高中物理-机械能守恒定律教学设计学情分析教材分析课后反思

机械能守恒定律教材分析：机械能守恒定律是本章教学的重点内容，各种不同形式的能相互转化和守恒的规律，贯穿在整个物理学中，是物理学的基本规律之一。能量守恒定律是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是运动学和动力学知识的进一步综合和展开的重要基础.所以这一节知识是本章重要的一节.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.学情分析：在前面的教学中，学生已经掌握了物体的动能，重力势能，机械能等概念，对机械能守恒有了一定的认识，并会运用打点计时器记录物体的运动信息，并处理纸带的相关数据，为探究机械能守恒定律奠定了基础。本节是让学生对能的认识进一步提升，运用这种规律了解生活中的一些现象。教学目标： 1、知识与技能QUOTE=1\*GB3①=1\*GB3=2\*GB3②.理解机械能守恒定律的内容；并会用实验验证机械能守恒的条件=3\*GB3③.在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式；2、过程与方法QUOTE=1\*GB3①=1\*GB3=2\*GB3②.通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法.3、情感态度与价值观QUOTE=1\*GB3①=1\*GB3=2\*GB3②.通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度.教学重点：1.理解机械能守恒定律的内容；2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式；3.理解能量转化和守恒定律.教学难点：1.从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；2.能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒.教具工具：自制投影片、CAI课件、重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压交流电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子.课时安排：1课时教学过程导入新课［实验演示］动能与势能的相互转化教师活动：演示实验1：如下图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验.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。教师提问：这个实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个实验说明了什么？学生活动：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解。小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用.拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球做功.实验表明，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.可见，重力势能和动能的总和，即机械能应该保持不变.教师总结：通过上述分析，只有重力做功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？下面我们来推导一下这个问题。机械能守恒定律的推导：教师提问：到目前为止我们还学过那些运动过程机械能守恒？学生回答;自由落体，平抛，斜抛运动等等。教师活动：利用自由落体运动模型推导是否只有重力做功机械能守恒一个质量为m的物体自由下落，经过高度为h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2.学生活动：思考并证明如右图所示，设一个质量为m的物体自由下落，经过高度为h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2.在自由落体运动中，物体只受重力G=mg的作用，重力做正功.设重力所做的功为WG，则由动能定理可得=ΔEk①上式表示，重力所做的功等于动能的增量.另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道WG＝mgh1-mgh2=－ΔEp②上式表示，重力所做的功等于重力势能的减少由①式和②式可得小结：在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能，移项后可得ΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk或者EΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk上式表示，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总的机械能保持不变。二、实验验证机械能守恒教师活动：请同学们采用桌子上的实验仪器设计一个实验方案来验证这一结论学生活动;分组讨论实验方案并陈述实验方案。重锤下落的过程中，从起始点到选定一点，重锤下落重力势能的减少量和动能的增加量相等则机械能守恒。