【公开课】机械能守恒定律在连接体中的应用 教案高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

《机械能守恒定律在连接体中的应用》教学设计选自《普通高中教科书物理必修2》章节名称第八章机械能守恒定律第4课时专题机械能守恒定律在连接体中的应用课标内容…在应用机械能守恒定律解决问题的过程中，引导学生体会守恒的思想，领悟从守恒的角度分析问题的方法，增强分析和解决问题的能力。教学目标1.物理观念：理解动能和势能之间可以相互转化并在解题中应用；掌握机械能守恒定律的四种表达形式；2.科学思维：建立能量观念，会根据不同情景选取合适的机械能守恒的表达式；3.科学探究：会探究动能和势能的转化关系；4.科学态度与责任：通过轻杆连接体的实验，使学生树立科学观点，理解自然规律。教材分析本课属于《普通高中教科书物理必修2》第八章第四节中的内容，整章都着重讲述机械能守恒定律的相关内容。第四节主要讲述机械能守恒定律及其应用，本节课的主要内容更侧重于机械能守恒定律在多物体组成的系统中的应用，是在前一课的基础上的进一步深化，两课共同构成本节的系统整体。本节课包括两类题目：第一类题目是“轻绳连接体”，第二类题目是“轻杆连接体”。这两类题目之间的逻辑关系是：轻绳连接体和轻杆连接体都属于多物体组成的系统机械能守恒模型，它们都有内部拉力或弹力，但是拉力或弹力做功不影响系统的机械能。轻绳连接体的特点是两物体具有相同的速度大小，轻杆连接体的特点是两物体具有相同的角速度。通过系统机械能守恒和根据特点列的机械能守恒方程求解速度及其它物理量。学情分析本课面对的是高一学生，他们有较为活跃的思维和强烈的好奇心。在教学中可以根据他们身上的特点，充分调动学生的积极性，多鼓励学生发表自己的见解。而且，在初中的物理学习过程中，学生对于能量守恒的内容已经有一定的基础知识，但未形成知识系统，缺少分析、理解、总结机械能守恒表达式的能力。因此，在教学中创设实验情境，让学生自己做实验、探究两类模型的特点等培养学生分析、理解、总结机械能守恒表达式以及通过实验合作探究的能力。教学重难点重点：1.机械能是否守恒的判定2.机械能守恒定律的综合应用难点：1.守恒条件的灵活应用。2.机械能守恒表达式的灵活选择。教学资源和方法教学资源：自制轻绳连接体模型、自制轻杆连接体模型、例题讲解教学方法：讲授法、讨论法、实验法、课堂讲授与自行总结相结合。板书设计机械能守恒定律在连接体中的应用一、机械能守恒的条件：系统只有重力和内部弹力做功二、连接体模型中机械能守恒定律的四种表达1、初末状态守恒的思想：2、动能势能转化的思想：3、机械能转移的思想：4、能量增减的思想：教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课观察思考：演示的多物体组成的系统是机械能守恒的吗？学生观察并思考此模型是否机械能守恒通过对模型的思考，激发学生兴趣，让学生通过观察连接体的运动感受到机械能守恒在生活中的体现，培养学物理观念。与课题“机械能守恒定律在连接体中的应用”相照应。一、轻绳连接体引导学生复习回顾机械能守恒定律的内容，点出机械能守恒的判定条件：只有重力做功和北部弹力做功，没有其他的外力做功。引入本节课的重点：学会用机械能守恒定律解决连接体问题。将第一种连接体问题——轻绳连接体常见形式放映出来，演示例1中的情景，并分析轻绳连接体机械能守恒的条件。与关联速度模型连接起来，分析轻绳连接体的速度关系。学生活动一：思考轻绳连接体的速度特点并由一名学生回答。若回答不全则补充：如果物体不沿着绳子方向移动，则需要分解不沿着绳子方向的速度，利用沿绳方向速度大小相等列等式求解。分析例1的机械能守恒定律的表达式。学生活动二：利用机械能守恒定律列式求解，请四位学生上台板书。分析每位学生方程中物理量的意义，并总结机械能守恒定律的四种表达式。强调四种表达式的注意事项，让学生选择自己喜欢并且适于题目的表达式。学生回忆机械能守恒定律的内容，并回答判定机械能守恒条件学生观察并思考此模型是否机械能守恒回忆关联速度模型的特点。学生在黑板上板书表达式，在脑海中完善未回答出来的表达式。通过学生复习，能更迅速、高效地展开本节课的教学。串联前后的知识点，不仅做到了复习也做到了知识点的拓展。通过演示情景，培养学生的物理观念和模型建构的科学思维。建立学生的课堂互动，增加学生的参与度，让学生紧跟上课节奏二、轻杆连接体在PPT上将第二种连接体问题——轻杆连接体常见形式放映出来，演示例2中的情景，并分析轻绳连接体机械能守恒的条件，分析轻杆连接体的速度联系。学生活动三：思考轻杆连接体的角速度特点并由一名学生回答。接着放映例2，读题后让学生思考：这道题目的机械能守恒方程应该怎么列？引导学生根据四种表达形式选取合适的一种，列出本题的系统机械能守恒的表达式。提问：为什么说小球和杆组成的系统是机械能守恒的呢？怎么从理论上分析？利用动能定理单独对小球进行分析，发现A、B小球的速度不满足vA=2vB，只能从系统机械能守恒的角度进行分析，列出表达式。提问：怎么实践证明？既然杆的形变太微小了，我们能不能换成明显一点的，比如更软一点的杆，可能还是不明显。那我们可不可以换个更软一点的绳？学生活动四：如果换成绳你能观察到什么？请大家用手中的器材，进行探究实验。请一位同学说说你观察到了什么？并画出小球下摆过程中的运动状态，分析弹力的方向。等学生回答后分析有杆的时候本来应该是B球先到达最低点的，但是由于杆对B做了功使得A、B小球一起到达最低点。所以我们只能把杆和小球当作一个系统去考虑，这样杆对小球做的功就变成了内部功。解释为什么不能说小球的机械能守恒，而是小球和杆的系统机械能守恒——因为从系统的角度看，内部弹力功只是实现系统内部的机械能转化，若是单看小球，弹力就成为了系统外部力，系统外部力弹力做功会影响系统的机械能转化。学生根据杆没有形变，回答角速度相等的特点。学生选取合适的表达式列式。思考单独对小球分析和把小球与杆看作一个系统的差异。进行探究实验。学生进行理论分析，思考杆对小球的作用。以提问的方式推进教学，提供学生解决问题的思路，培养学生物理观念素养。通过对总结的表达式的应用，让学生找到解决问题的思路和窍门，加深同学们的映像。贯穿科学论证的核心素养，能利用理论推导，加深理解连接体守恒的情景，帮助解决该类问题。创新演示实验，通过杆连球和绳连球的两球运动状态对比，引领科学探究思维。科学探究思维是学生的关键能力，以此强调并提升学生的科学思维能力。让学生对知识保持疑问，并非死板地接受知识，通过自己的思考更能领悟重点，以此培养科学态度。课