机械能守恒定律教学设计3篇

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“机械能守恒定律”教学设计1

“机械能守恒定律”教学设计

贵阳三十七中：卢深

教学目标：

1、知识与技能

⑴通过实验认识动、势能的相互转化现象

⑵利用动能定律研究动、势能相互转化的关系

⑶理解机械能守恒定律，会判断何时使用它并进行简单的运用

2、过程与方法

⑴通过实验观察单摆的运动情况，培养学生的观察能力和语言表达能力

⑵采用分组讨论，探究如何利用动能定理研究动、势能相互转化关系，及机械能守恒定律应用条件，培养学生思维能力和动手动脑能力

3、情感态度与价值观

培养学生的探究精神，激发学生的学习热情和兴趣 重点、难点：

重点：理解机械能守恒定律，知道它的适用条件 难点：利用动能定理推导机械能守恒定律 设计思路：

“机械能守恒定律”在力学中占用很重要的地位，它是历年来考察的重点，学会此定律后，学生在处理恒力或变力的运动学问题上，又多了一个更好更简单的方法。具体设计如下：在本节课上注意与初中教材的联系，因而适当复习初中学过的内容，并在此基础上定量的展开。利用演示实验给学生一个感性的印象，通过动手探究及实验观察，让学生共同讨论，得出何时使用机械能守恒定律，并引导学生将知识运用于变力和曲线运动的具体问题中，注意扩展知识，把知识讲活，从而达到预定的三维教学目标。教学方法：

讲授 实验 讨论 探究 学习方法： 自主 探究 教学仪器：

动势能转化演示仪、小钢珠、铁架台、线、纸板、泡沫球 教学过程：

一、新课引入 创设情境，提出问题

实验1：演示动、势能转化

师：观察小钢珠的运动情况，讲讲动势能的变化

生：向上运动时，速度越来越小，动能越来越小；离地越来越高，势能增加，动能转化为势能

说明：此内容及实验在初中阶段学生已学过，因而不需花很多时间，只是唤起学生的记忆，为下面内容打基础。

那动势能相互转化有何特点？有何关系呢？ 板书：7-6 机械能守恒定律

二、新课教学

在初中知道

板书

1、动能、重力势能、弹性势能统称机械能E=EP+EK 实验2：用线将小钢球悬挂固定于铁架台上，铁架台上在固定画了平行线的线板

将小钢球拉到A点，然后放开 说明小钢球放开时应平行于纸板，否则它将做圆锥摆 问题：实验观察到什么？

生：小球开始摆动，小球下降速度越来越快，而上升速度越来越慢

师：能量是如何转化呢？

生：下降时，重力势能转化为动能；上升时，动能转化为重力势能

师：还有什么现象？若小球从A开始

生：到A的那一侧，与A同高

师：若在摆球摆动时，摆长改变又如何？ 实验3：用尺子在某一点挡住细线 生：与刚才现象一样

师：有谁能用语言描述一下刚才的实验现象？

生：小球拉高到A，放手开始摆动过程中动势能相互转化，且小球会摆动到与A同高

师：回答的很好。实验给我们感觉是从某高度摆动又会回到另一侧同高度，始末的重力势能似乎一样？。。。暂时不急回答。现在来复习动能定理，何为动能定理？

生：物体合力做功的结果使物体动能增加 板书：W=△EK

在使用动能定理师，应先对物体受力分析，进而分析它在力的方向上是否发生位置改变，判断力是否做功，然后只需找到初末速度既可。

说明：对于学习差的同学进行动能定理使用的提醒是很必要的。课件：某质量为m的物体自由下落。经过高度h1的A点时速度为V1,下落到高度为h2的B点时速度为V2.。请用动能定理推导A、B点机械能的关系。

学生分组讨论（5分钟后）教师将学生每组代表的推导过程放在实物投影上进行投影讨论

设计意图在于：⑴提高学生分析问题的探索能力

⑵通过讨论可增强学生之间的合作意识，培养学生的合作能力，同时也可提高学生学习知识的主动性。讨论结果：在自由落体运动中，A、B的机械能相同 师：在刚才单摆试验中，单摆受几个力？若不计空气阻力

