資源簡介

《機械能守恒定律》教學設計
教學任務分析
《機械能守恒定律》位于普通高中物理（人教版2019）必修二第八章第四節，主要內容是動勢能的相互轉化及機械能守恒定律的推導和應用。從知識發展的線索來看，本節內容既是對前面幾節的總結，也是對能量守恒定律的鋪墊，為今后學習動量守恒、電荷守恒打下基礎，因此有著舉足輕重的地位。
本節課通過理論推導強化了學生對動能定理的進一步理解。從科學思維上看，它符合由特殊到一般，再到特殊的認識規律，并在探究、推理過程中生成了學生演繹推理，分析歸納和探索發現等能力。
二、學生情況分析
1.認知層面：學生對能量已有具體的認知，但尚未形成完整體系；在初中時對能量轉化也有初步的認知。
知識層面：學生已經系統的學習過動能、重力勢能、彈性勢能、動能定理等概念，具備一定的知識基礎。
能力層面：在學習動能定理的過程中，已經涉獵過演繹推理的研究方法，本節課在此基礎上深入分析，通過對功能關系的推理得出機械能守恒，進一步幫助學生深化該項能力。同時學生已具備基本的理論推理和實驗驗證相結合的科學探究能力。
教學目標
1.物理觀念：初步建立能量觀念，體會轉化和守恒思想，知道機械能的概念。
2.科學探究：探究物體的動能和勢能轉化過程中的定量關系以及機械能守恒的條件。
3.科學思維：學會探究問題的方法，理解機械能守恒定律的內容和守恒條件，能從做功和能量轉化的角度判斷機械能是否守恒，能應用機械能守恒定律分析、解決問題。
4.科學態度與責任：在演繹推理守恒量的過程中樹立正確的科學觀。
四、教學重點與難點
1.教學重點：掌握機械能守恒定律的推導，理解機械能守恒定律的內容，并能列出定律的數學表達式。
2.教學難點：從能的轉化出發理解機械能守恒定律的條件；能正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒；學會探究機械能守恒定律的方法。
五、教法學法
1.教法：講授法、演示法、討論法
2.學法：探究學習法、合作學習法
六、教學流程
七、教學用具
簡易的水力發電裝置、PPT
八、教學過程
教學環節、過程和內容 設計意圖
演示：簡易水力發電 學生活動：水力發電主要是利用了什么？ 利用三峽水電站的情境抽象出簡易的水力發電模型，從而引出本節課的課題。 為后續建立小球從高處下落埋下伏筆，展示了從生活實際到物理建模的過程，有利于培養學生分析情境的能力。
追尋守恒量 展示伽利略理想斜面實驗：小球似乎會“記住”或“有愿望”，總想回到原來的高度。 學生觀察：小球沖上斜面后的高度有什么樣的特征？ 教師總結：16世紀末，伽利略、惠更斯、托馬斯·楊等科學家對上述現象進行了不懈的研究，認為“某個量是守恒的”，并且把這個量叫做“能量”或“能”。 通過對伽利略理想斜面實驗的實驗的分析感受“守恒量”的存在。
建模分析 學生思考：小球在從A到O和從O到B的過程中有什么力在做功，有哪些能量在轉化？ 模型1：僅有重力做功 【結論】在只有彈力做功的情況下，彈性勢能與動能相互轉化。 模型2：僅有彈力做功 【結論】在只有彈力做功的情況下，彈性勢能與動能相互轉化。 模型3：重力和彈力同時做功 【結論】在只有重力和彈力做功的情況下，重力勢能、彈性勢能與動能相互轉化。 教師總結：動能、彈性勢能、重力勢能三者可以互相轉化，這三種能量統稱為機械能。 分析機械能的特點？系統性和相對性。 提問：上述情境中，哪一個能量守恒呢？ 【科學猜想】小球在運動過程中，機械能可能守恒。 通過三種情境的建模，分析得出在只有重力和彈力做功的情況下，重力勢能、彈性勢能與動能相互轉化，從而引出機械能的概念和特點，讓知識在分析中自然生成。 繼續追尋守恒量，對機械能守恒的問題開展科學探究，提出問題，作出猜想。
機理論演繹推理 【尋找證據1】理論演繹推理 學生思考： 請分析小球的受力情況和這些力的做功情況？ 利用動能定理列出關系式？ 重力做功和重力勢能的關系式？ 小球在A點和B點的機械能的關系？ 教師總結：強調功能關系 相似模型集中討論，重復推導過程，強化知識掌握。 反面論證：改變重物下落的條件，考慮阻力做功，機械能是否守恒？ 【結論】在只有重力做功的物體系統內，物體的動能和重力勢能可以相互轉化，但機械能的總量保持不變。 通過對重物下落過程中功能關系的討論推理得到理論上機械能守恒的定量關系。 對理論演繹推理過程中功能關系的強調有助于學生進一步理解“功是能量轉化的量度”。同時為后文機械能的表達式打下基礎。 在原有重物豎直下落的基礎上討論光滑斜面、光滑曲面、平拋、單擺等模型是為了讓學生明白在只有重力做功的系統內，物體機械能守恒。同時，重復推導過程有助于強化學生的能力。 改變模型條件，反向論證機械能守恒的調節，強化正面結論。
實實驗驗證 【尋找證據2】實驗驗證機械能守恒定律 【結論】在誤差允許的范圍內，只有重力做功的物體系統內，機械能的總量保持不變。 【結論】在只有彈力做功的物體系統內，物體的動能和重力勢能可以相互轉化，但機械能的總量保持不變。 選擇了簡單、快速、實用的實驗方案驗證驗證機械能守恒定律，激發學生學習物理的興趣。 完善實驗結論，讓機械能守恒定律更完整。
生成新知 小結：機械能守恒定律內容及其表達式。 【思考5】結合前文探討的各個案例，機械能守恒的條件是什么？ 【小試牛刀】試判斷下列各運動中機械能是否守恒 (均不計空氣阻力和摩擦阻力) 加深學生對機械能守恒定律的深入理解，尤其是機械能守恒的條件、能量轉化轉移的觀點。 鍛煉學生正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒的能力。
課堂小結
板書設計
教學反思
一節課下來，我感覺收益良多，明白了教學中存在的一些不足，需要進一步改進。做得不足不到位的一點主要是聲音沒有抑揚頓挫，缺乏幽默感。這一節課的內容屬于理論與實際相結合的內容，在把問題拋給學生、學生正回答時，學生才應該是課堂的“主人”，老師只是作為一個引導者，啟發學生去找到問題的答案。在以后的教學中也要不斷摸索調動學生積極性的方法來活躍課堂。
我依據自己的理解和參考教參等資料，將這節課設計為二個課時來完成。課時一主要是通過大量的實驗和學生常見的實例來理解動能和勢能的相互轉化，并始終追隨守恒這一條線索，突破能量這一抽象概念的理解；運用前面學過的理論知識演繹推理得到定量證明；理解守恒的條件是難點。第二課時主要就是機械能守恒定律的實驗驗證和應用。
縱觀課本教材，內容是適中的，梳理完知識點主要有三個:追尋守恒量、動能和勢能的相互轉化以及機械能守恒定律。內容相對來說比較抽象，理解起來有一定難度。所以教學設計中引入了大量的生活實例來突破，同時也鍛煉學生的建模能力。“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！”教學之路也正是如此，要在不斷的摸索中前進。

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