2024-2025学年高中物理 第七章 机械能守恒定律 1 追寻守恒量-能量（2）教案 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第七章机械能守恒定律1追寻守恒量——能量（2）教案新人教版必修2科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第七章机械能守恒定律1追寻守恒量——能量（2）教案新人教版必修2教材分析本节课为人教版物理必修2的第七章“机械能守恒定律”，具体为第一节“追寻守恒量——能量（2）”。该章节在学生已经掌握了能量概念和能量守恒定律的基础上，进一步深入探讨机械能守恒定律。通过本节课的学习，学生应能理解机械能守恒的条件和判断物体是否满足机械能守恒的方法，运用机械能守恒定律解决实际问题。

本节课内容与生活实际紧密相连，有利于激发学生的学习兴趣。教学过程中，教师需注重培养学生的动手实验能力、理论联系实际的能力以及科学的思维方法。在教学设计上，应以学生为主体，教师为主导，注重启发式教学和合作学习，提高学生的物理素养。核心素养目标本节课旨在培养学生的物理核心素养，主要包括：科学思维、科学探究、科学态度与价值观。通过学习机械能守恒定律，学生应能：

1.运用科学思维，理解机械能守恒的概念和条件，判断物体是否满足机械能守恒；

2.运用科学探究，通过实验和观察，验证机械能守恒定律；

3.运用科学态度与价值观，认识机械能守恒在实际生活中的应用和意义，培养对物理学的兴趣和热情。学习者分析1.学生已经掌握了能量的概念、能量守恒定律以及常见的能量转化形式。他们对于物理实验有一定的操作经验和观察能力，能够进行基本的物理计算。

2.学生的学习兴趣多集中在实际应用和有趣的现象上，对于理论的抽象程度有一定的抵触。他们在学习过程中更偏向于通过实验和观察来理解物理规律，具备一定的合作学习和独立思考的能力。

3.学生在学习本节课时可能遇到的困难和挑战有：对机械能守恒定律的理解不够深入，难以判断复杂情境下物体是否满足机械能守恒；对于理论推导和数学表达式的处理能力有限，可能在学习机械能守恒的数学表达式时感到困惑；在解决实际问题时，可能无法将理论知识与实际情境有效结合。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《物理》必修2教材，以及相关的学习资料，如课后习题、辅导书等。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，如机械能守恒定律的示意图、能量转化过程的动态图等。

3.实验器材：本节课涉及实验，需要准备以下实验器材：

-钢尺：用于测量长度；

-重物：用于悬挂在钢尺上，产生重力势能；

-滑轮组：用于实现重力的传递和测量；

-电子秤：用于测量重物的质量；

-计时器：用于记录重物下落的时间；

-数据记录表格：用于记录实验数据。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。在教室内设置实验操作区，配备必要的实验器材和实验指导书，方便学生进行实验操作和观察。同时，设置分组讨论区，提供便于学生合作学习的桌椅和白板，方便学生进行讨论和交流。

5.教学课件：制作精美的教学课件，涵盖本节课的主要内容，包括机械能守恒定律的定义、条件、判断方法以及实际应用等。课件中应包含动画、图片、视频等多种形式，提高学生的学习兴趣和理解程度。

6.教学指导书：编写本节课的教学指导书，详细介绍实验的操作步骤、数据记录和分析方法等，方便学生进行实验操作和自主学习。

7.课后习题：准备与本节课内容相关的课后习题，包括理论题和实际应用题，用于巩固学生所学知识，提高学生的解题能力。

8.教学评价表：设计教学评价表，包括对学生学习态度、参与程度、问题解决能力等方面的评价指标，用于评估学生的学习效果。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对机械能守恒定律的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道什么是机械能守恒定律吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于机械能守恒定律的图片或视频片段，让学生初步感受物理现象的魅力或特点。

简短介绍机械能守恒定律的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.机械能守恒定律基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解机械能守恒定律的基本概念、条件及其应用。

过程：

讲解机械能守恒定律的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍机械能守恒的条件，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.机械能守恒定律案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解机械能守恒定律的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的机械能守恒案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解机械能守恒定律的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用机械能守恒定律解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与机械能守恒定律相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对机械能守恒定律的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调机械能守恒定律的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括机械能守恒定律的基本概念、条件、案例分析等。

强调机械能守恒定律在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用机械能守恒定律。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于机械能守恒定律的短文或报告，以巩固学习效果。拓展与延伸1.拓展阅读材料

为了帮助学生更深入地理解机械能守恒定律，并提供更多的学习资源，以下是一些建议的拓展阅读材料：

-《物理学进展》：机械能守恒定律的历史发展及其在现代物理学中的应用。

-《经典力学》：深入探讨机械能守恒定律的数学推导和理论基础。

-《物理学实验》：提供一些关于机械能守恒定律的实验设计方案和实验结果分析。

这些材料可以作为学生的课外阅读材料，帮助学生从不同角度和深度理解机械能守恒定律，并激发他们的学习兴趣。

2.课后自主学习和探究

为了鼓励学生进行课后自主学习和探究，可以布置一些与机械能守恒定律相关的拓展任务，例如：

-学生可以选择一个与机械能守恒定律相关的实际问题，如滑梯、摆钟等，进行调查研究，了解其工作原理和应用。

-学生可以查找一些关于机械能守恒定律在现代科技领域中的应用案例，如新能源汽车、航空航天等，了解其具体应用和优势。

-学生可以进行一些简单的物理实验，如自由落体实验、滑轮组实验等，验证机械能守恒定律，并记录实验数据和结果。

此外，还可以鼓励学生在课后参加物理学术竞赛、研究项目或科学俱乐部等活动，提供更多的机会和平台，让学生展示自己的学习和研究成果，并与其他学生进行交流和合作。内容逻辑关系1.机械能守恒定律的基本概念