生：重力、拉力

师：这两个力都做功吗？

生：在从A点到最低点时，重力做功，而拉力不做功 师：那单摆从A到C，它们同高度，说明什么？ 生：同高度说明A、C两点重力势能相同

师：那在A点和C点单摆是否有速度？有动能？

生：无

师：那你得到何结论？

生：在单摆试验中，A、C两点机械能相同 实验4：用泡沫替代钢球重做单摆实验 生：不能回到同高度，且迅速停下 师：为什么？ 生：因有空气阻力

师：此时空气阻力还能忽略吗？ 生：不能

师：正是由于在现实生活中阻力不能忽略，因而钟摆会停下来，但在物理题目中往往忽略不计阻力。通过刚才的钢球单摆实验和你们的推导，请你们讲讲它们有何共同之处？ 学生讨论

生：它们都只有重力做功，且机械能相等

不仅重力势能和动能可以相互转化，弹性势能和动能也可以相互转化。通过研究发现，若只有弹力做功，机械能也相等

板书：在只有重力、弹力做功的情况下，物体的动、势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，此为机械能受恒定律。

课件：练习：在下列例子中，那些情况机械能守恒？ ⑴跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下落 ⑵抛出的标枪在空中运动

⑶拉着一个物体沿光滑斜面匀速上升

⑷用细绳栓着一小球，使小球在竖直面内做圆周运动

⑸在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，压缩后，又被弹回 学生讨论并解答

课件：以10m/s的速度将质量为m的物体竖直向上抛出，若空气阻力忽略，g=10m/s2,则物体上升的最大高度是多少？ 用ppt演示解题步骤

三、课堂小结 课后反思：

本节课是按照新课标的标准来设计的，将课堂还于学生。教师在教学设计中遵循学生的认知规律，从实验着手，使学生对物理规律的建立和理解有一个从感性到理性，从定性到定量的过程，从而使学生对物理规律学习并不感到陌生，而通过学生自己动手进行推导、讨论的形式，让学生体会探究的乐趣。通过实物投影的方式，使学生不仅认识到自己犯的错误，而且加深了印象，这样使学生能够积极地参与问题的分析、讨论、交流和体验，从被动接受知识的习惯中解脱出来，在自主的氛围中理解掌握知识，发展提升能力。但由于学生参差不齐，因而在课堂上一定要进行动能定律的复习和灵活处理。

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机械能守恒定律 教学设计2

机械能守恒定律

教学内容：功，动能定理，势能，机械能守恒定律

教学目的：掌握功的概念，会计算变力做的功。掌握保守力做功的特点和势能概念，并了解势能曲线概念。掌握质点的动能定理及功能原理，机械能守恒，并能掌握运用守恒定律解决问题的思路和方法。

教学安排：课前20分钟以讨论形式展开布置给同学们自学的内容。本讲安排约50分钟。（即一个学时）

教学媒体：电子教案 本讲重点：

 重点之一：掌握功的概念，会计算变力的功。

 重点之二：如何运用功能原理和机械能守恒解决问题。 重点之三：掌握势能的概念  难点之一：一对力做功的特点

 难点之二：机械能守恒的条件的满足与参考系有关。

教学方法：

一 引入

1).提问讨论，让同学比较高中的知识与新知识。更深刻理解变力作功的特点。

2).以讨论形式展开教学，活泼课堂启发同学。因为这是大学物理开篇的几堂课，要让同学积极加入思维活动，以便后继课的展开。

二 教学内容的展开及对重点的处理

本讲以讨论形式展开，引入各种概念定理，要求同学抓注重点。此中矢量仍是一个重点并难点。为此一般以范例教学，加强互动来展开教学。本讲仍然从讨论的对象是质点过渡到质点系。要求同学对这三讲的内容作比较分析，对以质点系为研究对象如何研究系统的性质有深刻的理解。

对势能内容的处理要注意几个同学容易忽略的问题（在电子教案中有体现）。另外对势能曲线的讲授可以在有课时的情况下作一些补充。在讲授中注意启发，（见电子教案）三 对难点的处理

对难点之一的处理：先以子弹穿墙为例说明一对力作功不为零的情形。引出一对力作功的问题。在讲授中对学生强调现在所讨论的问题是针对以质点系为研究对象。

对难点之二的处理：一般拟放在习题课中讲授。在总结各守恒条件时可以以运动车厢的弹簧为例说明机械能守恒的条件满足与参考系有关。四 布置作业

让同学对三个守恒定律的应用作总结。培养同学解决问题的能力。

《课堂讲授》流程图

机械能守恒定律3

《机械能守恒定律》教学设计

一、教学目标

（一）知识与技能

1．知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化； 2．理解机械能守恒定律的内容和适用条件；

3．会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决实际问题。

（二）过程与方法

1．学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；

2．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。

（三）情感、态度与价值观

通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

二、教学重点

1．掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容； 2．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。

