《机械能守恒定律》教学设计.doc

机械能守恒定律机械能守恒定律教学设计教学设计 河南省息县第一高级中学 陆中兴 一、一、教材分析教材分析 机械能守恒定律一节得内容与本章得各节内容有紧密得逻辑关系,就是全章知识链中重要得一环。机械能守恒定律得探究既建立在前面所学知识得基础上,又就是普遍得能量守恒定律得一种特殊情况,就是高中学生对能量转化与守恒得启蒙,机械能守恒定律起着承前启后得作用,就是必须牢固掌握得一个重要规律。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,先猜测动能与势能得相互转化得关系,引出对机械能守恒定律及守恒条件得探究,联系重力势能与重力做功及弹性势能与弹力做功得关系得学习,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得优越性。在教学设计时,要根据教材内在得逻辑关系与学生认知得发展规律来设计教学活动得基本流程,力求达到最优化得组合。本设计力图通过生活实例与物理实验,展示相关情景,激发学生得求知欲,引出对机械能守恒定律得探究,体现从“生活走向物理”得理念,通过建立物理模型,由浅入深进行探究,让学生领会科学得研究方法,并通过规律应用巩固知识,体会物理规律对生活实践得作用,同时通过学习体验探究物理规律得一种手段理想实验研究方法。二、教学目标二、教学目标 (一一)知识与技能知识与技能 1、知道什么就是机械能,理解物体得动能与势能可以相互转化;、理解机械能守恒定律得内容与适用条件;3、会判定具体问题中机械能就是否守恒,能运用机械能守恒定律分析实际问题。(二二)过程与方法过程与方法 、学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件得研究方法;2、初步掌握运用能量转化与守恒来解释物理现象及分析问题得方法、(三三)情感、态度与价值观情感、态度与价值观 1.通过对机械能守恒定律得探究,体验理想实验就是探究物理规律得一种重要方法与手段,激发学习得积极性、能动性。、通过将科学技术与物理课堂结合,提高自身做物理实验得科学素养。3.在运用机械能守恒定律解决实际问题得过程中,体验学有所得得快乐,并感悟物理与社会生活得紧密联系。三、教学重点三、教学重点 1、机械能守恒定律得推导与建立,以及机械能守恒定律含义得理解;2、机械能守恒定律得条件与机械能守恒定律得实际应用。四、教学难点四、教学难点 1、机械能守恒得条件及对机械能守恒定律得理解、2、正确分析物体系统内所具有得机械能,判断研究对象在所经历得过程中机械能就是否守恒。五、教学方法五、教学方法 启发、探究、推理、归纳、讨论、练习 以实验为载体,应用现代化教学手段,多种教学方法相结合就是实现本课三维目标得保证。六、教学器材六、教学器材 细线 钢球 木球 带标尺得铁架台 弹簧振子 七、教学设计思路七、教学设计思路 本节课采用“情景引入探究实验验证结论条件归纳应用与小结得教学流程:从过山车模型中发现动能与重力势能可以相互转化,提问在转化过程中动能与重力势能得总量(机械能)就是否相等,进而引出探究得主题;引导学生通过斜面实验现象与实验数据(图象),猜想、讨论、分析、推导出机械能守恒定律,从方法论上影响学生;之后运用已学得理论知识动能定理验证结论,将理论与实验推理很好得相结合;在条件讨论过程中设计多个情景,通过不同情况下让学生寻找力做功得共性,师生互动讨论归纳出机械能守恒得条件;最后运用提桶碰鼻实验来判断学生知识掌握得程度。本设计要突出得重点就是:运用理想实验探究机械能守恒定律。在实验探究当中,选择多个摩擦程度不同得斜面,让小车受到得摩擦力逐渐减小,观察出这个过程中小车机械能得一个变化趋势,最终推导出摩擦力为零得情况、通过模拟物理学家伽利略研究斜面实验时采用得理想实验方法,以可靠得实验事实为基础,突出主要因素,忽略次要因素,通过抽象思维得出机械能守恒。让学生在探究、推理过程中得出结论,有利于培养学生得推理能力、分析归纳能力与探索发现能力,领悟理想研究方法。