1、能量守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)（第一課時(shí)）一、學(xué)習(xí)任務(wù)分析1教材的地位和作用能量守恒定律是自然界普遍規(guī)律，它是不僅是解決力學(xué)問(wèn)題的金鑰匙之一，同時(shí)它也統(tǒng)領(lǐng)了整個(gè)高中物理力，熱，電，光，原等各個(gè)章節(jié)。學(xué)了這章的知識(shí)，對(duì)于變力等問(wèn)題就有了解決的方法和手段。學(xué)了這章的知識(shí)，學(xué)生解決物理問(wèn)題的思維方法也要開闊，對(duì)物理問(wèn)題即要從力和運(yùn)動(dòng)的角度分析，還要從功和能關(guān)系的分析。2教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：1機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能；能夠應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題。2能否正確選用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題是本節(jié)學(xué)習(xí)的另一難點(diǎn)。通過(guò)本節(jié)

2、學(xué)習(xí)應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，從功和能的角度分析、解決問(wèn)題是物理學(xué)的重要方法之一；同時(shí)進(jìn)一步明確，在對(duì)問(wèn)題作具體分析的條件下，要能夠正確選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律分析、處理問(wèn)題。二、學(xué)習(xí)者情況分析在學(xué)習(xí)這一內(nèi)容之前，所教的學(xué)生已知道功，能，動(dòng)能，勢(shì)能，重力勢(shì)等概念。掌握了重力能變化與重力功的關(guān)系，合外力功與動(dòng)能變化的關(guān)系等規(guī)律；會(huì)計(jì)算恒力的功，會(huì)用動(dòng)能定理計(jì)算變力的功，會(huì)用動(dòng)能定理計(jì)算描述變速運(yùn)動(dòng)的物理量。在能力方面已近學(xué)過(guò)許多物理規(guī)律的推導(dǎo)，具有一定的演繹推理能力。經(jīng)過(guò)以往的多媒體教學(xué)，他們比較熟悉和習(xí)慣用計(jì)算機(jī)課件上課的方式.學(xué)生對(duì)物理學(xué)的研究方法已有一定的了解，在自主學(xué)習(xí)、合作探究等方面的能力有了一定提高

3、。在非智力因素方面，學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動(dòng)，對(duì)學(xué)習(xí)物理有較濃厚興趣；有較強(qiáng)的好奇心和求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘；敢于堅(jiān)持正確觀點(diǎn)，勇于修正錯(cuò)誤；喜歡和同齡人一起學(xué)習(xí)，有將自己的見(jiàn)解與他人交流的愿望，具有團(tuán)隊(duì)精神。三、教學(xué)目標(biāo)分析1知識(shí)與技能：通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)茯?yàn)證機(jī)械能守恒定律。理解機(jī)械能守恒定律。會(huì)用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問(wèn)題。了解自然界中存在多種形式的能量。知道能量守恒定律是最基本，最普遍的自然規(guī)律之一。2過(guò)程與方法：讓學(xué)生通過(guò)已有日常生活和實(shí)踐中的能量轉(zhuǎn)化的經(jīng)歷，提出如何驗(yàn)證能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。接著讓學(xué)生設(shè)計(jì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，體會(huì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程。在探究過(guò)程中，滲透科學(xué)研究方法，知道影響

4、實(shí)驗(yàn)的有關(guān)因素并加以控制，例如各種阻力。會(huì)紀(jì)錄，分析和處理數(shù)據(jù)。討論實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論以及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差。從理論上推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律。學(xué)會(huì)用已掌握的規(guī)律推導(dǎo)新的規(guī)律，培養(yǎng)推理論證的能力。會(huì)由重力勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化和守恒推論出各種能量間的轉(zhuǎn)化與守恒，即會(huì)從個(gè)性特征抽象出共性特征。3情感、態(tài)度、價(jià)值觀：通過(guò)學(xué)生之間的討論、交流與協(xié)作探究，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。讓學(xué)生在探究過(guò)程中體驗(yàn)科學(xué)研究問(wèn)題的樂(lè)趣，增進(jìn)學(xué)習(xí)物理的情感。讓學(xué)生感悟能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在物理學(xué)中，在自然科學(xué)中的重要地位。感悟能的轉(zhuǎn)化與守恒定律為不同學(xué)科的溝通與聯(lián)系提供了橋梁。四、教材處理與教學(xué)策略在教材處理上把能量守恒定律分為兩個(gè)學(xué)時(shí)。第一學(xué)

