2024-2025学年新教材高中物理 第八章 机械能守恒定律 5 实验：验证机械能守恒定律教学实录 新人教版必修2

2024-2025学年新教材高中物理第八章机械能守恒定律5实验：验证机械能守恒定律教学实录新人教版必修2主备人备课成员设计意图本节课通过实验验证机械能守恒定律，旨在让学生通过实际操作加深对机械能守恒定律的理解，培养实验探究能力和科学思维。通过实验操作，学生能够掌握实验方法，提高数据分析能力，同时激发学习物理的兴趣。核心素养目标分析1.科学探究：通过实验验证机械能守恒定律，培养学生提出问题、设计实验、收集数据、分析结果的能力。

2.科学思维：引导学生运用物理定律分析实验现象，培养逻辑推理和抽象思维能力。

3.科学态度与责任：使学生认识到实验在科学探究中的重要性，培养严谨求实的科学态度和勇于探索的精神。

4.科学、技术、社会与环境：引导学生理解物理知识在现实生活中的应用，认识到科学技术对社会发展的影响。教学难点与重点1.教学重点，

①理解机械能守恒定律的内涵，能够识别并描述机械能守恒的条件。

②掌握实验设计的基本原则，包括实验装置的选择、实验数据的收集和分析方法。

③能够运用实验数据验证机械能守恒定律，并从中得出科学结论。

2.教学难点，

①正确设置实验装置，确保实验过程中机械能的转换和守恒不受外界因素干扰。

②准确测量实验数据，特别是高度和速度等关键参数，减少误差。

③分析实验数据，识别并解释实验结果中可能出现的偏差，理解这些偏差对实验结论的影响。

④将实验结果与理论预期进行对比，培养学生的批判性思维和科学探究能力。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源-软硬件资源：物理实验器材（如滑轮、斜面、打点计时器、小车、重锤等）

-课程平台：学校内部物理教学平台或在线教学平台

-信息化资源：机械能守恒定律相关教学视频、实验数据收集与分析软件

-教学手段：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、黑板、粉笔教学过程一、导入新课

同学们，我们之前学习了动能和势能的概念，以及它们如何相互转化。今天，我们将一起探讨一个非常重要的物理定律——机械能守恒定律。这个定律告诉我们，在一个封闭系统中，机械能是守恒的。那么，什么是机械能守恒定律？它又是如何体现的呢？接下来，我们就通过实验来验证这个定律。

二、实验准备

1.实验器材：滑轮、斜面、小车、打点计时器、重锤、刻度尺、纸带等。

2.实验步骤：首先，同学们要分组，每组选择一套实验器材。然后，按照实验步骤进行操作。

三、实验操作

1.安装实验装置：将滑轮固定在支架上，将斜面倾斜固定，将小车放在斜面底部。

2.连接打点计时器：将打点计时器的纸带穿过滑轮，固定在打点计时器上。

3.进行实验：释放小车，让小车沿着斜面下滑，通过打点计时器记录小车运动过程中的时间间隔和位移。

4.数据收集：记录实验数据，包括小车下滑的高度、下滑过程中的时间间隔和位移等。

四、数据分析

1.数据整理：将实验数据整理成表格，方便后续分析。

2.数据处理：利用数据处理软件对实验数据进行处理，得到小车下滑过程中的速度、动能和势能变化。

3.结果分析：分析实验数据，观察小车下滑过程中的动能和势能变化，判断是否满足机械能守恒定律。

五、讨论与总结

1.讨论实验结果：同学们，通过实验，我们得到了小车下滑过程中的动能和势能变化数据。请大家分享一下自己的实验结果，并讨论一下实验结果是否支持机械能守恒定律。

2.总结实验结论：经过讨论，我们发现实验结果与机械能守恒定律相符。这说明在一个封闭系统中，机械能是守恒的。

3.拓展思考：同学们，除了本实验，还有哪些实验可以验证机械能守恒定律？在现实生活中，我们如何应用这个定律呢？

六、课堂小结

今天，我们通过实验验证了机械能守恒定律。同学们，这个定律告诉我们，在一个封闭系统中，机械能是守恒的。这个定律在物理学中具有重要意义，它不仅帮助我们理解了能量转化的规律，还为我们解决实际问题提供了理论依据。希望大家在今后的学习中，能够灵活运用这个定律，解决更多实际问题。