三、教学难点

1．从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；

2．能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。

四、教学方法

演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。

五、教学资源

1．教师教学准备：PPT课件、教学设计。

2．教具准备：小铁球、橡皮筋、纸团、溜溜球、滚摆、过山车模型、单摆、水平弹簧振子、竖直弹簧振子。

3．学生学习准备：教材、导学案、草稿本。

六、教学设计思路和教学流程

（一）教学设计思路

本设计的基本思路是：从常见的运动模型中发现动能与势能可以相互转化，进而引出探究的主题：在转化过程中动能和势能的总量是否守恒。利用两道情景问题让学生思考运动的过程中机械能是否守恒，然后从中找出共性，得出机械能守恒定律及其条件。最后应用机械能守恒定律解决问题的环节可以使学生体验学以致用的快乐，并且领略到物理与生活的紧密联系。

1．演示实验，分析现象，发现动能与势能可以相互转化。

2．通过引导学生利用自由落体、光滑斜面下滑、光滑曲面下滑，推导证明机械能守恒定律，学生得出结论，然后让学生分析推导过程，体会理解守恒条件。

3．通过习题训练反馈，教师引导学生进一步理解机械能守恒定律及守恒条件，明确机械能守恒的本质。以纠正学生存在的错误认识，即把“只有重力做功”与“只受重力”等同起来。

4．例题分析讨论，引导学生总结应用机械能守恒定律解题的思路和方法。让学生体会用这个定律处理问题的优点，并强调用能量观点分析问题的重要性。

5．课堂小结：引导学生从知识和能力两方面进行归纳小结。

（二）教学流程

七、教学过程

（一）引入新课：

师：上课前，我们先做一个有趣的“碰鼻游戏”，先要征集一位勇士上台配合。本来老师准备有小铁球、砝码，感觉都不过瘾，于是我向街边卖菜大妈借来了秤砣一用，我们看一下，返回来的秤砣会不会碰到鼻子？

（演示：将秤砣以鼻尖为初始位置静止释放）

生：不会。

师：勇气可嘉，掌声送给他。返回碰不到鼻子？这背后究竟隐藏了什么科学道理呢？要解释这种现象，就要用到新的力学理论——机械能守恒，今天我们一起来学习第七章第八节：机械能守恒定律。

（板书：§7-8 机械能守恒定律）（多媒体展示）学习目标：

1．知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化； 2．理解机械能守恒定律的内容和适用条件；

3．会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决实际问题。）（板书：1．动能与势能相互转化）

（二）新课教学

1．动能与势能的相互转化

师：这里提到了机械能，那么什么是机械能呢？ 生：动能和重力势能和弹性势能的总和叫做机械能。

师：老师要指出的是，机械能具有相对性，是标量，也是状态量。

师：前面我们学习了动能、势能的知识，并了解到在一定条件下，物体的动能与势能可以相互转化，这样的例子在生活中很多，比如飞流直下的瀑布。

（多媒体展示：瀑布动态图片和声音）

师：水的下落过程，我们可看做什么运动？ 生：自由落体运动。（演示1：铁球自由下落）

师：在这个运动过程中能量是怎样转化的？ 生：重力势能转化为动能。师：再看这个，拉弓射箭。（多媒体展示：射箭动态图片）

师：射箭的原理和弹弓类似，这是一条橡皮筋，这个过程是什么能转化为什么能？（演示2：用橡皮筋将彩色的纸团弹出）生：弹性势能转化为动能。师：小时候有的同学们玩过溜溜球。（实物展示：溜溜球）

师：老师今天还带来了一个大的溜溜球——滚摆，我们一起玩一把，能量如何转化？（演示3：麦克斯韦滚摆）

生：动能和重力势能相互转化。师：再看这段视频：

（多媒体播放：翻滚过山车视频）

师：过山车同学们坐过吗？没有的话，我们现在来体验一下，这是一个小型的过山车模型。请问，小球在圆环运动过程中，动能和重力势能如何变化？

（演示4：过山车模型）

生：上升过程，小球的动能转化为重力势能，下降过程，小球的重力势能转化为动能。师：同学们能再举出生活中这样的例子，说明动能和势能在相互转化？

生：撑竿跳高、蹦极、蹦床等 2．探究守恒量

师：物体（小球）的动能和势能相互转化，在转化的过程中，它们的总量是否守恒呢？我们一起探究这个问题。

（多媒体展示：荡秋千动态图片）

师：小时候大家应该荡过秋千吧，荡秋千可简化为单摆运动。

（演示5：把小球用细线悬挂起来，一端固定在黑板上方，同时在黑板上用粉笔画一条水平线，铁杆可用激光笔等替代，将小球拉到水平线高度，然后释放）

师：同学们注意观察，小球能否摆到跟释放点相同的高度？ 生：能。

师：再用一铁杆在某一点挡住细线，再观察，如何？ 生：还是等高。

师：这个小实验中，小球受到哪些力？ 生：小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。师：各个力的做功情况如何？

