人教版高中物理必修二第七章第8節(jié)機(jī)械能守恒定律習(xí)題課教學(xué)設(shè)計(jì)（無答案）

機(jī)械能守恒定律習(xí)題課教學(xué)設(shè)計(jì)三門中學(xué) 葉美蓮一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路：本節(jié)課的設(shè)計(jì)，力求使學(xué)生在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律中更加嚴(yán)謹(jǐn)，更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。同時(shí)也結(jié)合學(xué)生的原有基礎(chǔ)，學(xué)生的一些認(rèn)知障礙，選擇合適（具有一定的層次性）的習(xí)題進(jìn)行解決。復(fù)習(xí)規(guī)律環(huán)節(jié)，通過判斷10個(gè)情景下的物體機(jī)械能是否守恒來對(duì)上節(jié)課得到的規(guī)律的條件進(jìn)行鞏固，起到一定的承上啟下的作用。在應(yīng)用規(guī)律環(huán)節(jié)，選擇了3個(gè)典型的、不同難度有階梯和層次的習(xí)題來熟練規(guī)律、鞏固規(guī)律，同時(shí)總結(jié)了應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的分析思路、解題程序，體會(huì)用機(jī)械能守恒解題的優(yōu)越性和局限性，并與動(dòng)能定理做了深刻的對(duì)比，加深了對(duì)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式的本質(zhì)理解，并拓展了機(jī)械能變化的求解方法。同時(shí)交代了機(jī)械能守恒的意義，從單純的知識(shí)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變了核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生樹立守恒的觀念，拓展了分析解決問題的思路，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。最后的評(píng)價(jià)性習(xí)題則從原有的情景中走出來，進(jìn)入了較為新穎情景的機(jī)械能守恒的靈活應(yīng)用，同時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)新的問題情境中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的應(yīng)用求解，拓寬了教學(xué)指導(dǎo)意見中的狹窄的限制，力求拓寬學(xué)生的視眼。二、前期分析前一課是在較多的動(dòng)能、勢(shì)能相互轉(zhuǎn)變的情景中，水到渠成地得到了轉(zhuǎn)變過程中遵循的規(guī)律機(jī)械能守恒定律。機(jī)械能守恒定律其實(shí)是能量守恒定律的一種特殊情況，是高中物理守恒觀點(diǎn)的開端，其存在有一定的價(jià)值和意義。但是學(xué)生心中有一定的疑惑：既然有了動(dòng)能定理，為什么還要學(xué)機(jī)械能守恒定律？而且，學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用比較陌生，不會(huì)合理選擇合適的公式進(jìn)行求解。所以安排一節(jié)習(xí)題課，解決學(xué)會(huì)心中的一些困惑，幫助學(xué)生了解機(jī)械能守恒的意義，同時(shí)，能從兩個(gè)角度去理解機(jī)械能是否守恒，且能選擇合適的公式加以具體情景的應(yīng)用。且對(duì)機(jī)械能守恒定律可以加以相應(yīng)的拓展，比如有彈簧在內(nèi)的系統(tǒng)機(jī)械能守恒等。重點(diǎn)：機(jī)械能守恒定律的條件判斷及其應(yīng)用時(shí)的解答程序難點(diǎn)：根據(jù)情景合理選擇公式三、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式能從不同角度區(qū)分機(jī)械能守恒和動(dòng)能定理。過程與方法學(xué)會(huì)在具體的問題中用兩種方法判定物體的機(jī)械能是否守恒；會(huì)選擇合適的過程和對(duì)象應(yīng)用機(jī)械能守恒定律會(huì)針對(duì)題目的特點(diǎn)合理選擇合適的公式加以求解情感、態(tài)度與價(jià)值觀首次樹立守恒的觀念，對(duì)機(jī)械能守恒定律的意義有合理的評(píng)價(jià)，拓展分析問題和解決問題的思路，形成核心素養(yǎng)中物理觀念的形成。四、教學(xué)過程（一）復(fù)習(xí):通過習(xí)題來鞏固機(jī)械能守恒的條件以下各情景中，物體的機(jī)械能守恒的有 （ ）A.