运动过程中只有重力做功，机械能的总量保持不变。从而验证了猜想的正确性。

由于空气阻力和实验误差无法避免，因此这一实验结论仅限于理想状况。 通过实验探究，让学生归纳发现结论。

三、

理

论

推

导

提问：上述实验结论是否与理论相否呢？

一、只有重力做功时

问题：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h１处速度为v１，下落至高度h2处速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化情况。

学生分析推导：根据动能定理，有：

21222121mvmvWG

下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有：

由以上两式可以得到

即：

得出结论：只有重力做功时，动能和重力势能相互转化，

但机械能总量保持不变。 发现物理规律有三种基本方法：实验归纳法、演绎推理法和类比推理法。要向学生指出，这里采用演绎推理法，在定律的推理分析过程中，培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力。通过物理概念、规律教学，要让学生领悟研究物理的科学方法，提高学生的思维能力和类科研能1E2E2221212121mghmvmghmv1122KPKPEEEE21mghmghWGpkEE增减

5 二、 只有弹力做功时

学生观察分析并类比重力做功进行定性研究。

得出结论：在只有弹簧弹力做功的物体系统内，物体的动能与势能可以相互转化，但机械能总量不变。 力。

总结规律

机械能守恒定律：

内容：在只有重力和弹力做功的系统内，系统的动能和势能发生互相转化，但总的机械能保持不变。

表达式：

条件：只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它合力所做功为零）。

范围：对低速、宏观物体，相对惯性参照系，不论受力和轨迹的情况如何均成立。

师生共同总结定律的内容、表达式、条件及适用范围。

四、

应

用

规

律

提问：让学生判断滑雪、蹦极等运动的机械能是否守恒？

分析：

滑雪运动中，当人起跳到落地的过程中只有重力做功，因此机械能守恒。

蹦极运动中重力和弹力做功，符合机械能守恒定律的条件，所以机械能守恒。 学生能应用定律解释生活现象，对实际问题会判断机械能是否守恒。

解题步骤：

①明确研究对象和它的运动过程；

②分析研究对象的受力情况，判断机械能是否守恒；

③确定对象运动的始、末状态，选定零势能参考平面，确定物体在始、末两状态的机械能；

④选定一种表达式，统一单位，列式求解。 通过对机械能守恒定律的学习及应用教师引导学生归纳总结。

课堂总结

机械能守恒的关键是：只有重力或弹力做功； 把一节课完整的思维模1122kpkpEEEEEE增减0PkEE

6

在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下两方面考虑：

①对于某个物体，若只有重力做功，而其他力不做功，则该物体的机械能守恒。

②对于由两个或两个以上物体(包括弹簧在内组成的系统，如果系统只有重力做功或弹力做功）系统与外界没有机械能的转移，系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能就守恒。 式和方法模式总结一下，有利于学生形成知识组块，提高整体直觉思维能力、自学能力。

布置作业

1、阅读教材：人教版高中教材P128—130；

2、书面作业：课后练习的1，3，4；

3、拓展作业：物体做平抛、竖直上抛及沿光滑斜面下滑运动时机械能守恒定律是否仍然成立。

五、板书设计 8.4 机械能守恒定律

一.实验探究

1.设计实验

2.数据处理

3.实验结论

二.理论推导

2v1v1h2h21222121mvmvWG根据动能定理，有：

①

由功能关系，得：

21mghmghWG②

1212222121mghmvmghmv由① ②可得 三.机械能守恒定律

1.内容：在只有重力和弹力做功的系统内，系统的动能和势能发生互相转化，但总机械能保持不变。 1212222121mghmvmghmv2.表达式：

3.条件：

只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功。