教师活动：在学生开始做实验之前，让学生在做实验的同时思考几个问题：1.是否需要测量重物的质量？2.实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？3.必须从起始点算起做守恒的判断吗？学生活动：学生进行分组实验.数据处理：明确本实验中要解决的问题即研究动能与重力势能的转化与守恒.为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（上图中A点）来进行研究，这时应有：.式中h是物体从O点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度.并填好手中随堂学案。学生活动：思考老师的问题，讨论、交流，选出代表发表见解.1.因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量m，2.必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落.3.可以从任意两点之间求动能增加量和势能减少量的关系教师活动：听取三个组的学生汇报实验数据，点评，帮助学生解决困难.在误差允许的范围内重力势能的减少量和动能的增加量。教师提问：重力势能的减少量和动能增加量哪个更大？为什么？学生回答：由于有空气阻力和打点计时器的摩擦阻力做功教师提问：那这个实验还要注意什么？学生回答：打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用.教师：提出刚才学生做实验存在的一些不足，重新改进再进行一次实验。教师：本次打出的纸带数据留课后各小组处理分析，看看误差是否变小？【教师精讲】上述结论不仅对自由落体运动是正确的，可以证明，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，上述结论都是正确的。教师提问：只有重力做功机械能守恒是不是意味着物体只受重力？学生回答：只有重力做功，是指：物体只受重力，不受其他的力，如自由落体运动和其他方向运动；或者除重力外还受其他的力，但其他力不做功，如单摆运动。在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变.这个结论叫做机械能守恒定律，它是力学中的一条重要定律，是更普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。三、【例题剖析】（一）机械能守恒条件的判断［例1］下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是（）A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒C.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D.只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒解析：A.做匀速直线运动的物体，除了重力做功外，可能还有其他力做功，如降落伞在空中匀速下降时，除了重力做功外，空气阻力也对降落伞做功，所以机械能不守恒，不选.B.做匀变速直线运动的物体可能只受重力且只有重力做功，如自由落体运动，物体机械能守恒，应选.C.如降落伞在空中匀速下降时合外力为零，合外力对物体做功为零，除重力做功外，空气阻力也做功，所以机械能不守恒，不选.D.符合机械能守恒的条件，应选.可见，对物体进行受力分析，确定各力做功情况是判定机械能是否守恒的一般程序.（二）机械能守恒定律的应用［例2］一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下（如图），斜面高1m，长2m.不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？物体沿光滑斜面下滑时机械能守恒分析：斜面是光滑的，不计摩擦，又不计空气阻力，物体所受的力有重力和斜面的支持力，支持力与物体的运动方向垂直，不做功.物体在下滑过程中只有重力做功，所以可用机械能守恒定律求解.解析：题中没有给出物体的质量，可设物体的质量为m.物体在开始下滑到达斜面底端时的速度为v,则有Ep2=0,,末状态的机械能.此时，Ep1=mgh，Ek1=0，初状态的机械能Ek1＋Ep1=mgh.根据机械能守恒定律有Ek2+Ep2=Ek1+Ep1，所以.【方法引导】教师提问：大家思考一下应用机械能守恒定律解计算题的步骤学生回答：①根据题意，先选取研究对象②明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况及各力的做功情况，判断是否满足机械能守恒的条件．③选取恰当的表达式列方程求解教师活动：要求各小组讨论对本节课所学的内容做一个小结学生活动：分组讨论课堂小结四、课堂小结本节课我们学习了机械能守恒定律的条件，重点是机械能守恒定律的内容和表达式，难点是判断物体的机械能是否守恒，以及如何正确应用机械能守恒定律解题。五、作业布置：学案中基础练习部分做完《机械能守恒定律》学情分析通过之前的学习，学生已掌握：1、学生对动能定理有了一定的了解2、学生已经学过重力做功和重力势能的变化关系，弹力做功和弹性势能的变化关系3、会运用打点计时器记录物体的运动信息，并处理纸带的相关数据4、学生已有一定的物理学科研究方法，如观察实验、控制变量法、类比方法、从实验现象中总结规律等，可以实现教材渗透的方法教育意图。