5、時(shí)主要的任務(wù)是：理論探究，只在重力作用和只在彈力作用下物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒；第二學(xué)時(shí)主要的任務(wù)是：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與探究性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)即驗(yàn)證第一課的理論推導(dǎo)結(jié)果，探究性實(shí)驗(yàn)則探究不同阻力下的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能是否守恒。進(jìn)而總結(jié)能量守恒定律。本節(jié)課是第一學(xué)時(shí)，主要采用以下的教學(xué)策略：1自主學(xué)習(xí)與合作探究學(xué)生兩人一組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中，通過(guò)對(duì)認(rèn)知活動(dòng)進(jìn)行自我監(jiān)控，并及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整。在理論推導(dǎo)機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒的活動(dòng)中，要求各學(xué)習(xí)組用不同的方法，例如小球自由落體，斜面小車，阿武德機(jī)等來(lái)推導(dǎo)。這樣可以知識(shí)互補(bǔ)，互相學(xué)習(xí)，交流合作，讓不同層次的學(xué)生都能有所作為，有所收獲。提倡小組間的合作探究與對(duì)比

6、，在對(duì)比中提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，完善結(jié)果。五、教學(xué)器材教學(xué)設(shè)備：多媒體教室、麥克斯韋滾擺、單擺和彈簧振子，課件六、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（一）創(chuàng)設(shè)情景、引入新課1.結(jié)合復(fù)習(xí)引入新課。前面我們學(xué)習(xí)了動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能的知識(shí)。在初中學(xué)習(xí)時(shí)我們就了解到，在一定條件下，物體的動(dòng)能與勢(shì)能（包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能）可以相互轉(zhuǎn)化，下面我們觀察演示實(shí)驗(yàn)中物體動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化的情況。2.演示實(shí)驗(yàn)。依次演示麥克斯韋滾擺、單擺和彈簧振子，提醒學(xué)生注意觀察物體運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生回答物體運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能、勢(shì)能變化情況，教師小結(jié)：物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨動(dòng)能增大，物體的勢(shì)能減??；反之，隨動(dòng)能減小，物體的勢(shì)

7、能增大。多媒體課件：物體在不同的力學(xué)條件下的運(yùn)動(dòng)提出問(wèn)題：上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體的機(jī)械能是否變化呢？這是我們本節(jié)要探究的主要內(nèi)容。（二）分組理論探究機(jī)械能守恒教師提出以下幾種情景：1只有重力對(duì)物體做功時(shí)物體的機(jī)械能情景1：質(zhì)量為m的物體自由下落過(guò)程中，經(jīng)過(guò)高度h1的A處速度為v1，下落至高度h2的B處速度為v2，不計(jì)空氣阻力，分析由h1下落到h2過(guò)程中機(jī)械能的變化（引導(dǎo)學(xué)生思考分析）。情景2；從傾角為的光滑斜面上滑下的小車，經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)速度為Va，下滑位移S，到達(dá)B點(diǎn)速度為Vb。分析此過(guò)程機(jī)械能的變化.2彈簧和物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能.情景3.以彈簧振子為例（未講振動(dòng)，不必給出彈簧振子名稱，只需講清

8、系統(tǒng)特點(diǎn)即可），簡(jiǎn)要分析系統(tǒng)勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。教師要求與啟發(fā)：要求學(xué)習(xí)小組選擇一個(gè)情景，用學(xué)過(guò)的動(dòng)能定理，重力的功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，對(duì)以上前兩種情景，定量寫出物體經(jīng)歷的過(guò)程前后的機(jī)械能E1和E2，看機(jī)械能變化了沒(méi)有，存在什么關(guān)系。第三種情景要求定性分析。（三）學(xué)習(xí)小組理論探究結(jié)果展示與討論。情景1小組理論探究結(jié)果展示的內(nèi)容：根據(jù)動(dòng)能定理，有 下落過(guò)程中重力對(duì)物體做功，重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢(shì)能的變化量。取地面為參考平面，有WGmgh1-mgh2 由以上兩式可以得到 情景2小組理論探究結(jié)果展示的內(nèi)容：下滑過(guò)程中重力對(duì)物體做功，重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢(shì)能的變化量。取B點(diǎn)重力勢(shì)能為零

9、，有 根據(jù)動(dòng)能定理，有 提出問(wèn)題：上述結(jié)論是否具有普遍意義呢？（作為課后作業(yè)，請(qǐng)同學(xué)們課后進(jìn)一步分析物體做平拋和豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況。）學(xué)生討論：上述兩個(gè)表達(dá)式說(shuō)明了什么？討論后、學(xué)習(xí)小組代表回答。代表甲：在表達(dá)式中等號(hào)左邊是物體在A處的機(jī)械能，等號(hào)右邊是物體在B處的機(jī)械能，該表達(dá)式說(shuō)明：物體在下落過(guò)程中，物體的機(jī)械能總量不變。 代表乙：對(duì)于表達(dá)式，重力做的功等于動(dòng)能的增量，也等于重力勢(shì)能的減少量。該表達(dá)式說(shuō)明：物體在下滑過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增量。物體的機(jī)械能總量不變。教師總結(jié)：用EK1和EK2表示物體的初動(dòng)能和末動(dòng)能，用EP1和EP2分別表示物體在初位置的重力勢(shì)能和末位置的重力