本设计要突破得难点就是:机械能守恒得条件就是只有重力做功。首先引导学生想到能得变化就是与力做功有密切关系得,而后考察摩擦力做功、拉力做功等情况下机械能不守恒得原因,寻找力做功得共性,即只有重力做功。通过师生互动思维探究过程,深刻领会到物理学科得严谨性与流畅性,感受物理之美。媒体设计思想:触摸式白板软件就是一种新型得教学软件,它具有很强得交互性与动态直观性,便于思维得形成、同时通过对 DIS 光电门传感器得使用,学习运用IS 解决物理问题。八、教学过程八、教学过程 (一一)引入新课引入新课(5(5 分钟分钟)课得开头,我安排了“碰鼻”演示,装置很简单,效果却不错。取约二米长得线绳系在教室天花板上,下端拴一铁球。演示时,请学生中得“勇敢”者上来,让绳拴着得铁球偏离平衡位置,恰好能碰到参与者得鼻子,这时释放铁球,当铁球返回时,不管就是下面得参观者还就是上面得参观者都十分紧张,而铁球却在刚要碰到参观者得鼻子时嘎然而止,参与者安然无恙。这时学生很自然想:这就是为什么？就是不就是与前面学到动能与势能有关？这时教师可以适当复习以下内容,为后面知识做铺垫。师:本章中我们学习了哪几种形式得能？它们各就是如何定义得？它们得大小各由什么决定?生:本章我们学习了以下几种能:动能、重力势能、弹性势能、(二二)新课教学新课教学 师:不同形式得能量就是否可以发生转化？若能,谁能举例说明物体运动过程中这些能量得转化情况？举例说明自由落体与竖直上抛得物体动能与势能得转化。(教师投影展示实例,以增强学生学习得兴趣,减小问题得抽象性。)演示实验:自由落体运动、在演示实验得同时与学生一起分析:物体在自由下落过程中,高度越来越小,速度越来越大,也即物体得重力势能减小,动能增大,这时重力势能转化为动能、演示实验 3:竖直上抛运动.分析:物体在上升过程中,重力势能增大,动能减小,这时动能转化为重力势能、物体在下降过程中,重力势能减小,动能增大,这时重力势能又转化为动能.演示实验 4:重物自动上坡运动.请学生仔细观察图1所示得实验现象,讨论重物为什么会自动上坡.认真观察实验得同学会得出:表面上瞧似重物上坡,而实际上在这个过程中,物体得重心却就是下降得,所以在此过程中,重心得高度还就是越来越低,速度越来越大,A B O 图即物体得重力势能减小,动能增大,还就是重力势能转化为动能.(前三个演示实验教师引导学生一起分析,后三个演示实验主要以学生观察分析为主)演示实验 5:单摆在平衡位置两侧得摆动.演示实验 6:水平方向得弹簧振子(未讲振动,不必给出弹簧振子名称,只需讲清系统特点即可)在平衡位置两侧得振动.演示实验 7:翻滚过山车得实验,装置如图 2 所示.教师依次在演示以上三个实验得过程中,学生注意观察并回答物体在运动中动能与势能(演示 4、两个实验中,要注意就是动能与弹性势能之间得相互转化)得变化情况.教师归纳并作板教师归纳并作板书书:一、一、动能与势能得相互转化动能与势能得相互转化 物体在运动过程中物体在运动过程中,随着动能增大随着动能增大,物物体得势能减小体得势能减小;反之反之,随着动能减小随着动能减小,物体物体得势能增大得势能增大,动能与势能之间就是可以相动能与势能之间就是可以相互转化得互转化得.师:动能、重力势能、弹性势能属于力学范畴,统称为机械能,在上述实例中物体在任一位置处得动能与势能得总量即机械能就是否发生变化？下面我们就来研究有关机械能得问题。点评:教师精心得“创设情境,设疑引思,再加上学生参与了整个演示实验过程,激发了她们得好奇心与探索欲望,充分调动了学生得积极性与主动性。(实验探究)演示实验 8 下边我们来做一个实验:教师先介绍实验装置如图所示:师:把钢球拉到 A 点,然后放开。猜想:钢球能摆多高?如何确定钢球得高度?生:把铁架台上得标尺水平放置就知道钢球比点摆得高低、师:谁愿意来验证一下您得猜想?学生主动到前面去做实验,观察并得到:小球摆动到右侧时得位置与位置 A 点等高。师:把球同样拉到点,在 O 点用尺子挡一下观察小球摆动到右侧时得位置,并比较该位置与释放点 A 那点位置高?A A A A C C C C 图 2 学生做完实验,观察并得到同样得结论、师:为什么每次小球都能摆到与点等高？