机械能守恒定律教学设计

《8.4机械能守恒定律》教学设计
（XXXX中学 XXX）
课题机械能守恒定律授课对象高中一年级
教材来源人教版高中物理必修二第八章第4节课时安排1课时教学方法探究法、实验法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。

教学目标知识与技能
1. 识记机械能守恒定律的内容；
2. 知道机械能守恒条件并会判断。

能力与方法
1. 掌握研究物理过程的方法：提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→应用并领悟物理规律；
2. 学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象。

情感态度与价值观
通过机械能守恒的教学，使学生树立科学的价值观，理解和运用自然规律，来解决实际问题。

教学重难点重
点
1. 掌握机械能守恒定律的推导；
2. 认识并理解机械能守恒定律的内容。

难
点
1．理解机械能守恒定律的条件；
2. 学会探究机械能守恒定律的方法。

教学媒体与资源多媒体课件、过山车模型、重力加速度测试仪、计时计数测速仪（MUJ-5C）、通用电脑式毫秒仪（HMS-2）、WL-05型物理天平、砝码、小球。

教学过程教师活动
学生活动及
设计思想
一、创设情景引入新课播放过山车视频，并提出问题：翻滚过山车为什么能完成
一系列有惊无险的运动呢？为了便于研究山车的运动情
况，同时演示模型实验。

演示实验时，适当引导学生给出探究方向：小球在运动中，
那些能量发生了变化？
通过学生的回答很好的解释了“翻滚过山车为什么能完成
一系列有惊无险的运动”这一问题。

进而设置问题：既然动能和势能可以相互转化，那么在转
化的过程中其总和机械能是否发生变化呢？
活跃课堂气
氛，集中学
生注意力。

引发学生思
考，请一位
同学回答
（小球的重
力势能转化
为动能）。

引入课题
二、设计实验探究规律以自由落体运动为例，分析物体下落的过程中重力势能与
动能都发生变化，紧接着提出问题：物体的机械能是否也
会发生变化呢？
鉴于同学们各执己见，不防提出猜想：假设其机械能保持
不变。

实验探究：
提问：欲探究机械能的大小需测量哪几个物理量？
选用仪器：
依据m、v、h这三个参量，选用：物理天平、重力
加速度测试仪、计时计数测速仪、通用电脑式毫秒仪、砝
码、小球等器材。

实验原理：
将重力加速度测试仪的电磁铁与通用电脑式毫秒仪连接，
通过供电磁铁吸住小球，断电后小球做落体运动。

有的学生认
为变化，有
的认为不
变。

给学生灌输
一种提出问
题验证猜想
的思想。

通过分析与
思考得出：
m、v、h。

观察实验仪
器，认真听
讲，思考其
功能与作
用。

学生利用提
然后把两个光电门分别接在计时计数测速仪的相应位置，将两个功能按钮分别调在速度及S1计时的档位，可直接在测速仪上读出小球下落时经过光电门一和二的速度。

具体操作： 1.首先断开光电门二将光电门一（高度记为 ）接在计时计数测速仪上。

然后接通电源，打开开关，用电磁铁
吸住小球，紧接着断电，让小球做自由落体运动。

此时在
测速仪上读出小球经过 处时的速度（记为 ）。

2.断电接通光电门二，重复上述操作获得小球经过光电门二（高度记为 ）时的速度为 。

3.为减小实验误差，进行多次实验，采集五组数据。

并且为了计算方便取光电门二所在位置为0势面，
即 为0,读得 的值为0.5m.将以上数据化为标准单位后填入下表：
1 2.1589 4.9261 0.5000 0 0.09243
2 0.092430 0.000002 2 2.1589 4.9260 0.5000 0 0.092431 0.092427 0.000007
3 2.1597 4.9262 0.5000 0 0.092431 0.09243
4 0.000003 4 2.1598 4.9260 0.5000 0 0.092432 0.092427 0.00000
5 5
2.1597
4.9261
0.5000
0.092431 0.092430 0.000001
4.用物理天平测出小球的质量 ，由重力
加速度测试仪测得实验当地张掖的重力加速度为： 。

教师组织学生根据机械能的表达式处理数据，将学生分为五组，每一组处理一组数据计算 和 的值及二者之差 并填入上表。

提出问题：通过观察数据，同学们发现 和 有什么关
系？
我们的猜想是机械能不发生变化，而实验中得出的数据总是 稍大于 ，从而产生 这一差值。

难道是我们的猜供的仪器，依据原理，
四人一组分组进行实验，亲生体
会整个实验
过程。

学生按组处
理数据。

分析回答： 大于。

学生思考讨1h 1v 1h 2h 2v 2h 1h E
∆2E 1v 2v 1h 2h 1E 29.8011g m s =7.618m g =1E 2E E ∆1E 2E 1E 2E E
∆1E 2E
想错误，还是有其他因素的影响？
学生互相讨论进一步分析得出：主要因素是由于物体在下
落的过程中，受到空气阻力，物体克服阻力做功，消耗一
部分机械能，因此机械能不断减小。