10、勢(shì)能，則得到：EK1+EP1=EK2+EP2，也就是初位置的機(jī)械能等于末位置的機(jī)械能，即機(jī)械能是守恒的。（四）學(xué)習(xí)小組討論機(jī)械能守恒的條件：教師引導(dǎo)學(xué)生思考：在推導(dǎo)中我們以物體做自由落體和斜面小車為例進(jìn)行的，上述二種運(yùn)動(dòng)有什么相同和不同之處？從上述兩種運(yùn)動(dòng)中，你能猜想一下：機(jī)械能在什么情況下守恒？在引導(dǎo)學(xué)生會(huì)回答認(rèn)識(shí)，不同之處是物體運(yùn)動(dòng)受力不同，自由落體運(yùn)動(dòng)是只受重力作用，而斜面小車還受支持力作用。相同點(diǎn)是在上述兩種運(yùn)動(dòng)中物體只有重力做功，支持力不做功。教師再要求學(xué)生猜想并分析：機(jī)械能在什么情況下守恒？學(xué)生在猜想過(guò)程中教師提示：重力做功只會(huì)使動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量不變。除了重力之外其它

11、力做功又會(huì)怎樣呢？學(xué)生舉例分析。例如，汽車加速上坡，子彈打進(jìn)木塊。前者合外力的功為正機(jī)械能增加，后者摩擦力做功機(jī)械能減少。最后教師總結(jié)：通過(guò)上述分析，我們得到：在只有重力做功，其它外力不做功或其它外力做功的代數(shù)和為零的情況下，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫機(jī)械能守恒定律。為了回答情景3和完善機(jī)械能守恒的條件教師演示并討論：放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小球彈出去，在這個(gè)過(guò)程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？類比地，你能得到在這個(gè)過(guò)程中機(jī)械能守恒的條件嗎？引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)在小球被彈簧彈出的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能。類比得到：如果有彈力做功，動(dòng)能和彈性勢(shì)能之

12、和保持不變，即機(jī)械能守恒。這樣就得到機(jī)械能守恒的條件：物體在只有重力和彈簧的彈力作用下，勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能保持不變。（五）回顧總結(jié) 深化認(rèn)識(shí)教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課的理論探究過(guò)程，以及探究過(guò)程中使用的物理思想和方法：即用已學(xué)的規(guī)律探究和發(fā)現(xiàn)新的物理規(guī)律；歸納總結(jié)這節(jié)課的知識(shí)要點(diǎn)；讓學(xué)生提出自己在理論探究學(xué)習(xí)中存在的疑問(wèn)，教師答疑，以鞏固和深化知識(shí)。教學(xué)情景預(yù)測(cè) 學(xué)生可能遇到的困難1。不懂得從已學(xué)過(guò)的物理規(guī)律來(lái)推導(dǎo)新的物理規(guī)律。教師可以這樣啟發(fā)：對(duì)研究對(duì)象經(jīng)歷的過(guò)程用重力勢(shì)能與重力功德關(guān)系列一式；再用動(dòng)能定理列一式。學(xué)生可能遇到的困難2，不懂得應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)來(lái)整理表達(dá)式而得出結(jié)論。教師提示：告

13、訴學(xué)生明確目的，即探究過(guò)程“物體的機(jī)械能是否變化”，要把過(guò)程機(jī)械能的變化寫出來(lái)，并用已知的，相同的，可比的量來(lái)表示。教學(xué)過(guò)程提醒：在學(xué)生交流討論推導(dǎo)結(jié)論過(guò)程，要有較充分的時(shí)間讓他們對(duì)另一種推導(dǎo)方法進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，各對(duì)比組闡述自己的觀點(diǎn)，方法，思路。以達(dá)到相互學(xué)習(xí)，開闊思路的目的。同時(shí)應(yīng)注意有些學(xué)生可能有別的方法，要鼓勵(lì)和認(rèn)真對(duì)待，在課堂時(shí)間不足的情況下，可在課外指導(dǎo)學(xué)生去探究。七本設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)：1本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)注重學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的理論探究，體現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生推理和應(yīng)用知識(shí)的能力。筆者始終認(rèn)為探究有兩方面：實(shí)驗(yàn)探究和理論探究，兩者缺一不可。2本節(jié)課把能量守恒定律分為兩個(gè)課時(shí)，第一課時(shí)側(cè)重理論探究，第二課時(shí)則為實(shí)驗(yàn)探究。第二節(jié)課的實(shí)驗(yàn)，既有上課時(shí)各學(xué)習(xí)組的理論探究結(jié)果的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又有探究性實(shí)驗(yàn)，例如用數(shù)碼相機(jī)連拍的功能拍攝阻力較大和較小的落體運(yùn)動(dòng)，探究其機(jī)械是否守恒。引入新課：演示實(shí)驗(yàn)多媒體課件：物體在不同的力學(xué)條件下的運(yùn)動(dòng)3在教學(xué)方法上突出學(xué)生為主導(dǎo)，教師的作用是啟發(fā)，引導(dǎo)和答疑。在學(xué)生展示推導(dǎo)過(guò)程和討論結(jié)果時(shí)，教師應(yīng)溶入到學(xué)生中，扮演其中的一分子，