人教版高中教学设计.docx

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人教版高中教学设计

机械能守恒定律

教学目标：

1、知识与技能

1.理解动能与势能的相互转化.

2.掌握机械能守恒定律的表达式.

2、过程与方法

经过机械能守恒定律的实际应用，进一步理解机械能守恒的条件.

3、情感态度与价值观

培养理论联系实际的思想，通过规律、理论的学习，培养学以致用的思想.

教学重点：

1.机械能守恒的条件.

2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出数学表达式.

教学难点：

1.判断机械能是否守恒.

2.灵活运用机械能守恒定律解决问题.

课前准备：

1.自制课件、学案.

2.麦克斯韦滚摆、单摆、弹簧振子.

教学过程

导入新课

影片导入

课件展示翻滚过山车的精彩片断，激发学生学习的兴趣，引出本节课的学习内容.

在学生观看过山车的同时,教师提醒学生分析过山车在运行过程中动能和势能的变化情况.

游戏导入

教师利用事先准备好的演示器材，请两个同学配合，指导他们完成一个小游戏，让同学们认真观察并思考游戏里面的科学道理.

器材：

细线、小钢球、铁架台.

演示过程：

将小钢球机固定在细线的一端，细线的另一端系在铁架台上，使小球与细线形成一个摆.让一个同学靠近铁架台，头稍低，另一同学把小球由该同学的鼻子处释放，小球摆动过程中能否碰到该同学的鼻子，提醒注意安全，并思考里面的科学道理.如左下图.

实验导入

如右上图所示，悬挂单摆的铁架台上增加一个横杆P和一把水平放置的尺子AB，实验时①调整横杆P的高度,观察小球摆动的情况；②调整水平尺子的高度使小球从不同位置摆动，观察小球摆动的情况.将各次实验现象进行概括，思考这些现象说明什么问题.也可以将单摆悬挂在小黑板上，然后在小黑板上画上若干条水平横线，手持短尺替代横杆.

推进新课

一、动能与势能的相互转化

前面我们学习了动能、势能和机械能的知识.在初中学习时我们就了解到，在一定条件下，物体的动能与势能（包括重力势能和弹性势能）可以相互转化，动能与势能相互转化的例子在生活中非常多，请同学们举出生活中的例子来说明动能与势能的相互转化.

参考:

1.从树上掉下的苹果（势能向动能转化）；

2.自行车猛蹬几下自由冲上斜坡（动能向势能转化）；

3.拉弓射箭（势能向动能转化）

4.运动会上撑竿跳高运动员在跳起的过程中（人的动能转化为杆的弹性势能,后杆的弹性势能转化为人的重力势能）.

……

实验演示：

依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况，即转化过程中物理量的具体变化.

通过观察演示实验，学生回答物体运动中动能、势能变化情况.

教师小结：

物体运动过程中，随着动能的增大，物体的势能减小；反之，随着动能的减小，物体的势能增大.

学生通过实例感受、实验演示，切实感受到机械能的两种形式（动能与势能）之间可以相互转化.而且，转化过程中有力做功.

重力做功：

动能←→重力势能

弹力做功：

动能←→弹性势能.

二、机械能守恒定律

问题：

动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢？

上述各运动过程中，物体的机械能是否变化呢？

引导学生通过具体的实例进行理论推导分析.先考虑只有重力对物体做功的理想情况.

情境设置：

质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1处速度为v1，下落至高度h2处速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化（引导学生思考分析）.

分析：

根据动能定理，有:

=WG

下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量.取地面为参考平面，有WG=mgh1-mgh2

由以上两式可以得到=mgh1-mgh2

移项得+mgh2=g+mgh1

引导学生分析讨论上面表达式的物理意义：

等号的左侧表示末态的机械能，等号的右侧表示初态的机械能，表达式表明初态跟末态的机械能相等.即在小球下落的过程中，重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转化为动能.

问题：

此表达式具有普遍意义吗？

还是仅在只受重力的自由落体运动中成立？

引导学生自己推导竖直上抛、平抛的过程是否成立.

引导学生关注在上述过程中物体的受力情况.可以证明，在只有重力做功的情况下，物体动能和势能可以相互转化，而机械能总量保持不变.