平拋出去的小球B.隨風(fēng)飄落的樹葉C.被手托著勻速向上運(yùn)動(dòng)的書本D.沿著傾角為30的斜面，以3m/s2的加速度向下運(yùn)動(dòng)的滑塊E.繩子系著的小球從30角的位置靜止釋放，向下擺動(dòng)的過程中F.彈簧系著的小球從30角的位置靜止釋放，向下擺動(dòng)的過程中G.物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能一定守恒H.物體所受合力做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒I.物體所受合力不等于零時(shí)，機(jī)械能可能守恒J.物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能一定不守恒問題討論模式：創(chuàng)設(shè)情境組織討論歸納小結(jié)。結(jié)論：機(jī)械能是否守恒，可以從以下兩個(gè)角度去思考：從系統(tǒng)做功角度看，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功。理解：對(duì)F題中的小球而言，彈力屬于外力，故小球的機(jī)械能不守恒，但是小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒；只有重力做功與只受重力兩者是有區(qū)別的。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，只有動(dòng)能和勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化，且總和保持不變。離開了條件去分析規(guī)律，顯得毫無意義。（二）應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的規(guī)律，理解規(guī)律對(duì)應(yīng)的表達(dá)式。1.機(jī)械能守恒定律的意義 機(jī)械能守恒是能量守恒定律的一種特殊情況，呈現(xiàn)的是一種相應(yīng)的思想方法，也體現(xiàn)了變中不變的思想。其實(shí)也是動(dòng)能定理在只有重力或彈力做功下的一種特殊情況，明確了知識(shí)之間的來龍去脈，知識(shí)之間的相互聯(lián)系。在動(dòng)能定理解答問題的基礎(chǔ)上，拓展了分析問題、解決問題的思路。2.機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用在滿足機(jī)械能守恒的條件下，用該規(guī)律解答相關(guān)問題。上式，初末位置的重力勢(shì)能具有相對(duì)性，需要選擇一定的參考平面。例1：如圖所示，過山車是從h=32m的頂端A開始下滑的，設(shè)豎直圓軌道半徑R=10m，不計(jì)一切摩擦，則過山車經(jīng)過圓軌道最高點(diǎn)B的速度v為多大？（取g=10m/s2）建議從以下角度思考：1、關(guān)于審題：確定的研究對(duì)象是誰？確定哪個(gè)過程進(jìn)行研究分析？研究過程中對(duì)象受到什么力的作用？運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)如何？2、選擇規(guī)律：根據(jù)過程中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和受力特點(diǎn)，你選擇了什么規(guī)律解題？學(xué)生活動(dòng)。本環(huán)節(jié)通過實(shí)例擴(kuò)展應(yīng)用，強(qiáng)化學(xué)生理解機(jī)械能能守恒且對(duì)之進(jìn)行應(yīng)用。然后師生交流，最后由教師總結(jié)本題用機(jī)械能守恒定律的解答程序。列式求解，反思答案的正確性否。判斷研究對(duì)象機(jī)械能是否守恒選擇合適的參考面，確定初末位置，寫出初末位置的重力勢(shì)能和動(dòng)能。是否其他規(guī)律學(xué)生討論問題：機(jī)械能包含了動(dòng)能和勢(shì)能，勢(shì)能具有相對(duì)性，其值與參考平面的選擇有關(guān)，問，在應(yīng)用機(jī)械能守恒規(guī)律解答時(shí)，是否可以不選擇參考面？學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)勢(shì)能具有相對(duì)性，勢(shì)能的變化具有絕對(duì)性。守恒的另一種表述：勢(shì)能的減少量=動(dòng)能的增加量，即。師生交流：機(jī)械能守恒定律的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：無需涉及中間的運(yùn)動(dòng)過程（是直線還是曲線，是勻速還是變速，是勻變速還是變加速等），只需要確定一個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的初末狀態(tài)的動(dòng)能和勢(shì)能即可。