次要原因就是实验误
差。

提出：如果忽略空气阻力及实验误差的影响，又会出现怎
样的情况？
毋庸置疑，肯定是等于。

论。

实验结论：如果忽略空气阻力，物体在运动过程中只有重力做功，机械能的总量保持不变。

从而验证了猜想的正确性。

由于空气阻力和实验误差无法避免，因此这一实验结论仅限于理想状况。

通过实验探究，让学生归纳发现结论。

三、理论推导提问：上述实验结论是否与理论相否呢？
一、只有重力做功时
问题：质量为m的物体自由下落
过程中，经过高度h
１
处速度为v
１
，下
落至高度h
2
处速度为v
2
，不计空气阻
力，分析由h
1
下落到h
2
过程中机械能
的变化情况。

学生分析推导：根据动能定理，有：
2
1
2
22
1
2
1
mv
mv
W
G
-
=
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：
由以上两式可以得到
即：
得出结论：只有重力做功时，动能和重力势能相互转化，
但机械能总量保持不变。

发现物理规
律有三种基
本方法：实
验归纳法、
演绎推理法
和类比推理
法。

要向学
生指出，这
里采用演绎
推理法，在
定律的推理
分析过程
中，培养学
生的抽象思
维能力和逻
辑推理能
力。

通过物
理概念、规
律教学，要
让学生领悟
研究物理的
科学方法，
提高学生的
思维能力和
类科研能
1
E
2
E
2
2
2
1
2
12
1
2
1
mgh
mv
mgh
mv+
=
+
1122
K P K P
E E E E
+=+
2
1
mgh
mgh
W
G
-
=
p
k
E E
∆=∆
增减
二、只有弹力做功时
学生观察分析并类比重力做功进行定性研究。

得出结论：在只有弹簧弹力做功的物体系统内，物体的
动能与势能可以相互转化，但机械能总量不变。

力。

总结规律
机械能守恒定律：
内容：在只有重力和弹力做功的系统内，系统的动能和势能发生互相转化，但总的机械能保持不变。

表达式：
条件：只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它合力所做功为零）。

范围：对低速、宏观物体，相对惯性参照系，不论受力和轨迹的情况如何均成立。

师生共同总结定律的内容、表达式、条件及适用范围。

四、应用规律提问：让学生判断滑雪、蹦极等运动的机械能是否守恒？
分析：
滑雪运动中，当人起跳到落地的过程中只有重力做功，因
此机械能守恒。

蹦极运动中重力和弹力做功，符合机械能守恒定律的条
件，所以机械能守恒。

学生能应用
定律解释生
活现象，对
实际问题会
判断机械能
是否守恒。

解题步骤：
①明确研究对象和它的运动过程；
②分析研究对象的受力情况，判断机械能是否守恒；
③确定对象运动的始、末状态，选定零势能参考平面，
确定物体在始、末两状态的机械能；
④选定一种表达式，统一单位，列式求解。

通过对机械
能守恒定律
的学习及应
用教师引导
学生归纳总
结。

课堂总结
机械能守恒的关键是：只有重力或弹力做功；
把一节课完
整的思维模
1
1
2
2
k
p
k
p
E
E
E
E+
=
+
E E
∆=∆
增减
P k
E E
∆+∆=
在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下两方面考
虑：
①对于某个物体，若只有重力做功，而其他力不做功，则该物体的机械能守恒。

②对于由两个或两个以上物体(包括弹簧在内组成的
系统，如果系统只有重力做功或弹力做功）系统与外界没
有机械能的转移，系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能就守恒。

式和方法模
式总结一
下，有利于
学生形成知识组块，提
高整体直觉
思维能力、
自学能力。

布置作业
1、阅读教材：人教版高中教材P128—130；
2、书面作业：课后练习的1，3，4；
3、拓展作业：物体做平抛、竖直上抛及沿光滑斜面下滑运动时机械能守恒定律是否仍然成立。

五、板书设计
8.4 机械能守恒定律
一.实验探究
1.设计实验
2.数据处理
3.实验结论 二.理论推导
2
v 1
v 1
h 2
h 2
1222
121mv mv W G -=根据动能定理，有：
① 由功能关系，得： 2
1mgh mgh W G -=②
1212222
1
21mgh mv mgh mv +=+由① ②可得
三.机械能守恒定律 1.内容：
在只有重力和弹力做功
的系统内，系统的动能和
势能发生互相转化，但总
机械能保持不变。

1212222
121mgh mv mgh mv +=+2.表达式： 3.条件：
只有重力或系统内弹簧
弹力做功，其它力不做功。