-重点知识点：机械能守恒定律的定义、表达式及其数学推导。

-关键词：机械能、守恒、定律、势能、动能。

-重点句子：机械能守恒定律指出，在没有外力做功的情况下，一个物体的机械能（动能和势能之和）保持不变。

2.机械能守恒的条件

-重点知识点：机械能守恒的条件及其判断方法。

-关键词：外力、做功、约束条件、能量转化。

-重点句子：机械能守恒定律成立的条件是外力对物体所做的功为零，或者外力做的功可以相互抵消。

3.机械能守恒定律的应用

-重点知识点：机械能守恒定律在实际问题中的应用方法和步骤。

-关键词：实际问题、能量转化、解题策略。

-重点句子：解决机械能守恒问题的一般步骤包括：分析物体受力情况，确定机械能守恒的条件，应用机械能守恒定律进行能量转化分析，最后得出结论。

板书设计：

①机械能守恒定律的基本概念

-定义：机械能守恒定律指出，在没有外力做功的情况下，一个物体的机械能（动能和势能之和）保持不变。

-表达式：$E_{k}+E_{p}=constant$

②机械能守恒的条件

-条件：外力对物体所做的功为零，或者外力做的功可以相互抵消。

-判断方法：分析物体受力情况，确定约束条件，判断外力是否满足机械能守恒的条件。

③机械能守恒定律的应用

-应用方法：分析实际问题，确定机械能守恒的条件，应用机械能守恒定律进行能量转化分析。

-解题步骤：物体受力分析、约束条件判断、能量转化分析、结论得出。课后作业1.请简述机械能守恒定律的基本概念，并说明其数学表达式。

答案：机械能守恒定律指出，在没有外力做功的情况下，一个物体的机械能（动能和势能之和）保持不变。其数学表达式为：$E_{k}+E_{p}=constant$，其中$E_{k}$为动能，$E_{p}$为势能。

2.请分析下列情况，判断是否满足机械能守恒的条件：

（1）一个物体在光滑水平面上自由滚动，不受任何外力作用。

（2）一个物体从斜面上自由滚下，不受任何外力作用。

（3）一个物体在重力作用下自由下落，不受任何其他外力作用。

答案：

（1）满足。因为物体在光滑水平面上滚动，没有外力做功，所以机械能守恒。

（2）满足。物体从斜面上自由滚下，没有外力做功，所以机械能守恒。

（3）不满足。物体在重力作用下自由下落，重力做负功，机械能不守恒。

3.请根据机械能守恒定律，求解下列问题的答案：

（1）一个质量为1kg的物体，从高度为5m的斜面上自由滚下，求物体滚到斜面底部的动能。

（2）一个质量为2kg的物体，在水平面上受到一个外力作用，使其动能从2J增加到4J，求外力对物体所做的功。

（3）一个质量为3kg的物体，从高度为10m的高处自由下落，求物体落到底部的速度。

答案：

（1）物体的势能变化为$E_{p}=mgh=1kg*9.8m/s^2*5m=49J$，所以物体的动能为$E_{k}=mgh=49J$。

（2）外力做的功为$W=\DeltaE_{k}=4J-2J=2J$。

（3）物体的势能变化为$E_{p}=mgh=3kg*9.8m/s^2*10m=294J$，所以物体的动能为$E_{k}=mgh=294J$，根据动能的定义$E_{k}=\frac{1}{2}mv^2$，解得$v=\sqrt{\frac{2E_{k}}{m}}=\sqrt{\frac{2*294J}{3kg}}=20m/s$。

4.请分析下列实验现象，判断是否符合机械能守恒定律：

（1）一个钢球从斜面顶端自由滚下，经过一段路程后停止滚动。

（2）一个铁块从斜面顶端自由滚下，经过一段路程后速度减小但仍在滚动。

（3）一个木块从斜面顶端自由滚下，经过一段路程后速度减小至零，停止滚动。

答案：

（1）不符合。因为钢球在停止滚动之前，会有摩擦力对其做负功，导致机械能减少，所以不符合机械能守恒定律。

（2）符合。铁块在滚动过程中，摩擦力对其做负功，但铁块仍在滚动，说明摩擦力做功可以相互抵消，机械能守恒。

（3）不符合。木块在速度减小至零后停止滚动，说明有摩擦力对其做负功，导致机械能减少，所以不符合机械能守恒定律。

5.请根据机械能守恒定律，分析下列情况：

（1）一个物体在水平面上受到一个外力作用，使其速度从2m/s增加到4m/s，求外力对物体所做的功。

（2）一个物体在斜面上自由滚下，经过一段路程后速度减小但仍在滚动，求物体的动能变化。

（3）一个物体从高度为5m的高处自由下落，求物体落到底部的速度。

答案：

（1）外力做的功为$W=F\cdotd=2m/s-4m/s=-2m/s$，因为外力方向与物体速度方向相反，所以功为负