七、课后作业

1.复习本节课所学内容，理解机械能守恒定律的内涵。

2.思考：如何利用机械能守恒定律解决实际问题？

3.完成课后习题，巩固所学知识。

八、教学反思

本节课通过实验验证机械能守恒定律，让学生在实践中理解和掌握物理知识。在教学过程中，我注重引导学生独立思考、合作探究，培养学生的科学素养。同时，我还通过拓展思考，引导学生将所学知识应用于实际生活，提高学生的综合能力。在今后的教学中，我将继续优化教学设计，提高教学质量。学生学习效果学生学习效果

1.知识掌握：

学生通过本节课的学习，能够准确理解机械能守恒定律的概念，掌握动能和势能的转换关系，以及机械能守恒的条件。他们能够识别出哪些情况下机械能是守恒的，哪些情况下不是。

2.实验技能：

学生在实验操作中学会了如何正确设置实验装置，如何使用打点计时器等实验器材，以及如何收集和分析实验数据。这些技能对于他们未来进行物理实验探究具有重要意义。

3.数据分析能力：

学生通过分析实验数据，学会了如何处理和解释实验结果，能够识别实验中可能出现的误差，并尝试解释这些误差产生的原因。

4.科学探究能力：

学生在实验过程中，通过提出问题、设计实验、收集数据、分析结果等步骤，培养了科学探究的能力。他们学会了如何运用科学方法解决问题。

5.逻辑思维能力：

学生在分析实验数据时，需要运用逻辑思维来判断动能和势能的变化是否符合机械能守恒定律。这种训练有助于提高他们的逻辑思维能力。

6.批判性思维：

学生在讨论实验结果时，能够提出不同的观点，并对实验结果进行批判性分析。这种思维方式的培养有助于他们在未来面对复杂问题时能够提出自己的见解。

7.合作学习：

通过分组实验，学生学会了与同伴合作，共同完成任务。他们学会了如何分工合作，如何倾听他人的意见，以及如何共同解决问题。

8.应用能力：

学生能够将机械能守恒定律应用于实际问题中，例如计算物体在自由落体运动中的速度、高度等。这种应用能力的提升有助于他们在生活中更好地理解和应用物理知识。

9.学习兴趣：

通过实验验证物理定律，学生能够感受到物理学的魅力，从而激发他们对物理学科的兴趣，提高学习的积极性。

10.自主学习能力：

学生在实验过程中，需要独立思考、解决问题。这种自主学习的能力对于他们未来的学习和工作都是非常重要的。课堂小结，当堂检测课堂小结：

同学们，今天我们学习了机械能守恒定律，这是一个非常重要的物理定律，它揭示了在封闭系统中机械能的转化和守恒规律。通过实验，我们验证了这一定律的正确性。现在，让我们来回顾一下今天所学的内容。

首先，我们明确了机械能守恒定律的定义，即在没有非保守力做功的情况下，一个系统的机械能（动能和势能的总和）保持不变。这个定律适用于很多物理现象，如自由落体、抛体运动、弹性碰撞等。

