专题：机械能守恒定律的应用 教学设计 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

专题：机械能守恒定律的应用教学设计-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：《物理：机械能守恒定律的应用》

2.教学年级和班级：高一（2）班

3.授课时间：2023-2024学年高一下学期，第5周，星期二上午第3节

4.教学时数：45分钟

本节课将紧密围绕人教版（2019）必修第二册中关于机械能守恒定律的应用进行教学，通过实例分析和实验演示，使学生深入理解机械能守恒的原理，并能运用该原理解决实际问题。核心素养目标分析本节课的核心素养目标旨在培养学生以下几方面的能力：首先，通过探究机械能守恒定律，提高学生运用物理学原理解决实际问题的科学思维能力；其次，通过小组讨论和实验操作，培养学生合作交流、动手实践的能力；再次，通过分析实际案例，使学生能够将物理知识与现实生活相结合，增强学生的物理观念和科学探究意识；最后，激发学生对物理学科的兴趣，培养其创新精神及科学态度，为学生终身学习奠定基础。教学内容与课本紧密关联，注重培养学生的物理学科核心素养。教学难点与重点1.教学重点

（1）机械能守恒定律的表述及其适用条件。

（2）运用机械能守恒定律分析物体在重力作用下的运动。

（3）通过实例解析，掌握机械能守恒定律在实际问题中的应用。

举例：如物体在自由落体运动中，如何运用机械能守恒定律计算物体落地时的速度。

2.教学难点

（1）理解机械能守恒定律的本质，尤其是势能与动能之间的转换关系。

（2）在实际问题中，正确判断哪些力做功，哪些力不做功，从而确定机械能是否守恒。

（3）解决复杂系统中机械能守恒问题时，如何分解运动和力的作用。

举例：分析物体沿斜面下滑时，除重力做功外，摩擦力对机械能守恒的影响；或者在一个复杂的力学系统中，如何将多个力的作用分解，判断机械能是否守恒。教学资源1.硬件资源：

-物理实验室

-投影仪

-计算机及多媒体设备

-力学实验器材（斜面、滑轮、小车等）

2.软件资源：

-课本及教学参考书

-教学PPT

-物理仿真软件

3.课程平台：

-学校教学管理系统

-电子白板

4.信息化资源：

-电子教案

-动态模拟机械能守恒过程的动画

-网络教学资源库

5.教学手段：

-讲授与讨论相结合

-实验演示

-小组合作学习

-交互式教学

-课后在线自测与反馈教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过学校教学管理系统发布预习资料，包括PPT、预习视频和预习指南，明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕“机械能守恒定律的应用”，设计问题如“机械能守恒的条件是什么？”和“在什么情况下机械能不守恒？”

-监控预习进度：通过系统后台查看学生预习资料下载情况和预习问题回答情况。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习指南，阅读课本相关章节，观看预习视频，理解机械能守恒的概念。

-思考预习问题：尝试回答预习问题，并记录疑问。

-提交预习成果：通过教学管理系统提交预习笔记和问题。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生独立探索新知识。

-信息技术手段：利用教学管理系统实现资源共享和进度监控。

作用与目的：

-为课堂学习奠定基础，了解机械能守恒的基本原理。

-培养学生的自主学习能力和问题意识。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过一个简单的物理实验（如小球从斜面滚下）引出机械能守恒定律。

-讲解知识点：详细讲解机械能守恒的条件和数学表达，结合实际案例。

-组织课堂活动：进行小组讨论，分析实验数据，引导学生理解机械能守恒在实际问题中的应用。

-解答疑问：针对学生的疑问，进行实时解答。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，思考教师提出的问题。

-参与课堂活动：在小组内讨论，共同分析实验数据，探讨机械能守恒的具体应用。

-提问与讨论：对于不懂的问题或想法，与同学和老师进行讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过讲解和案例分析，帮助学生深入理解机械能守恒定律。

-实验活动法：通过实验观察和数据分析，加强学生对机械能守恒的理解。

-合作学习法：通过小组合作，培养学生的合作能力和团队精神。

作用与目的：

-加深对机械能守恒定律的理解，掌握其在实际问题中的应用。

-通过实践活动，提高学生的动手能力和问题解决能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：布置与机械能守恒相关的习题，要求学生独立完成。

-提供拓展资源：推荐与机械能守恒相关的拓展阅读材料和在线资源。

-反馈作业情况：及时批改作业，提供反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成作业，巩固课堂所学。