5、学生属于对物理学科具有浓厚兴趣、对物理问题进行探究具有浓厚兴趣的理科班学生。所以，充分调动他们的积极性，进行充分的理论探究与实验探究，是可行和有效的。由以上分析，本节课的教学目的不全是为了让学生知道机械能守恒的条件。重点是让学生知道相关的规律和结论是怎样得到的；用什么样的科学方法和手段证明这些规律和结论是正确的。让学生沿着前人探寻物理规律的足迹体会前人的科学思想和方法。通过本节课的学习，要让学生知道什么是机械能，知道机械能守恒的条件，掌握机械能守恒的公式，会应用机械能守恒定律解决实际问题。一部分学生在机械能守恒定律的应用方面还存在着明显的不足，不能游刃有余地掌握好机械能守恒定律。为了帮助广大高中生掌握机械能守恒定律的原理及解题策略，提高学生们学习物理的兴趣，本文结合相关资料阐述了机械能守恒定律的概念原理及解题突破点，并对机械能守恒定律的解题技巧和方法进行一定的综述，帮助高中生们解除疑惑提高解决物理难题的能力。培养学生的观察能力、分析综合能力和主动与他人合作精神，实事求是的科学研究态度，渗透实践是检验真理唯一标准的思想。《机械能守恒定律》效果分析教学环节教学事件发生顺序教师活动学生活动效果分析1、引入事件1学生和老师共同做单摆演示实验学生观看演示实验设置悬念，激发兴趣和求知欲事件2问题一：小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？学生思考，个别回答：小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用.拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球做功.培养学生由实际现象抽离原理图的能力事件3问题二：这个实验说明了什么？学生思考讨论，个别回答球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化.重力势能和动能的总和，即机械能应该保持不变.利用所学知识与本节课的关系激发学生求知欲2、机械能守恒的推导事件4教师提问生活中还有那些模型机械能守恒？学生集体回答，自由落体，平抛，斜抛等生活实例在物理中的应用事件5利用自由落体运动推导机械能守恒定律，强调已知条件学生思考，如何推导由运动引导出力的做功以及能量变化，逐步引导事件6问题一：重力作为合外力做功决定着动能的变化，如何列表达式？提问学生列表达式事件7问题二：重力做功还决定着哪一种势能的变化并列表达式？提问另一学生列表达式事件8教师集中推导机械能守恒的几个表达式学生集体回答培养学生观察分析能力，事件9问题三：机械能守恒的表达式哪个不用选零势能面集体思考提问学生回答培养学生归纳总结的能力3、实验验证机械能守恒的条件事件10问题一：根据所给实验器材各小组设计实验方案小组讨论设计实验方案，提问两组做答培养学生的思维能力和协作精神事件11分组做实验，并思考三个问题：1.是否需要测量重物的质量？2.实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？3.必须从起始点算起做守恒的判断吗？学生分组做实验并进行数据处理培养学生观察分析能力，实验动手能力，小组协作能力，数据处理和计算能力事件12教师提问小组代表回答预留的三个问题四组学生代表回答完全正确事件13教师提问三个小组展示实验数据二组的实验数据误差比较大事件14教师总结实验结论：在误差允许的范围内重力势能的减少量和动能的增加量学生观察自己做的数据培养学生逻辑分析能力和总结能力事件15教师提问：各组数据都是重力势能减少量略大于动能增加量，为什么？学生集体回答原因：空气阻力，纸带与限位孔的摩擦阻力，包括打点计时器固定时两个限位孔不处于竖直等等事件16教师提要求：通过第一次实验数据，了解分析了实验的注意事项和误差原因，改善实验操作，进行第二次实验。各小组完善实验操作进行第二次实验事件17教师提问：只有重力做功机械能守恒是不是意味着物体只受重力？学生思考回答：除重力外还受其他的力，但其他力不做功，如单摆运动。培养学生的推导能力，思维理解能力和归纳总结的能力事件18教师总结机械能守恒的内容学生集体总结4、机械能守恒定律的应用5、随堂检测6、小结事件19例题1：利用机械能守恒的条件判断下列情况机械能是否守恒学生个别回答：A.做匀速直线运动的物体，除了重力做功外，可能还有其他力做功，如降落伞在空中匀速下降时，除了重力做功外，空气阻力也对降落伞做功，所以机械能不守恒，B.做匀变速直线运动的物体可能只受重力且只有重力做功，如自由落体运动，物体机械能守恒，C.如降落伞在空中匀速下降时合外力为零，合外力对物体做功为零，除重力做功外，空气阻力也做功，所以机械能不守恒锻炼学生利用所学知识判断对错，探讨中提高分析问题解决问题的能力事件20例题2：一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下（如图），斜面高1m，长2m.不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？学生个人三分钟时间作答学生自主学习能力事件21提问个人采用选零势能面的表达式求解学生个别回答：列出表达式，求解正确在对例题的分析和探讨中提高分析问题解决问题的能力事件22提问个人采用不选零势能面的表达式求解学生个别回答：列出表达式，求解正确在对例题析和探讨中提高分析问题解决问题的能力事件23探教师提问：应用机械能守恒定律解计算题的步骤学生思考，个别回答：①根据题意，先选取研究对象②明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况及各力的做功情况，判断是否满足机械能守恒的条件．