機械能守恆定律教學設計範文
【教學目標】
一、知識與技能
1．知道什麼是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉化；
2．會正確推導物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恆，理解機械能守恆定律的內容，知道它的含義和適用條件；
3．在具體問題中，能判定機械能是否守恆，並能列出機械能守恆的方程式。
二、過程與方法
1．學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恆；
2．初步學會從能量轉化和守恆的觀點來解釋物理現象，分析問題。
三、情感、態度與價值觀
透過能量守恆的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規律，並用來解決實際問題。
【教學重點】
1．掌握機械能守恆定律的推導、建立過程，理解機械能守恆定律的內容；
2．在具體的問題中能判定機械能是否守恆，並能列出定律的數學表示式。
【教學難點】
1．從能的轉化和功能關係出發理解機械能守恆的條件；
2．能正確判斷研究物件在所經歷的過程中機械能是否守恆，能正確分析物體系統所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。
【教學方法】
演繹推導法、分析歸納法、交流討論法。
【教具】
細線、小球、帶標尺的鐵架臺。
【教學過程】
一、引入新課
教師活動：我們已學習了重力勢能、彈性勢能、動能。這些不同形式的能是可以相互轉化的，那麼在相互轉化的過程中，他們的總量是否發生變化？這節課我們就來探究這方面的`問題。
二、進行新課
1．動能與勢能的相互轉化
演示實驗：如圖所示，用細線、小球、帶有標尺的鐵架臺等做實驗。
把一個小球用細線懸掛起來，把小球拉到一定高度的點，然後放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉化。我們看到，小球可以擺到跟點等高的點，如圖甲。
如果用尺子在某一點擋住細線，小球雖然不能擺到點，但擺到另一側時，也能達到跟點相同的高度，如圖乙。
問題：這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個小實驗說明了什麼？
學生：觀察演示實驗，思考問題，選出代表發表見解。
小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有重力對小球能做功。
實驗結論：小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度。可見，重力勢能和動能的總和，即機械能應該保持不變。
教師：透過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉化，那麼在動能和勢能的轉化過程中，動能和勢能的和是否真的保持不變？下面我們就來定量討論這個問題。
2．機械能守恆定律
物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功。用我們學過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關係，推匯出物體在處的機械能和處的機械能相等。
教師：為學生創設問題情境，引導學生運用所學知識獨立推匯出機械能守恆定律。讓學生親歷知識的獲得過程。
學生：獨立推導。
教師：巡視指導，及時解決學生可能遇到的困難。
推導的結果為：，
即 。
可見：在只有重力做功的物體系統內，動能和重力勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。
同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系統內，動能和彈性勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。
結論：在只有重力或彈力做功的物體系統內，動能和彈性勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。這就是機械能守恆定律。
3．例題與練習
例題：把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，如圖，擺長為，最大擺角為，小球運動到最低位置時的速度是多大？
學生：學生在實物投影儀上講解自己的解答，並相互討論；
教師：幫助學生總結用機械能守恆定律解題的要點、步驟，體會應用機械能守恆定律解題的優越性。
總結：
1．機械能守恆定律不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便；
2．用機械能守恆定律解題，必須明確初末狀態機械能，要分析機械能守恆的條件。
練習一：如圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動。在這四個圖所示的運動過程中機械能守恆的是（ ）
解析：機械能守恆的條件是：物體只受重力或彈力的作用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那麼在動能和勢能的相互轉化過程中，物體的機械能守恆。依照此條件分析，ABD三項均錯。答案：C。
練習二：長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的1/4垂在桌邊，如圖所示，鬆手後鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多大？
解析：鏈條下滑時，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機械能守恆，可用機械能守恆定律求解。設整根鏈條質量為，則單位長度質量（質量線密度）為，設桌面重力勢能為零，由機械能守恆定律得：
解得
4．課下作業：完成 25“問題與練習”中4．5題。
5．教學體會
機械能守恆定律是能量守恆定律的一個特例，要使學生對定律的得出、含義、適用條件有一個明確的認識，這是能夠用該定律解決力學問題的基礎。
本節知識點包括：機械能守恆定律的推導；機械能守恆定律的含義和適用條件。
機械能守恆定律是本章教學的重點內容，本節教學的重點是使學生掌握物體系統機械能守恆的條件；能夠正確分析物體系統所具有的機械能；
分析物體系統所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節學習的難點之一。在教學中應讓學生認識到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關的。在討論物體系統的機械能時，應先確定參考平面。
思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。