-拓展学习：利用拓展资源，深化对机械能守恒的理解。

-反思总结：总结学习过程中的收获和不足，制定改进措施。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生在课后自主复习和拓展学习。

-反思总结法：引导学生进行自我评价和反思。

作用与目的：

-巩固机械能守恒定律的知识点，提高解题技能。

-通过拓展学习，增加学生对物理学科的兴趣和认识。

-通过反思总结，促进学生的自我学习和成长。拓展与延伸1.拓展阅读材料

-《物理学史》中关于机械能守恒定律的发展历程。

-《经典力学》中关于能量守恒更深入的讨论和分析。

-《物理实验方法》中关于如何设计和进行机械能守恒实验的指导。

-《现代物理技术应用》中机械能守恒在现代科技领域的应用案例。

2.课后自主学习和探究

-研究机械能守恒定律在生活中的应用，例如：分析自行车在下坡过程中的能量转换。

-探索机械能守恒与环境保护的关系，例如：研究可再生能源的利用和能量守恒的原理。

-设计简单的物理实验，验证机械能守恒定律，如使用摆锤实验来观察和记录势能和动能的转换。

-深入了解机械能守恒在体育运动中的体现，如跳水运动中运动员的势能和动能的转换。

-研究复杂系统中机械能守恒的挑战，例如：多自由度系统中能量的转换和守恒。板书设计①重点知识点：

-机械能守恒定律的定义

-适用条件：无外力做功的系统

-表达式：E_k+E_p=常数

-实际应用案例分析

②关键词：

-动能

-势能

-能量转换

-守恒定律

③核心句：

-机械能守恒：系统的动能和势能之和保持不变。

-应用实例：自由落体、斜面滑块、摆锤运动等。

板书设计示例：

```

机械能守恒定律

一、定义：

系统的动能与势能之和在无外力做功时保持不变。

二、适用条件：

1.无外力做功

2.系统封闭

三、数学表达式：

E_k+E_p=常数

四、实际应用：

1.自由落体：mgh=1/2mv^2

2.斜面滑块：mgh=1/2mv^2+W_f（摩擦力做功）

3.摆锤运动：1/2mv^2+mgh=常数

关键词：动能势能能量转换守恒定律

```

板书设计注重逻辑性和直观性，通过图示和简洁的公式，帮助学生直观理解机械能守恒的概念和应用。同时，板书中的关键词和核心句能够强化学生的记忆，激发学生的兴趣。课堂小结，当堂检测课堂小结：

本节课我们学习了机械能守恒定律的基本概念、适用条件以及在实际问题中的应用。通过课堂讲解、实例分析和实验演示，我们了解到：

1.机械能守恒定律定义：系统的动能与势能之和在无外力做功的情况下保持不变。

2.适用条件：系统封闭，无外力做功。

3.数学表达式：E_k+E_p=常数。

4.实际应用：自由落体、斜面滑块、摆锤运动等。

当堂检测：

一、选择题

1.以下哪个情况符合机械能守恒定律？

A.自由落体运动

B.汽车沿斜面向上加速

C.摩擦力做功的物体运动

D.重力势能和动能之和增加

2.在斜面滑块实验中，若忽略摩擦力，则滑块的机械能是：

A.增大

B.减小

C.保持不变

D.无法确定

二、填空题

1.机械能守恒定律的数学表达式为：E_k+E_p=________。

2.在自由落体过程中，物体的势能会转化成_________。

三、计算题

1.一物体从高为h的位置自由落下，不考虑空气阻力，求物体落地时的速度v。

2.一滑块质量为m，从高为h的斜面顶端滑下，斜面倾角为θ，忽略摩擦力，求滑块滑到斜面底端时的速度v。

四、应用题

1.分析自行车在下坡过程中的能量转换，解释为什么车速会加快。

2.以跳伞运动员为例，分析其在空中下降过程中势能和动能的转换。课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《物理学史》中关于机械能守恒定律的发展历程。

-阅读材料：《经典力学》中关于能量守恒更深入的讨论和分析。

-视频资源：《机械能守恒定律的实验验证》。

-阅读材料：《物理实验方法》中关于如何设计和进行机械能守恒实验的指导。

-阅读材料：《现代物理技术应用》中机械能守恒在现代科技领域的应用案例。

2.拓展要求：

-鼓励学生利用课后时间阅读《物理学史》中关于机械能守恒定律的发展历程