思维拓展

在只有弹力做功的牨体系统内呢？

课件展示：

展示弹簧振子（由于弹簧振子概念学生还没有接触，教师可以不提弹簧振子的概念）的运动情况，分析物理过程.

教师设疑：

在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同样作为机械能组成部分的势能，是否在只有弹力做功的情况下，机械能也能守恒呢？

学生在推导过程中可能会存在一定的困难，教师适当加以辅助推导.对弹簧与小球的运动过程简要分析，得到动能与势能的转化关系，并明确：

在只有弹力对物体做功时物体的机械能守恒.

通过上面只有重力做功与只有弹力做功两个部分的推导，师生总结机械能守恒定律的内容：

在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.

表达式：

Ek2+Ep2=Ep1+Ek1

教师引导学生理解表达式中各量的物理意义，并回顾机械能守恒定律推导过程，加深认识.

三、机械能守恒定律的条件

思维拓展

通过以上内容的学习，我们理解了机械能守恒定律的表达式，但真正应用到解题过程还是有限制的.

大屏幕投影机械能守恒定律的内容，并用不同颜色展示“在只有重力或弹力做功的物体系统内”，突出强调守恒的受力前提.引导学生自己总结守恒的条件.

有的学生认为守恒条件应该是只受重力或弹力;

有的学生认为守恒条件应该是只有重力或弹力做功.

在肯定两位学生认真思考的基础上，教师质疑两位学生的意见，激发他们思考的积极性：

两位同学说的有什么不同吗？

学生讨论：

只有重力或弹力做功，还包含这样的意思：

可能还受其他力，但其他力不做功.

思维追踪：

机械能守恒定律的条件应该怎样表述呢？

举例说明.

学生总结：

机械能守恒定律的条件可以表述为:

1.只受重力（弹力），不受其他力.如自由落体的物体.

2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功.如做单摆运动的物体.

例题在距离地面20m高处,以15m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取g=10m/s2，求小球落地速度大小.

引导学生思考分析，提出问题：

1.前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动，现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题？

2.小球抛出后至落地之前的运动过程中，是否满足机械能守恒的条件？

如何应用机械能守恒定律解决问题？

3.归纳学生分析的结果，明确：

小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒条件，可以用机械能守恒定律求解；应用机械能守恒定律时，应明确所选取的运动过程，明确初、末状态小球所具有的机械能.

取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能Ep1=mgh，动能为Ek1=mv02.落地时,小球的重力势能Ep2=0,动能为Ek2=mv2.

根据机械能守恒定律,有E1=E2,即mgh+=mv2

落地时小球的速度大小为v=m/s=25m/s.

课堂训练

1.如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）

2.长为L的均匀链条放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示.松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？

点拨：

求解这类题目时，一是注意零势点的选取，应尽可能使表达式简化，该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点，则初始势能就比较麻烦.二是灵活选取各部分的重心，该题开始时的势能应取两部分（桌面上和桌面下）势能总和，整根链条的总重心便不好确定，最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分，可对整根链条求出重力势能.

课堂小结

1.在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的机械能总量不变.

2.应用机械能守恒定律的解题步骤

（1）确定研究对象;

（2）对研究对象进行正确的受力分析;

（3）判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件;

（4）视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能;

（5）根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解.

布置作业

1.教材“问题与练习”第1、3、4题.

2.观察记录生活中其他的物理情景，判断其是否符合机械能守恒定律.

板书设计

一、动能与势能的相互转化

重力做功：

动能←→重力势能

弹力做功：

动能←→弹性势能

二、机械能守恒定律

在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.

三、机械能守恒定律的条件

1.只受重力（弹力），不受其他力.如自由落体的物体.

2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功.如做单摆运动的物体.

机械能守恒定律 教学设计

教学目标：

1、知识与技能

  1.理解动能与势能的相互转化.

  2.掌握机械能守恒定律的表达式.

2、过程与方法

   经过机械能守恒定律的实际应用，进一步理解机械能守恒的条件.

3、情感态度与价值观

   培养理论联系实际的思想，通过规律、理论的学习，培养学以致用的思想.

教学重点：

1.机械能守恒的条件.

2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出数学表达式.

教学难点：

1.判断机械能是否守恒.

2.灵活运用机械能守恒定律解决问题.

课前准备：

1.自制课件、学案.

2.麦克斯韦滚摆、单摆、弹簧振子.