生：拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球做功。师：摆动中能量如何转化？

生：重力做功，重力势能与动能相互转化。重力做正功，重力势能减少，动能增加；重力做负功，重力势能增加，动能减少。

师：虽然动能不断地变化，重力势能也不断地变化，但“变中有恒”，小球摆动过程中总能回到原来高度，说明它们的变化中有一个物理量始终是不变的，是什么呢？

生：重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变。

师：在转化过程中，动能和重力势能的总和是否真的保持不变？如何去验证我们的猜想？

生：实验。

师：今天我们不做实验证明，下一节我们再做，还有吗？ 生：理论推导。

师：对，下面我们就通过理论推导，来定量的讨论这个问题。3．机械能守恒定律（1）机械能守恒定律的推导（多媒体展示：情景问题）

质量为m的物体自由下落（光滑斜面下滑）过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。

师：为节省时间，我们分下工，1到4组完成自由落体运动，5到7组完成光滑斜面下滑，最后再综合。我们还是比一比，7个小组，哪个小组完成最快。

（学生活动：独立推导）

师：小组间相互讨论这个问题，交流推导过程。（学生活动：小组讨论）

师：每个小组派一名代表黑板展示，其余同学草稿本上继续进行。（学生活动：黑板展示）

（教师活动：对首先完成的小组进行激励评价，并选有代表性的解答方案进行现场评点）

A点机械能：

B点机械能：

根据动能定理得：又据重力做功与重力势能的关系得到：

综合以上两式得：

移项：结论：

师：对于光滑斜面下滑，推导过程和结论又是否相同？ 生：相同。

师：如果物体沿光滑曲面下滑，又如何分析？

生：微元法，将曲面看成无数个小斜面的处理方法，得出相同的结论。（2）机械能守恒定律的内容

师：观察该表达式，等号的左侧和右侧的物理意义？

生：等号的左侧表示末状态的机械能，等号的右侧表示初状态的机械能，表达式表明末状态跟初状态的机械能相等，即机械能守恒。

师：下边同学们思考：在推导中，我们是以物体做自由落体和光滑斜面下滑为例进行的，这两种运动受力情况相同吗？

生：自由落体：只受重力作用；光滑斜面下滑：受重力、支持力。师：在做功上有什么相同点？ 生：只有重力做功。

师：同学们能猜想一下，机械能在什么情况下守恒？ 生：只有重力做功。

师：由此我们能得到什么样的结论，可以用文字叙述吗？

生：在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。

师：势能包括重力势能和弹性势能，我们类比，只有弹力做功时，机械能又守恒吗？ 生：守恒。

师：这是水平方向的弹簧振子，绳子拉力和振子重力平衡，忽略阻力，能量是如何转化的？

（演示6：水平方向弹簧振子）

生：动能和弹性势能相互转化。师：每次振子位置都相同，说明什么？ 生：机械能守恒。

师：其实，我们同样可以证明，有怎样一个结论？

生：在只有弹力做功的物体系统内，动能与弹性势能可以互相转化，总的机械能也保持不变。

师：如果既有重力做功、也有弹力做功呢，这是竖起来的弹簧，将振子向下拉一下，弹簧上下振动，大家看一下，每次的高度如何？

（演示7：竖直弹簧振子）

生：都基本相同。

师：从这个实验我们能得到什么结论？

生：只有重力和弹力做功，动能、重力势能、弹性势能相互转化，总的机械能守恒。师：于是我们就可以归纳出机械能守恒定律的内容。所有同学都有啦，我们齐声朗读，共同说出你的想法：机械能守恒定律的内容是，一、二：

