1、高考資源網(wǎng)第五章 F 機(jī)械能守恒定律一、教學(xué)任務(wù)分析機(jī)械能守恒定律是中學(xué)物理學(xué)習(xí)中最為重要且要求最高的幾個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容之一，同時(shí)也是以后學(xué)習(xí)能量守恒的基礎(chǔ)；本節(jié)課的學(xué)生實(shí)驗(yàn)用DIS研究機(jī)械能守恒定律是新課標(biāo)規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，也是本教材12個(gè)重點(diǎn)探究?jī)?nèi)容之一。學(xué)習(xí)本節(jié)課需要以動(dòng)能、勢(shì)能、功和能的關(guān)系、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等為知識(shí)基礎(chǔ)，以DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的熟練使高考資源網(wǎng)用為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)從游樂場(chǎng)的高架滑車引入，在發(fā)現(xiàn)動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化之后，引出探究的主題：在轉(zhuǎn)化過(guò)程中動(dòng)能和重力勢(shì)能的變化量是否相等。通過(guò)對(duì)三種運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒的研究，得出機(jī)械能守恒定律及其條件。最后運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決簡(jiǎn)單的

2、問題，加深對(duì)機(jī)械能守定律的理解。本設(shè)計(jì)注重知識(shí)內(nèi)容的探究過(guò)程，并且強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與。在逐步形成概念規(guī)律的過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)歷了學(xué)習(xí)、研究物理的一般方法，在運(yùn)用物理規(guī)律解決社會(huì)生活中的問題的過(guò)程中體驗(yàn)學(xué)以致用的快樂并感悟物理與社會(huì)生活的緊密聯(lián)系。二、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能（1）知道機(jī)械能的概念。（2）理解機(jī)械能守恒定律及其條件。（3）學(xué)會(huì)用利用數(shù)學(xué)演繹的方法推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律。（4）學(xué)會(huì)用DIS實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。2過(guò)程與方法（1）通過(guò)對(duì)機(jī)械能守恒定律的理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)探究，感受學(xué)習(xí)和研究物理的科學(xué)方法。 （2）通過(guò)對(duì)機(jī)械能守恒條件的歸納，經(jīng)歷在不同的現(xiàn)象中尋找共性的研究方法（3）通過(guò)利用DIS實(shí)驗(yàn)探

3、究在擺錘的運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒，認(rèn)識(shí)到DIS實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)研究的重要途徑之一。3情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)在幾種不同運(yùn)動(dòng)的研究基礎(chǔ)上建立機(jī)械能守恒定律的過(guò)程，增強(qiáng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（2）通過(guò)自主推導(dǎo)、DIS實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的過(guò)程，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性、能動(dòng)性。（3）在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問題的過(guò)程中，體驗(yàn)學(xué)有所得的快樂，并感悟物理與社會(huì)生活的緊密聯(lián)系。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：理解機(jī)械能守恒定律及其條件難點(diǎn)：歸納出只有重力做功是機(jī)械能守恒的條件四、教學(xué)資源1器材：學(xué)生實(shí)驗(yàn)：機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)器、DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（光電門傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)） 2課件：視頻（高架滑車）、閱讀材料（火車站臺(tái)）五、

4、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括三個(gè)方面：一是建立機(jī)械能的概念，二是探究出機(jī)械能守恒定律，三是應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決簡(jiǎn)單問題。本設(shè)計(jì)的基本思路是：從生活中的運(yùn)動(dòng)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，進(jìn)而引出探究的主題：在轉(zhuǎn)化過(guò)程中動(dòng)能和重力勢(shì)能的變化量是否相等。利用老師示范、學(xué)生理論推導(dǎo)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)三種不同方式研究三種運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，然后從中找出共性，得出機(jī)械能守恒定律及其條件。最后運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決簡(jiǎn)單的問題，加深對(duì)機(jī)械能守定律的理解。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：探究在某些運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒。方法是：教師證明在自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒；學(xué)生自行證明在光滑斜面上下滑的物體機(jī)械能守恒；學(xué)生通過(guò)

5、DIS實(shí)驗(yàn)證明擺錘的運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功。方法是：在證明三種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒之后，引導(dǎo)學(xué)生想到能的變化是與力做功有密切關(guān)系的，考察在三種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的力做功情況，尋找出在三種運(yùn)動(dòng)中力做功的共性，即只有重力做功。本設(shè)計(jì)針對(duì)三種運(yùn)動(dòng)采用三種不同的證明方式，學(xué)生可以感受到物理學(xué)習(xí)和研究的一般方法理論演繹和實(shí)驗(yàn)探究，同時(shí)經(jīng)歷歸納機(jī)械能守恒條件的過(guò)程。DIS實(shí)驗(yàn)在證明擺錘在擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒發(fā)揮的作用可以讓學(xué)生體會(huì)信息技術(shù)對(duì)物理學(xué)習(xí)帶來(lái)的改變，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。 最后應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題的環(huán)節(jié)可以使學(xué)生體驗(yàn)學(xué)以致用的快樂，并且領(lǐng)略到物理與生活的

6、緊密聯(lián)系。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需2課時(shí)?；顒?dòng)II學(xué)生演繹動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化機(jī)械能的概念情景I視頻，設(shè)問1情景II設(shè)問2活動(dòng)I教師演繹活動(dòng)IIIDIS實(shí)驗(yàn)在一些運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒情景III設(shè)問3活動(dòng)IV師生互動(dòng)機(jī)械能守恒的條件機(jī)械能守恒定律活動(dòng)V解決問題六、教學(xué)流程1教學(xué)流程圖 2流程圖說(shuō)明情景I 播放視頻，提出問題1觀看游樂場(chǎng)里“高架滑車”的運(yùn)動(dòng)，提出問題：在滑車向下運(yùn)動(dòng)和向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，能量是怎樣變化的？從視頻和問題中，引出在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的動(dòng)能和勢(shì)能間是可以相互轉(zhuǎn)化的，同時(shí)建立機(jī)械能的概念。情景II 提出問題2通過(guò)問題：“動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化的遵循怎樣的規(guī)律？”引出探究的主題在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械