教学过程

导入新课

影片导入

   课件展示翻滚过山车的精彩片断，激发学生学习的兴趣，引出本节课的学习内容.

   在学生观看过山车的同时,教师提醒学生分析过山车在运行过程中动能和势能的变化情况.

游戏导入 

   教师利用事先准备好的演示器材，请两个同学配合，指导他们完成一个小游戏，让同学们认真观察并思考游戏里面的科学道理.

器材：

细线、小钢球、铁架台.

演示过程：

将小钢球机固定在细线的一端，细线的另一端系在铁架台上，使小球与细线形成一个摆.让一个同学靠近铁架台，头稍低，另一同学把小球由该同学的鼻子处释放，小球摆动过程中能否碰到该同学的鼻子，提醒注意安全，并思考里面的科学道理.如左下图.

实验导入

   如右上图所示，悬挂单摆的铁架台上增加一个横杆P和一把水平放置的尺子AB，实验时①调整横杆P的高度,观察小球摆动的情况；②调整水平尺子的高度使小球从不同位置摆动，观察小球摆动的情况.将各次实验现象进行概括，思考这些现象说明什么问题.也可以将单摆悬挂在小黑板上，然后在小黑板上画上若干条水平横线，手持短尺替代横杆.

推进新课

一、动能与势能的相互转化

   前面我们学习了动能、势能和机械能的知识.在初中学习时我们就了解到，在一定条件下，物体的动能与势能（包括重力势能和弹性势能）可以相互转化，动能与势能相互转化的例子在生活中非常多，请同学们举出生活中的例子来说明动能与势能的相互转化.

参考:

1.从树上掉下的苹果（势能向动能转化）；

2.自行车猛蹬几下自由冲上斜坡（动能向势能转化）；

3.拉弓射箭（势能向动能转化）

4.运动会上撑竿跳高运动员在跳起的过程中（人的动能转化为杆的弹性势能,后杆的弹性势能转化为人的重力势能）.

……

实验演示：

依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况，即转化过程中物理量的具体变化.

通过观察演示实验，学生回答物体运动中动能、势能变化情况.

教师小结：

物体运动过程中，随着动能的增大，物体的势能减小；反之，随着动能的减小，物体的势能增大.

学生通过实例感受、实验演示，切实感受到机械能的两种形式（动能与势能）之间可以相互转化.而且，转化过程中有力做功.

重力做功：

动能←→重力势能

弹力做功：

动能←→弹性势能.

二、机械能守恒定律

问题：

动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢？

上述各运动过程中，物体的机械能是否变化呢？

   引导学生通过具体的实例进行理论推导分析.先考虑只有重力对物体做功的理想情况.

情境设置：

质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1处速度为v1，下落至高度h2处速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化（引导学生思考分析）.

分析：

根据动能定理，有:

=WG

下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量.取地面为参考平面，有WG=mgh1-mgh2

由以上两式可以得到=mgh1-mgh2

移项得+mgh2=g+mgh1

引导学生分析讨论上面表达式的物理意义：

等号的左侧表示末态的机械能，等号的右侧表示初态的机械能，表达式表明初态跟末态的机械能相等.即在小球下落的过程中，重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转化为动能.

问题：

此表达式具有普遍意义吗？

还是仅在只受重力的自由落体运动中成立？

引导学生自己推导竖直上抛、平抛的过程是否成立.

引导学生关注在上述过程中物体的受力情况.可以证明，在只有重力做功的情况下，物体动能和势能可以相互转化，而机械能总量保持不变.

思维拓展

   在只有弹力做功的物体系统内呢？

课件展示：

展示弹簧振子（由于弹簧振子概念学生还没有接触，教师可以不提弹簧振子的概念）的运动情况，分析物理过程.

教师设疑：

在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同样作为机械能组成部分的势能，是否在只有弹力做功的情况下，机械能也能守恒呢？

   学生在推导过程中可能会存在一定的困难，教师适当加以辅助推导.对弹簧与小球的运动过程简要分析，得到动能与势能的转化关系，并明确：

在只有弹力对物体做功时物体的机械能守恒.

   通过上面只有重力做功与只有弹力做功两个部分的推导，师生总结机械能守恒定律的内容：

   在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.

