《探究機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、?探究機(jī)械能守恒定律?教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】 一、知識與技能 1.知道什么是機(jī)械能 ,知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。 2.正確推導(dǎo)重物自由下落過程中的機(jī)械能守恒 ,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。 3.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。 二、過程與方法 1.學(xué)會在具體的問題中判定物體的機(jī)械能是否守恒。 2.初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來解釋物理現(xiàn)象 ,分析問題。 三、情感、態(tài)度與價值觀 通過機(jī)械能守恒的教學(xué) ,使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn) ,理解和運(yùn)用自然規(guī)律 ,并用來解決實(shí)際問題。 【教學(xué)重點(diǎn)】 1.掌握機(jī)械能守恒定律的理論推證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程。

2、 3.掌握機(jī)械能守恒的條件。 4.在具體的問題中能判定機(jī)械能是否守恒 ,并能列出機(jī)械能定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 【教學(xué)難點(diǎn)】 1.如何讓學(xué)生從事例中感受和猜測物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化遵循什么規(guī)律。 2.在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中如何處理紙帶 ,數(shù)據(jù)如何處理。 【教學(xué)方法】 情景創(chuàng)設(shè)法、分析推證法、探究與交流討論法。 【教具】 多媒體 【教學(xué)過程】 一、情景引入：視頻 回憶：動能和重力勢能的概念。 提問：什么是機(jī)械能? 情景創(chuàng)設(shè)(視頻)：瀑布、跳高 請同學(xué)們根據(jù)提供的情景 ,描述它們的動能、重力勢能是如何變化和轉(zhuǎn)化的? 生：水從高處下落：水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。 跳高：運(yùn)發(fā)動向上跳高的過程中 ,動能減小 ,重力勢能增加;減

3、小的動能轉(zhuǎn)化為增加的重力勢能。向下那么反之。 通過以上事例的分析 ,你猜測減小的重力勢能與增加的動能之間的關(guān)系是怎樣的? 學(xué)生猜測： 現(xiàn)在就通過探究來驗(yàn)證我們的猜測是否正確! 提問：要探究一個物理問題可以從幾方面來探究? 二、理論分析 下面以最簡單的例子從理論分析和實(shí)驗(yàn)探究兩方面來研究機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒問題。 先從理論分析來研究重錘自由下落過程中機(jī)械能是否守恒 如下圖 ,忽略空氣阻力 ,設(shè)重物的質(zhì)量為m ,當(dāng)重錘離地面高度為h1時 ,重錘具有的機(jī)械能是： E1=EK1+EP1= 結(jié)論：E1=EK1+EP1= 當(dāng)重物繼續(xù)下落至離地面高度為h2處時 ,重錘具有的機(jī)械能是： E2=EK2+EP2=

4、結(jié)論：E2=EK2+EP2= 試著比擬重錘從h1高處下落到h2高處時動能的增加量Ek與重力勢能的減少量Ep相等嗎?(現(xiàn)在就從理論上去推導(dǎo)這兩個位置的機(jī)械能是否相等) 設(shè)問：如果相等會得出什么結(jié)論呢? 引導(dǎo)學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的動能定理或運(yùn)動學(xué)知識分析推導(dǎo)得出Ek =Ep 既： 結(jié)論：由于動能的增加量Ek與重力勢能的減少量Ep相等 ,因此E1=E2 上面是從分析重錘自由下落過程中得出的結(jié)論。這個結(jié)論具有普遍意義嗎? 提問：物體在做斜拋運(yùn)動時這個結(jié)論也正確嗎? 分析圖中斜拋物體的頻閃照片 ,你也能得出“斜拋物體的動能和勢能互相轉(zhuǎn)化 ,但在任一位置的機(jī)械能都相同的結(jié)論嗎?(留給學(xué)生課后探究) 總結(jié)：研

5、究證明 ,在只有重力做功的情況下 ,不管物體是做直線運(yùn)動還是做曲線運(yùn)動 ,這個結(jié)論都是正確的。 機(jī)械能守恒定律：在只有重力做功的情況下 ,物體的動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化 ,而且機(jī)械能的總量保持不變。 即：E=EK+EP=恒量 三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 提問：如何設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律呢? 在現(xiàn)有器材的條件下 ,這節(jié)課推薦大家用自由下落的重物和打點(diǎn)計(jì)時器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 實(shí)驗(yàn)裝置如下圖： 【儀器和器材】 電磁打點(diǎn)計(jì)時器 ,學(xué)生電源 ,方座支架 ,直尺 ,重錘 ,紙帶 ,復(fù)寫紙 ,導(dǎo)線。 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作： 引導(dǎo)學(xué)生： 如何選擇紙帶 提問：某個位置的機(jī)械能能不能測量?怎樣測量? 如何測量記數(shù)點(diǎn)的速度?即：V1 ,V2的速度。 如何測量重物的重力勢能的減少量mgh和動能的增加量?并用這兩個量來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。 由于數(shù)據(jù)比擬多我給大家提供了一組參考的數(shù)據(jù)表格 ,同學(xué)們可以根據(jù)自己的實(shí)際情況設(shè)計(jì)更加具體的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)表格。 數(shù)據(jù)處理參考表格(并借助計(jì)算機(jī)數(shù)表軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)) 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)： 老師及時觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)并與學(xué)生互動。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理 學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 這節(jié)課我們借助計(jì)