7、能是否守恒。活動(dòng)I、活動(dòng)II、活動(dòng)III 探究在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒研究在三種運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒。教師用演繹的方法證明在自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒；學(xué)生用演繹的方法證明物體在光滑斜面上下滑的過(guò)程中機(jī)械能守恒；用DIS學(xué)生實(shí)驗(yàn)證明擺錘的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒。情景III 提出問題3從問題：“是否所有的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能都是守恒的？”引出機(jī)械能守恒的條件的探究?；顒?dòng)IV 師生互動(dòng)教師引導(dǎo)學(xué)生從“功是能量變化的量度”這個(gè)角度來(lái)研究機(jī)械能守恒的條件。學(xué)生考察三種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體所受力做功的情況，歸納出共性只有重力做功。活動(dòng)V 解決問題閱讀材料，定性地解釋火車站臺(tái)坡度設(shè)置的原理；運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決

8、教材P63頁(yè)示例中的問題。3教學(xué)的主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)可分為三個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)，通過(guò)視頻和經(jīng)驗(yàn)得出在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。第二環(huán)節(jié)，探究在所研究的運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒及其條件。第三環(huán)節(jié)，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決簡(jiǎn)單的問題。七、教案示例（一）建立機(jī)械能的概念觀看視頻，提問討論：?jiǎn)栴}1：哪位同學(xué)曾經(jīng)做過(guò)這樣的高架滑車，請(qǐng)談?wù)勀愕母惺?。問題2：如果從能量的角度來(lái)看，在向下和向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，滑車具有的哪些能，它們分別在發(fā)生怎樣的變化？結(jié)論一：在這類運(yùn)動(dòng)中，物體因?yàn)橘|(zhì)量、速度、位置等力學(xué)量而具有的動(dòng)能、勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。結(jié)論二：在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。（二）探究機(jī)械能守恒

9、的規(guī)律請(qǐng)?jiān)倥e一些在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的例子。（列在黑板上）問題1：在這些運(yùn)動(dòng)中，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，可能會(huì)遵循怎樣的規(guī)律？學(xué)生猜測(cè)：動(dòng)能與勢(shì)能的總和即機(jī)械能可能不變。1驗(yàn)證在一些常見運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械能是否守恒我們從較為簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)中入手，看看是否存在這樣的規(guī)律。（1）驗(yàn)證在自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒：教師示范，通過(guò)數(shù)學(xué)演繹的方法驗(yàn)證做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意兩點(diǎn)的機(jī)械能相等。（2）驗(yàn)證在光滑斜面下滑的物體機(jī)械能是否守恒：學(xué)生利用教材P62的自主活動(dòng)，通過(guò)數(shù)學(xué)演繹的方法驗(yàn)證沿光滑斜面勻加速下滑的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意兩點(diǎn)的機(jī)械能相等。（3）驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否

10、守恒DIS實(shí)驗(yàn)一：觀察擺錘擺到另一側(cè)的最高位置與開始釋放位置的高度關(guān)系。結(jié)論：擺錘在兩側(cè)最高位置時(shí)的機(jī)械能是相等的。問題：要證明擺錘在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能總是不變的，還必須怎樣做實(shí)驗(yàn)？DIS實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證在擺錘運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能是不變的。實(shí)驗(yàn)方案：測(cè)量擺錘任意位置的速度、高度，算出擺錘經(jīng)過(guò)該位置時(shí)的動(dòng)能、重力勢(shì)能，兩者相加算出機(jī)械能，比較不同位置的機(jī)械能，看其是否相等。（該方案在老師啟發(fā)、提問，學(xué)生討論、交流的過(guò)程中逐步形成。）結(jié)論：擺錘在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒。問題2：受否所有的運(yùn)動(dòng)中物體的機(jī)械能都是守恒的呢？（4）驗(yàn)證在粗糙斜面上勻加速下滑物體的機(jī)械能是否守恒：經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)演繹，發(fā)現(xiàn)在粗糙斜面上勻

11、加速下滑物體的機(jī)械能不守恒。2尋找機(jī)械能守恒的條件通過(guò)對(duì)上述幾種運(yùn)動(dòng)的研究，我們發(fā)現(xiàn)，有些運(yùn)動(dòng)機(jī)械能是守恒的，有些運(yùn)動(dòng)機(jī)械能是不守恒的，由此我們想到機(jī)械能守恒可能是要滿足一定的條件的。下面我們就來(lái)看看這些機(jī)械能守恒的運(yùn)動(dòng)中，有什么共同的特征，而這些特征又恰恰是那些機(jī)械能不守恒的運(yùn)動(dòng)中不具備的。在上一節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)知道能量的變化是與力做功有關(guān)的，所以，我們可以仔細(xì)分析一下在這幾種運(yùn)動(dòng)中，物體所受力做功的情況，看看會(huì)不會(huì)有什么發(fā)現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)類型受力情況做功的力自由落體運(yùn)動(dòng)重力重力沿光滑斜面下滑的物體重力、支持力重力擺錘的運(yùn)動(dòng)重力、繩子拉力重力沿粗糙斜面勻加速下滑的物體重力、支持力、摩擦力重力、摩擦力我們發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械能守恒的幾種運(yùn)動(dòng)中，受力情況各不相同，但是做功情況相同，都是只有重力做功，在機(jī)械能不守恒的運(yùn)動(dòng)中，除了重力之