接着，我们进行了实验，通过测量小车下滑过程中的速度和高度，计算了动能和势能的变化。实验结果表明，在没有空气阻力和摩擦力的情况下，小车的机械能是守恒的。

在实验过程中，同学们表现出了良好的实验操作能力和数据分析能力。大家能够熟练地使用实验器材，准确地记录数据，并运用物理公式进行计算。

现在，让我们来总结一下今天的学习内容：

1.机械能守恒定律的定义和适用条件。

2.实验步骤和数据分析方法。

3.实验结果与机械能守恒定律的关系。

当堂检测：

为了检测同学们对今天所学内容的掌握情况，我们将进行以下检测：

1.选择题（每题2分，共10分）

（1）下列哪种情况下机械能守恒？（）

A.自由落体运动

B.抛体运动

C.弹性碰撞

D.滑动摩擦力作用下的运动

（2）一个物体从高处自由落下，下列哪个说法是正确的？（）

A.动能增加，势能减少

B.势能增加，动能减少

C.动能和势能同时增加

D.动能和势能同时减少

（3）一个物体在水平面上做匀速直线运动，下列哪个说法是正确的？（）

A.动能增加，势能减少

B.势能增加，动能减少

C.动能和势能同时增加

D.动能和势能同时减少

（4）一个物体在水平面上受到摩擦力作用，下列哪个说法是正确的？（）

A.动能增加，势能减少

B.势能增加，动能减少

C.动能和势能同时增加

D.动能和势能同时减少

（5）一个物体在斜面上滑动，下列哪个说法是正确的？（）

A.动能增加，势能减少

B.势能增加，动能减少

C.动能和势能同时增加

D.动能和势能同时减少

2.填空题（每题2分，共10分）

（1）机械能守恒定律适用于__________系统。

（2）在自由落体运动中，物体的__________和__________之和保持不变。

（3）一个物体在水平面上做匀速直线运动，其__________和__________之和保持不变。

（4）一个物体在斜面上滑动，其__________和__________之和保持不变。

（5）在弹性碰撞中，物体的__________和__________之和保持不变。典型例题讲解例题1：

一个质量为m的小球从高度h自由落下，不计空气阻力。求小球落地时的速度v。

解答：

根据机械能守恒定律，小球在下降过程中，重力势能转化为动能，即：

mgh=1/2mv^2

解得：

v=√(2gh)

例题2：

一个质量为m的小球从高度h以初速度v0水平抛出，不计空气阻力。求小球落地时的速度v。

解答：

在水平方向上，小球做匀速直线运动，速度不变，仍为v0。

在竖直方向上，小球做自由落体运动，速度v_y由重力加速度g决定，即：

v_y=gt

落地时，小球的总速度v为水平速度和竖直速度的合成：

v=√(v0^2+v_y^2)=√(v0^2+g^2t^2)

由于小球落地时的高度为h，因此：

h=1/2gt^2

解得：

t=√(2h/g)

将t代入v的表达式中，得到：

v=√(v0^2+g^2(2h/g))=√(v0^2+2gh)

例题3：

一个质量为m的小球从高度h以初速度v0斜向上抛出，不计空气阻力。求小球落地时的速度v。

解答：

将小球的运动分解为水平方向和竖直方向。在水平方向上，小球做匀速直线运动，速度不变，仍为v0。在竖直方向上，小球做竖直上抛运动，速度v_y由重力加速度g决定，即：

v_y=v0-gt

当小球落地时，竖直方向的速度v_y为0，因此：

v0-gt=0

解得：

t=v0/g

落地时，小球的总速度v为水平速度和竖直速度的合成：

v=√(v0^2+v_y^2)=√(v0^2+(v0/g)^2)=v0√(1+1/g^2)

由于小球落地时的高度为h，因此：

h=1/2gt^2

解得：

t=√(2h/g)

将t代入v的表达式中，得到：

v=v0√(1+1/g^2)

例题4：

一个质量为m的小球从高度h自由落下，与地面发生弹性碰撞后反弹。求小球反弹后的速度v。

解答：

在碰撞前，小球的动能为：

1/2mv^2=mgh

在碰撞后，小球反弹，动能不变，但方向相反，即：

1/2mv'^2=mgh

解得：

v'=√(2gh)

由于碰撞是弹性的，小球反弹后的速度大小与碰撞前相同，但方向相反，因此：

v=-v'

例题5：

一个质量为m的小球从高度h以初速度v0斜向下抛出，不计空气阻力。求小球落地时的速度v。

解答：

将小球的运动分解为水平方向和竖直方向。在水平方向上，小球做匀速直线运动，速度不变，仍为v0。在竖直方向上，小球做自由落体运动，速度v_y由重力加速度g决定，即：

v_y=gt

落地时，小球的总速度v为水平速度和竖直速度的合成：

v=√(v0^2+v_y^2)=√(v0^2+g^2t^2)

由于小球落地时的高度为h，因此：

h=1/2gt^2

解得：

t=√(2h/g)

将t代入v的表达式中，得到：

v=√(v0^2+g^2(2h/g))=√(v0^2+2gh)板书设计1.机械能守恒定律

①定义：在没有非保守力做功的情况下，一个系统的机械能（动能和势能的总和）保持不变。

②适用条件：封闭系统，无非保守力做功。

2.动能和势