   表达式：

Ek2+Ep2=Ep1+Ek1

   教师引导学生理解表达式中各量的物理意义，并回顾机械能守恒定律推导过程，加深认识.

三、机械能守恒定律的条件

思维拓展

   通过以上内容的学习，我们理解了机械能守恒定律的表达式，但真正应用到解题过程还是有限制的.

   大屏幕投影机械能守恒定律的内容，并用不同颜色展示“在只有重力或弹力做功的物体系统内”，突出强调守恒的受力前提.引导学生自己总结守恒的条件.

   有的学生认为守恒条件应该是只受重力或弹力;

   有的学生认为守恒条件应该是只有重力或弹力做功.

   在肯定两位学生认真思考的基础上，教师质疑两位学生的意见，激发他们思考的积极性：

两位同学说的有什么不同吗？

学生讨论：

只有重力或弹力做功，还包含这样的意思：

可能还受其他力，但其他力不做功.

思维追踪：

机械能守恒定律的条件应该怎样表述呢？

举例说明.

学生总结：

机械能守恒定律的条件可以表述为:

1.只受重力（弹力），不受其他力.如自由落体的物体.

2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功.如做单摆运动的物体.

例题 在距离地面20m高处,以15m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取g=10m/s2，求小球落地速度大小.

引导学生思考分析，提出问题：

1.前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动，现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题？

2.小球抛出后至落地之前的运动过程中，是否满足机械能守恒的条件？

如何应用机械能守恒定律解决问题？

3.归纳学生分析的结果，明确：

小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒条件，可以用机械能守恒定律求解；应用机械能守恒定律时，应明确所选取的运动过程，明确初、末状态小球所具有的机械能.

取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能Ep1=mgh，动能为Ek1=mv02.落地时,小球的重力势能Ep2=0,动能为Ek2=mv2.

根据机械能守恒定律,有E1=E2,即mgh+=mv2

落地时小球的速度大小为v=m/s=25m/s.

课堂训练

1.如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（   ）

2.长为L的均匀链条放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示.松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？

点拨：

求解这类题目时，一是注意零势点的选取，应尽可能使表达式简化，该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点，则初始势能就比较麻烦.二是灵活选取各部分的重心，该题开始时的势能应取两部分（桌面上和桌面下）势能总和，整根链条的总重心便不好确定，最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分，可对整根链条求出重力势能.

课堂小结

1.在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的机械能总量不变.

2.应用机械能守恒定律的解题步骤

（1）确定研究对象;

（2）对研究对象进行正确的受力分析;

（3）判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件;

（4）视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能;

（5）根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解.

布置作业

1.教材“问题与练习”第1、3、4题.

2.观察记录生活中其他的物理情景，判断其是否符合机械能守恒定律.

板书设计

一、动能与势能的相互转化

重力做功：

动能←→重力势能

弹力做功：

动能←→弹性势能

二、机械能守恒定律

   在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.

三、机械能守恒定律的条件

1.只受重力（弹力），不受其他力.如自由落体的物体.

2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功.如做单摆运动的物体.