缺點(diǎn)：無法確定在某一位置具體的加速度以及時(shí)間問題。（例1是個(gè)基礎(chǔ)題，通過該題帶領(lǐng)學(xué)生利用機(jī)械能守恒定律的解答程序，熟練對(duì)規(guī)律的應(yīng)用。）例2：如圖所示，質(zhì)量為m=2kg的小球系在輕彈簧的一端，另一端固定在懸點(diǎn)O處，將彈簧拉至水平位置A處由靜止釋放，小球到達(dá)距O點(diǎn)下方h處的B點(diǎn)時(shí)速度為2m/s。求小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中彈簧彈力做的功？建議從以下角度思考：1、關(guān)于審題：確定的研究對(duì)象是誰？確定哪個(gè)過程進(jìn)行研究分析？研究過程中對(duì)象受到什么力的作用？運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)如何？2、選擇規(guī)律：根據(jù)過程中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和受力特點(diǎn)，你選擇了什么規(guī)律解題？3、開放思考：還有其它解題方法嗎？你覺得哪一種方法比較優(yōu)越？為什么？ 學(xué)生活動(dòng)：部分學(xué)生會(huì)選擇動(dòng)能定理來解答，因?yàn)轭}目涉及的問題是彈力做功。另一部分學(xué)生會(huì)選擇系統(tǒng)（小球和彈簧）機(jī)械能守恒，因?yàn)橄到y(tǒng)只有重力和彈力做功，根據(jù)彈力做功引起彈性勢(shì)能的變化，先求出彈性勢(shì)能，再確定彈力做功。再問：對(duì)小球，從A到B的過程中，機(jī)械能如何變化？引導(dǎo)學(xué)生分析討論：物體機(jī)械能的變化由除了重力以外的其他力做的功。除了重力以外的其他力做正功，物體的機(jī)械能增加；除了重力以外的其他力做負(fù)功，物體的機(jī)械能減少。即（例2雖然是基礎(chǔ)題，但是由例1的單個(gè)物體拓展為彈簧和小球組成的系統(tǒng)，在難度上略有提升。本題也解決了學(xué)生在腦海中的一些障礙，打通學(xué)生的困惑：很多同學(xué)都以為重力和彈力做功，物體的機(jī)械能守恒，沒有清晰研究對(duì)象。也為求變力做功提出了一種新的方向。）例3：如圖所示，某人以v0=4m/s的速度向上（與水平方向成25角）拋出一個(gè)小球，小球落地時(shí)速度為v=8m/s，不計(jì)空氣阻力，求小球拋出時(shí)的高度h。甲乙兩位同學(xué)看了本題 的參考解法“”后爭(zhēng)議起來了，甲說此解法依據(jù)的是動(dòng)能定理，乙說此解題依據(jù)的是機(jī)械能守恒定律，你對(duì)甲乙兩位同學(xué)的爭(zhēng)議持什么觀點(diǎn)，請(qǐng)簡(jiǎn)單分析，并求出拋出時(shí)的高度h。（g取10m/s2）引導(dǎo)學(xué)生辨析機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理?？偨Y(jié)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律和應(yīng)用動(dòng)能定理的異同點(diǎn)（聯(lián)系、引申、發(fā)展）：機(jī)械能守恒定律動(dòng)能定理區(qū)別 思想方法適用條件分析思路 書寫方式表達(dá)式中不同符號(hào)的意義 相同點(diǎn) （例3的設(shè)計(jì)，解決了很多同學(xué)腦海的疑惑，一方面同學(xué)認(rèn)為有了動(dòng)能定理為何還要學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律，認(rèn)為沒有必要；另一方面對(duì)學(xué)生而言很容易混淆表達(dá)式，對(duì)于規(guī)律無法很好區(qū)分，等號(hào)左邊和右邊分別是什么量的意義不是很清晰。）（三）完善總結(jié)機(jī)械能守恒規(guī)律1.研究對(duì)象的選取，決定著機(jī)械能是否守恒從兩個(gè)角度去判斷機(jī)械能是否守恒。如果選擇單個(gè)物體機(jī)械能不守恒，但對(duì)于系統(tǒng)來說機(jī)械能就可能守恒。2.靈活選取方程，清晰方程左邊和右邊的意義選擇不同的機(jī)械能守恒定律形式的方程簡(jiǎn)便程度也不一樣，是否需要選擇參考平面。3.機(jī)械能變化的求解方法除了重力以外的其他力做功引起物體的機(jī)械能變化。4.五、形成性評(píng)價(jià)1.如圖所示，有許多相交于A點(diǎn)的光滑硬桿具有不同的傾角和方向，每根光滑硬桿均套一個(gè)小環(huán)，它們