粤教2003课标版《第05节验证机械能守恒定律》优质课教案设计

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本节课位于粤教版必修二第四章机械能和能源的第四节，是本章的核心内容。机械能守恒定律是对功能关系的进一步认识，为学生理解能量转化与守恒做铺垫。同时为今后学习动量守恒、电荷守恒打下坚实的基础。运用机械能守恒定律解答相关问题，这一内容在整个高中力学中起着承前启后的作用，在物理学理论和应用方面十分重要。

本节课教材要求学生知道机械能的各种形式，能够分析动能与势能之间相互转化问题。能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械守恒定律解决有关问题。能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。

3.学情分析

学生已经在初中学习过有关机械能的概念，在此基础学习机械能守恒定律学生比较容易理解，但守恒思想及机械能守恒定律抽象性强，学生真正掌握和灵活运用还是有一定的困难。学生学习本节课前，能够理解动能和动能定理。也知道重力势能变化与重力做功的关系，为从理论推导机械能守恒定律打下坚实的基础。

4.教学目标的确定

本节课是机械能守恒定律的第一课时，本节课重点突破如何从实验探究得到机械能守恒定律。本节课开始引导学生在“运动与相互作用观念”和“能量观念”的基础上，理解动能和重力势能能够相互转化。从能量转化的角度入手，通过实验探究、归纳分析、讨论交流，自然探究出机械能守恒定律。从而能够深刻地理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。课堂上注重情景的创设，引导学生经历建构模型过程，突破难点，侧重发展学生的科学探究能力、推理能力和交流能力。

5.教学过程的设计

【引入】

学生活动1——观察玩具“重力小车”的运动过程，思考“重力小车”运动中的能量转化。

问题1——请同学们思考：在动能势能转化过程中总的机械能是否会发生变化，如何设计实验探究机械能是否守恒？

创设趣味性问题情境，不仅可以激发学生的学习热情，而且能够引发学生从情境中理解物理概念、发现物理规律。学生通过上述活动，初步理解动能和势能能够相互转化，并提出需要探究的核心问题---在动能势能转化过程中总的机械能是否会发生变化。

【探究活动设计】

实验目的：通过对所研究系统物体运动过程中的动能和势能变化，探究机械能是否守恒。

实验原理：比较物体动能变化量与重力势能变化量，若满足ΔEp＝－ΔEk，则说明机械能守恒；比较运动过程中初末状态的机械能，若满足Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，也说明机械能守恒。

实验器材：单摆、有格子的平板、气垫导轨、光电门、数字计时器、带遮光片的滑块、钩码、电源、定滑轮等。

学生活动2——学生从自由落体运动、单摆摆动等常见物理情境中发现问题，对机械能是否发生变化作出假设。运用已有知识制订探究计划、选择实验装置，进行探究机械能守恒定律的实验设计。

通过设计探究机械能守恒定律的实验，提高学生科学探究的能力。让学生探究解决机械能是否守恒问题的不同方法，根据现实条件选择适当方法形成探究计划。让学生学会从原理、器材、信息收集技术、信息处理方法等各方面来构思探究计划。

【实验探究】

根据学生设计的探究实验方案，给予适当的评价，并引导学生选择合理的方案进行实践。在探究机械能守恒定律的过程中，教师合理设计任务情境，引导学生对探究的问题逐步明确探究过程。

任务情境1——如何运用光电门、数字计时器等仪器测速度。

任务情境2——探究动能势能转化过程中机械能是否守恒实验过程中哪些物理量是需要测量的？哪些物理量是通过计算得到的？

任务情境3——以系统为研究对象，怎样推理动能势能转化过程中机械能是否不变？

学生活动3——实践操作、测量记录数据，应用实验探究机械能守恒定律。

发掘实验在培养学生发现和解决问题能力方面的潜在价值。在实验中创设阶梯式的任务情境，让学生在完成任务中运用科学思维，自己提炼出问题的解决方法。

实验1步骤：