评价

该教学设计符合新课改的教学理念，突出了学生的主体地位，满足了全体学生的差异需求。

也是从教材的特点出发，可以较好的完成既定的教学目标。

动量守恒定律教学设计

教学目标与要求

1、理解系统、内力、外力的概念和动量守恒定律的物理意义；

2、明确动量守恒的条件和适用范围；

3、培养学生从实验现象中搜集和处理信息的能力，加强对学生辩证思维能力的培养。

4、通过小组学习的方式，培养学生的合作精神。

教学过程

一、问题讨论

1、问题：

一人面对着墙壁，站在光滑的水平面上，当他用力推墙后，会发生什么现象？

并用学过的知识予以解释。

2、讨论：

要求学习小组成员讨论时，各人发表观点，相互补充完善，形成统一意见后，可由小组代表发言，未形成统一意见的小组，成员可以自由发言。

3、总结：

教师肯定学生正确的分析，对回答中的不足或错误，予以认真剖析、更正。

教师进一步强调动量定理：

只要物体受到外力的冲量，物体的动量就一定变化。

在上述问题中，之所以有些同学认为墙未动，并不是墙的动量未发生变化，而是墙是与地球联在一起，质量太大，速度变化太小，我们发现不了。

二、新课学习

（一）实验：

1、教师演示，学生观察

两个小车静止的放在光滑的水平玻璃板上，它们之间装有压缩的弹簧，并用细线把它们拴在一起。

要求学生观察，在下面三种情况下，各有什么现象，从这些现象中能否发现什么规律？

①小车质量相等。

（用天平称小车的质量），在离两小车等距离的地方各放一块档板，剪断细线。

②A车的质量是B车的2倍（用天平称量），移动A车的档板，使其到A车的距离减为原来的一半，剪断细线。

③A车的质量为B车的3倍，移动A车的档板，使其到A车的距离减为原来的1/3，剪断细线。

2、学生整理实验数据

3、总结：

各学习小组成员之间交换意见，共同讨论，由代表发言，教师作适当点评，再和全班同学共同总结

实验

用相关物理量表述现象

（重要信息）

结论

实验一

m1=m2s1=s2[v1=v2

m1v1=m2v2

实验二

m1=2m2s1=[v1=

m1v1=m2v2

实验三

m1=3m2s1=[v1=

m1v1=m2v2

4、讨论m1v1=m2v2的物理意义，要求学生注意分析小车发生作用的前后，每个小车动量的变化，同时注意两个小车的总动量有何变化？

要求学生独立思考，自由发言，可相互补充或更正，教师适时提问引导。

m1v1=m2v2的物理意义：

两小车发生相互作用后，动量的大小相等，方向相反，因此总动量（动量的矢量和）为零。

不难发现，相互作用前，两车均静止，总动量也等于零，可见两个小车的总动量在作用前后保持不变。

就每个小车来说，动量是变化的，而两个小车组成的整体动量不变。

三、动量守恒定律的理论推证

1、请学生认真学习图7-13的问题推证过程，小组内可互相交流。

要求学生回答下面问题

（1）在这一推证过程中，运用了哪几个定律或定理？

（2）推证的结果是什么？

P1+P2=P1’+P2’或m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’

（3）根据这一结果，我们能否认为对于相互作用的物体在任何条件下，动量都保持不变呢？

在实验中用的水平玻璃板，上述问题中小球在光滑的水平地面上。

这玻璃板、光滑暗示了一个什么条件？

这说明小车、小球在水平方向上不受力作用，分析小车、小球受力情况，不难发现，它们所受合力为零。

2、系统内力和外力动量守恒的条件和适用范围

系统——相互作用的物体组成一个系统。

系统可大、可小，系统内的物体可多可少。

内力——系统内物体间的相互作用力外力——系统以外的物体对系统内物体的作用力

内力和外力并不是不变的，随系统范围的大小不同，内力可以变成外力，外力也可以变成内力。

两个相互作用的物体（系统）总动量保持不变是有条件的，其条件是系统所受合外力为零或不受外力。

动量守恒定律：

一个系统不受外力或所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。

适用范围：

①碰撞（正碰、斜碰）和任何形式的相互作用

②多个物体组成的系统

③比牛顿定律适用范围更广，高速运动、低速运动、宏观物体、微观物体，是自然界普遍适用的基本规律之一。

[课堂巩固]

①系统②内力③外力④动量守恒定律表达式：

P1+P2=P1’+P2’或m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’⑤动量守恒定律的适用条件和范围

[课后练习]

1、图7-16思考题

2、P1252、3

验证动量守恒定律——气垫导轨实验

物理组贾杰

教学设计思想：

利用气垫导轨实验来验证动量守恒定律，作为课堂教学的深化与补充，可以使学生获得对动量守恒定律的感性认识，与以往学习的纯理论知识相互印证，加深学生对动量守恒的理解。

实验利用光电门装置采集实验数据，输入计算机，由《物理实验微机辅助教学系统》进行数据处理，提了实验精度，节约处理数据的时间，使学生的精力集中于对实验现象的观察，对实验数据进行分析比较，寻找规律。

学生通过实验得到与以往理论学习的相同的结论，不但可以增强对动量守恒定律的感性认识，还通过动脑、动手、动口、积极参与教学过程，最大限度的培养学生分析、综合、解决问题的能力。

教学目标

一、知识目标

1、通过实验使学生获得对动量守恒定律以及守恒条件、适用范围的感性认识。

2、进一步明确动量守恒情况下能量的变化情况。

二、能力目标