高中物理第三章抛体运动3.3平抛运动教学设计鲁科版2教案

2.3能量守恒定律

一、教学任务分析 1.教材的地位和作用

能量守恒定律是自然界普遍规律，它是不仅是解决力学问题的金钥匙之一，同时它也统领了整个高中物理力，热，电，光，原等各个章节。学了这章的知识，对于变力等问题就有了解决的方法和手段。学了这章的知识，学生解决物理问题的思维方法也要开阔，对物理问题即要从力和运动的角度分析，还要从功和能关系的分析。 2.教学重点和难点

(1)机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。

(2)能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。 二、学习者情况分析

在学习这一内容之前，所教的学生已知道功，能，动能，势能，重力势等概念。掌握了重力能变化与重力功的关系，合外力功与动能变化的关系等规律；会计算恒力的功，会用动能定理计算变力的功，会用动能定理计算描述变速运动的物理量。在能力方面已近学过许多物理规律的推导，具有一定的演绎推理能力。经过以往的多媒体教学，他们比较熟悉和习惯用计算机课件上课的方式.学生对物理学的研究方法已有一定的了解，，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。

在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。 三、教学目标分析 1.知识与技能：

①通过实验能验证机械能守恒定律。

②理解机械能守恒定律。会用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。

③了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒定律是最基本，最普遍的自然规律之一。 2.过程与方法：

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①让学生通过已有日常生活和实践中的能量转化的经历，提出如何验证能量转化和守恒定律。接着让学生设计验证性实验，体会验证性实验的探究过程。

②在探究过程中，渗透科学研究方法，知道影响实验的有关因素并加以控制，例如各种阻力。会纪录，分析和处理数据。

③讨论实验得出的结论以及如何减小实验误差。

④从理论上推导机械能守恒定律。学会用已掌握的规律推导新的规律，培养推理论证的能力。会由重力势能与动能的转化和守恒推论出各种能量间的转化与守恒，即会从个性特征抽象出共性特征。

3.情感、态度、价值观：

①通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神。 ②让学生在探究过程中体验科学研究问题的乐趣，增进学习物理的情感。

③让学生感悟能的转化与守恒定律在物理学中，在自然科学中的重要地位。感悟能的转化与守恒定律为不同学科的沟通与联系提供了桥梁。 四、教材处理与教学策略

在教材处理上把能量守恒定律分为两个学时。第一学时主要的任务是：理论探究 只在重力作用和只在弹力作用下物体运动过程机械能守恒；第二学时主要的任务是：验证性实验与探究性实验。验证实验即验证第一课的理论推导结果，探究性实验则探究不同阻力下的物体运动过程机械能是否守恒。进而总结能量守恒定律。本节课是第一学时，主要采用以下的教学策略：

自主学习与合作探究

学生两人一组实验，让学生在自主学习中，通过对认知活动进行自我监控，并及时作出相应的调整。在理论推导机械能转化与守恒的活动中，要求各学习组用不同的方法，例如小球自由落体，斜面小车，阿武德机等来推导。这样可以知识互补，互相学习，交流合作，让不同层次的学生都能有所作为，有所收获。提倡小组间的合作探究与对比，在对比中提出问题，分析问题，解决问题，完善结果。 五、教学器材

教学设备：多媒体教室、麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，课件 六、教学过程设计 (一)创设情景、引入新课 1.结合复习引入新课

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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，下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的情况。

2.演示实验。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。

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，随动能增大，物体的势能减小；反之，随动能减小，物体的势能增大。

3.多媒体课件：物体在不同的力学条件下的运动．

提出问题：上述运动过程中，物体的机械能是否变化呢？这是我们本节要探究的主要内容。

(二)分组理论探究机械能守恒 教师提出以下几种情景：

1.只有重力对物体做功时物体的机械能

情景1：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A处速度为v1，下落至高度h2的B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)。

情景2；从倾角为θ的光滑斜面上滑下的小车，经过A点时速度为va，下滑位移S，到达B点速度为vb。分析此过程机械能的变化. 2.弹簧和物体组成的系统的机械能.

情景3.以弹簧振子为例(未讲振动，不必给出弹簧振子名称，只需讲清系统特点即可)，简要分析系统势能与动能的转化。

教师要求与启发：要求学习小组选择一个情景，用学过的动能定理，重力的功与重力势能变化的关系，对以上前两种情景，定量写出物体经历的过程前后的机械能E1和E2，看机械能变化了没有，存在什么关系。第三种情景要求定性分析。 (三)学习小组理论探究结果展示与讨论

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情景1

小组理论探究结果展示的内容： 根据动能定理，有

WG=

1212

mv2-mv1 ① 22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 ②

由以上两式可以得到

121mv2+ mgh2 =mv12+ mgh1 ③ 22情景2

小组理论探究结果展示的内容：

下滑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B点重力势能为零，有

WG＝mghsinθ ④

根据动能定理，有

WG=

1212 111mvB-mvA=m(vB2- vA2 )=m×2as=m×2gssinθ=mgssinθ ⑤ 22222提出问题：上述结论是否具有普遍意义呢？(作为课后作业，请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。)

学生讨论：上述两个表达式③⑤说明了什么？ 讨论后、学习小组代表回答。

代表甲：在表达式③中等号左边是物体在A处的机械能，等号右边是物体在B处的机械能，该表达式说明：物体在下落过程中，物体的机械能总量不变。

代表乙：对于表达式⑤，重力做的功等于动能的增量，也等于重力势能的减少量。该表达式说明：物体在下滑过程中，重力势能的减少量等于动能的增量。物体的机械能总量不变。 教师总结：用Ek1和Ek2表示物体的初动能和末动能，用Ep1和Ep2分别表示物体在初位置的重力势能和末位置的重力势能，则得到：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2，也就是初位置的机械能等于末位置的机械能，即机械能是守恒的。 (四)学习小组讨论机械能守恒的条件：

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