从能量得角度如何解释？探究 小钢球在摆动过程中机械能就是否变化?观察并思考:小球受力情况如何?各力做功情况如何？这个实验说明了什么问题?生:忽略空气阻力,小球只受重力与绳得拉力得作用,拉力与速度方向总垂直,对小球不做功;只有重力对小球做功。实验证明:小球在摆动过程中动能与重力势能不断转化,小球又总能回到原来得高度,可见,小球得动能与重力势能得总与保持不变即机械能保持不变。点评:教师在这里适时得做了“启发点拨,引导猜想、并在教师得引导下,学生通过自己得动手、动脑,进行了“自主探究,验证假设”。通过让学生亲自去探索实践,充分发挥了学生得主体作用与教师得主导作用、师:如何从理论上证明您得观点?学生自主推导结论,教师巡视指导,投影学生得推导过程,与学生一起点评。师:若把钢球换成木球,机械能还保持不变吗?生:不能,因为木球太轻,空气对木球得阻力不能忽略。阻力对小球作负功,机械能减小。师:自由落体与竖直上抛运动中得物体,机械能就是否也保持不变?从以上实例中您得到什么结论、生:自由落体与竖直上抛运动中得物体,机械能也保持不变。只有重力做功得系统内,只有动能与重力势能发生相互转化,在转化中系统总得机械能保持不变。点评:理论与实践相结合,使实验结论更有可信度,同时也锻炼了学生得理论推理能力。师:如果动能与弹性势能发生相互转化,它们得机械能不变吗?演示实验 9 师:根据刚才分析钢球得方法,分析这个实验。您又能得到什么结论?学生自主探究并得出结论:在只有弹力做功得系统内,只有动能与弹性势能发生相互转化,在转化中系统总得机械能保持不变。师:结合以上实例,谁能把刚才得到得结论完整得叙述一下?生:在只有重力或弹力做功得物体系统内,物体得动能与势能相互转化,但机械能得总量保持不变。教师归纳并板书:二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律:师:在只有重力或弹力做功得物体系统内在只有重力或弹力做功得物体系统内,物体得动物体得动能与势能相互转化能与势能相互转化,但机械能得总量保但机械能得总量保持不变。这就就是机械能守恒定律。持不变。这就就是机械能守恒定律。师:机械能守恒定律得表达式怎么写?生:表达式表达式:点评:实验二得设计思路与实验一基本相同,目得就是让学生掌握一定得分析问题与解决问题得方法。教师得穷追不舍,设置疑问,也进一步激发了学生得探究意识与学习欲望、通过学生得“归纳整理,发现知识,使知识条理化、系统化,从而加深了对定律得理解。讨论:、机械能守恒定律得条件条件就是什么？2、只有重力做功或弹力做功与物体只受重力或弹力有什么不同?3、若还受其它力得作用,机械能一定不守恒吗？生:1、机械能守恒定律得条件机械能守恒定律得条件:只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功 生:2、所谓得只有重力做功,包括两种情况:第一种情况:物体只受重力,不受其她得力。第二种情况:物体除重力外还受其她得力,但其她力不做功。而物体只受重力仅包括一种情形。生:所谓只有弹力做功,包括以下两种情况:第一种情况:物体只受弹力作用,不受其她得力;第二种情况:物体除受弹力外还受其她得力,但其她得力不做功。点评:学生得交流讨论不仅会加深对知识得理解,也就是学生主动学习、探究学习、合作学习得很好体现。(三三)课堂反馈练习 1.跳伞员利用降落伞在空气中匀速下落1.下列实例中（除1.外都不计空气阻力），哪些情况机械能是守恒的？说明理由。2.抛出的手榴弹在空中运动3.用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升4.在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来.5.用细绳拴着一个小球，使小球在竖直平面内做圆周运动.v .