生：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。

（板书：2．机械能守恒定律）（板书：（1）、内容：）（3）机械能守恒定律的条件

师：在运用机械能守恒定律解题的时候呢，我们要用到公式解题，公式是什么？ 生：表达式：（板书：（2）表达式：）

师：机械能守恒定律的对象是什么？单个物体还是系统？ 生：系统。

师：老师特别要指出的是，重力势能是物体和地球组成的系统具有的，所以这里的对象是相互作用的物体组成的系统。

（板书：（3）对象：系统）

师：守恒是一种重要的物理思想和物理方法，那么机械能守恒的条件是什么呢？ 生：只有重力或弹力做功。

（板书：（4）条件：只有重力或弹力做功）

师：老师这里有这种一种说法，机械能守恒定律的条件是只受重力或弹力，你能给出理由反驳这种观点吗？

（学生活动：独立思考）

师：以小组为单位，讨论交流各自的看法。（学生活动：小组讨论）

师：好，时间到，我看到刚才大家讨论的特别激烈，大家是否达成共识了呢，好，哪位同学愿意代表小组表明你的观点。

生：只有重力或弹力做功包括：

（）

只受重力或弹力，不受其他力。如自由落体运动。

除重力或弹力外，还受其他力，但其他力不做功。如单摆运动、光滑斜面下滑运动。生若答：物体沿光滑水平面做匀速直线运动，或静止。

师：机械能守恒定律描述的是机械能中的动能和势能发生变化时的规律，没有变化无从谈守恒，换而言之，机械能守恒定律不能用于处理这类问题。

生若答：其他外力做功的代数和为零，机械能守恒。或牵引力和阻力平衡下匀速行驶的汽车，它的机械能就不变。

师：这个说法与“只有重力做功”相矛盾，是错误的，守恒不是狭隘的不变，其他外力做功的代数和为零，机械能的总量不变，但有机械能转化为其它形式的能，比如内能等，不符合机械能守恒定律的条件，机械能不守恒。对于这个问题，同学们可以课外讨论一下。

（4）机械能守恒定律的应用

师：接下来，我们判断下列实例中哪些情况机械能是守恒的？

（多媒体展示：降落伞在空中匀速下落，抛出的篮球在空中运动，关闭了动力的过山车的运动，后两者不计空气阻力和摩擦阻力。）

生：第一个不守恒，因为空气阻力在做功；后两个守恒，因为只有重力做功。师：学了机械能守恒，那么同学们能不能解释上课前的“碰鼻游戏”，为什么重球碰不到鼻子？

生：重球在摆动过程中克服空气阻力做功，机械能不断减少转化为内能，所以重球摆动不到初始高度，碰不到鼻尖。而且，摆动次数越多机械能损失越多，重球离鼻尖越远。

师：为了熟悉机械能守恒定律的解题步骤，我们看下面的例题。（多媒体展示：教材例题）

例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l，最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大？

师：自学例题，先独立思考。（学生活动：独立思考）

师：接下来请同学们照课本上的解题过程，小组交流解题方法。（学生活动：小组讨论、黑板展示）

师：我们一起分析这个题目，本题的研究对象是什么？ 生：小球。

师：小球摆动过程中，是否满足机械能守恒的条件？

生：小球在摆动过程中受到重力和细线的拉力。细线的拉力与小球的运动方向垂直，不做功，所以整个过程中只有重力做功，机械能守恒。

师：满足了机械能守恒的条件，我们就可以用机械能守恒定律求解。把小球在最高点做为初状态，它的动能为零，即，重力势能呢？要讨论重力势能，我们应该先干吗？

生：先确定参考平面（零势能面）师：为什么呢？

生：选取不同的参考平面（零势能面），重力势能不同，但重力势能的变化量相同。师：后面的解答过程是什么？

生：把最低点选为参考平面，因此在最高点的重力势能就是。

小球最低点做为末状态，势能，动能可以表示为，根据机械能守恒定律，代入得：，解得。

师：通过这个题目的解答，你能够得到什么启发呢？

生1：机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便。

生2：用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。师：通过这个例题，总结用机械能守恒定律解决问题的一般步骤？

（多媒体展示：学生总结的用机械能守恒定律解题的一般步骤，形成共同的看法）生：1．确定研究对象；

2．对研究对象进行正确的受力分析，判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件；

3．选取合适的零势能面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能； 4．根据机械能守恒定律列方程求解。

师：通过本节课的学习，大家有哪些收获呢，在知识方面、在方法方面，哪位同学来总结一下，畅谈你的收获？

（学生活动：学生从知识、方法、能力等方面总结）

师：留下课后探究题，请同学们课后设计实验，验证机械能守恒定律。

八、板书设计

§7-8 机械能守恒定律

1．动能与势能的相互转化 2．机械能守恒定律（1）内容：（2）表达式：（3）对象：系统

（4）条件：只有重力或弹力做功

（）