③选取恰当的表达式列方程求解在对例题析和探讨中提高分析问题解决问题的能力回扣总结规律，锻炼学生的分析能力，加强公式的应用。事件24教师要求：要求各小组讨论对本节课所学的内容做一个小结学生分组思考讨论讨论写出结果归纳总结，体会学习物理的思维和方法。《机械能守恒定律》教材分析《机械能守恒定律》是高中物理人教版第七章第8节的内容。是本章教学的重点内容，各种不同形式的能相互转化和守恒的规律，贯穿在整个物理学中，是物理学的基本规律之一。能量守恒定律是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是运动学和动力学知识的进一步综合和展开的重要基础.所以这一节知识是本章重要的一节.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.机械能守恒定律不仅是高中生有利的解题工具，也在一定程度上推动了物理学的发展。简而言之，

我们可以认为它是一种特殊的能量守恒定律，是能量守恒在力学方面的体现。本课教学有了动能和势能的转化入手，引导学生观察生活中的现象，思考动能和势能的变化关系。作为本章的重点内容，重点是使学生掌握物体机械能守恒的条件，能够用机械能守恒定律解决相关问题。《机械能守恒定律》随堂学案一、机械能守恒定律表达式：二、实验验证机械能守恒定律1、实验器材：2、实验原理：3、思考的问题：（1）.是否需要测量重物的质量？（2）.实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？（3）.必须从起始点算起是否守恒的判断吗？4、数据处理：vAvBEkAEkBΔEkhABΔEp125、实验结论：三、机械能守恒定律的应用［例1］下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是（）A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒C.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D.只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒［例2］一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下（如图），斜面高1m，长2m.不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？四、基础测试1、在下列情况中，物体的机械能守恒的是(不计空气阻力)()A．推出的铅球在空中运动的过程中B．沿着光滑斜面匀加速下滑的物体C．被起重机匀速吊起的物体D．细绳的一端系一小球，绳的另一端固定，使小球在竖直平面内做圆周运动2．如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()．A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B．乙图中，在大小等于摩擦力的拉力下沿斜面下滑时，物体B机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒3.如图所示，某人以拉力F将物体沿斜面拉下，拉力大小等于摩擦力，则下列正确的是()A．物体做匀速运动B．合外力对物体做功等于零C．物体的机械能保持不变D．物体机械能减小4.下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是()A．运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒B．运动的物体，若受合外力不为零，则其机械能一定不守恒C．合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒D．运动的物体，若受合外力不为零，其机械能有可能守恒5.当物体克服重力做功时，物体的()A．重力势能一定减少，机械能可能不变B．重力势能一定增加，机械能一定增加C．重力势能一定增加，动能可能不变D．重力势能一定减少，动能可能减少6．如图所示，将A、B两个砝码用细线相连，挂在定滑轮上，已知mA=0.2kg，mB=0.05kg，托起砝码A使其比砝码B的位置高0.2m，然后由静止释放，不计滑轮的质量和摩擦，当两砝码运动到同一高度时，它们的速度大小为多少？《机械能守恒定律》课后反思本节课的教学在教学实践中取得了较好的效果，学生兴趣浓、求知欲强、参与度高、注意力集中、积极思考交流讨论。1、教学目标落实完成较好，学生的分析能力及动手能力得到提高。2、在突破本节课的难点，即判断物体的机械能是否守恒，利用实验验证理论推导，学生普遍感觉对知识理解的比较透彻。3、很好的体现了面向全体学生和因材施教的原则，充分调动了全体学生的积极性和主动性，教学活动更加符合附中学生认知特点和学情规律，激发学生的积极性、主动性，课堂上知识落实，能力培养更加有效。4、通过更加严谨的教学过程培养学生规范的学习习惯，真正做到务实有效、提高效率。5、恰当、合理地使用多媒体手段，凸显物理学科的特点，体现教学创新意识我觉得能引起深刻反思的主要有这几个方面：1、在实现教学多样化的诸多形式中，加强实验教学，将它与教学内容紧密结合是一条非常重要的途径，它易使学生作为知识探究的主体，去发现、分析认识并解决问题。本节课采用了这一方式，有效培养了学生科学探究知识的思维和主动探究科学的品质