质量为 m 得小球,从离桌面 H 高处由静止自由下落,桌面离地面高为 h,设桌面处得重力势能为零,则小球落地时得机械能为()、mH .mgh 、mg(H+h)D、mg(H)3、一个人站在阳台上,以相同得速率v分别把三个球竖直向下抛出、竖直向上抛出、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时得速度)(A.上抛最大 B、下抛最大 C。平抛最大.三球一样大 4.把一个小球用细绳悬挂起来,就成为一个摆(如图),摆长为,最大偏角为,小球运动到最低位置时得速度就是多大？HhA mgHB mghC mg(H+h)D mg(H-h)2.质量为m的小球,从离桌面H高处由静止自由下落,桌面离地面高为h,设桌面处的重力势能为零,则小球落地时的机械能为4.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.小球运动到最低位置时的速度是多大？4.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.小球运动到最低位置时的速度是多大？分析拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；所以这个过程中只有重力对小球能做功，机械能守恒。O OOl lAABBGFv分析:拉力与速度方向总垂直,对小球不做功;所以这个过程中只有重力对小球能做功,机械能守恒。解:选择小球在最低位置时所在得水平面得参考平面,小球在最高点 A 时为初状态:初状态得动能:初状态得重力势能:初状态得机械能:PEP1m(cos)小球得最低点 O 时为末状态:末状态得动能:Ek2=1/2m2 末状态得重力势能:=0 末状态得机械能为:根据机械能守恒定律有:即 所以 师:通过以上题目得解答,您能够得到什么启发?生:机械能守恒定律不涉及运动过程中得加速度与时间,用它来处理问题要比牛顿定律方便。生:用机械能守恒定律解题,必须明确初末状态机械能,要分析机械能守恒得条件。师:下面大家总结一下用机械能守恒定律解决问题得一般步骤。(投影学生总结得用机械能守恒定律解题得一般步骤,组织学生讨论完善这个问题,形成共同得瞧法。)生:可以分为以下几步进行:1、根据题意,选取研究对象(物体或系统)及研究得过程。2、对研究对象进行受力分析,弄清各力在研究过程中得做功情况,判断就是否符合机械能守恒得条件。3、恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程中得初始状态与末状态得机械能(包括动能与势能)、4、根据机械能守恒定律列方程,进行求解。点评:通过巧设题目让学生自己总结归纳应用机械能守恒定律得解题步骤,使所学知识达到学以至用,做到“应用延伸,知识升华”得目得、【板书与小结】机械能守恒定律 一、动能与势能得相互转化 物体在运动过程中,随着动能增大,物体得势能减小;反之,随着动能减小,物体得势能增大,动能与势能之间就是可以相互转化得、动能与势能统称为机械能。二、机械能守恒定律:1、在只有重力或弹力做功得物体系统内,物体得动能与势能相互转化,但机械能得总量保持不变、2、表达式:3、机械能守恒定律得条件:只有重力或弹力做功 三、机械能守恒定律得应用 九、九、课后反思课后反思:教育得出发点就是人,归宿点也就是人得发展。教育一切都要从学生出发。要能发挥学生得主体性与积极性,有一个创新思维活动空间,关键在于教师:如何引导,启发,点拨、能否真正地把学生引到这一领域？教师在平时备课中不但要吃透教材,而且要尽量地搜集,制作与教材有关得知识,教具;又要善于把握学生得心里,使学生能够与教师发生共鸣。基于以上得理念,我设计了本课得探究活动,通过情境得引入,在教师得指导下,以类似于科学得方式,通过学生得主动探究实践,获取知识,成为知识得发现者。注重了学生经历探究规律得过程与情感得体验。不仅尊重了学生得兴趣、符合学生得认识水平;还使学生对知识会产生亲切感,从内心乐意去接受新得知识,使知识变得更易识记、更易掌握。而且,通过让学生自我实践、大胆猜想、严谨推理,得出规律。在这个过程中,既培养了学生得动手能力与逻辑思维能力,又激发了学生得创新意识与交流与合作得学习态度。