“机械能守恒定律”教学设计（二）

付博

人教版教材在对“机械能守恒定律”的内容安排上，先给出了机械能概念与机械能守恒定律的内容，然后是“验证机械能守恒定律”的实验课。教学设计的一般思路是：按照教材的顺序先介绍机械能概念；以自由落体或光滑斜面上小球运动等模型为例，利用动能定理推导出机械能守恒定律，分析总结守恒的条件；推广到物体系统中进行推导，得出机械能守恒的表达式；对表达式进行细致的分析，借助习题加深学生对定律内容的理解；进行验证性学生分组实验。本人对本节课的教学内容、教学环节重新进行了编排，对教学策略重新进行了设计，思路如下。

【新课引入】

以生活中的“拆迁球”引入学生活动——“摇摆的挂铃”：当挂铃来回摆动时，挂铃不发出声响，当挂铃撞击到物体时会听到铃声。

问题：1.从下巴处静止释放挂铃，挂铃摆回来之后会不会击中下巴？

2.若给挂铃一个较大的初速度，挂铃摆回来之后会不会击中下巴？

3.挂铃在摆动的过程中主要是哪些形式的能量在进行转化？

【新课教学】

一、机械能的概念

1.概念（略）

2.表达式：E=EP+EK

强调机械能的相对性，即计算机械能时需要先选择零势能面和参考系。

问题：仅有动能和势能相互转化，应该满足什么条件？

二、学生分组实验：探究机械能守恒的条件

1.在每组学生课桌上布置好实验所需器材：单摆、滚摆、简易过山车模型、弹簧振子（竖直）、平抛竖落仪、滑轮、两个被细线连接的钩码。

2.学生根据自选器材自行设计实验，以实现只有动能与势能的转化，并分析该实验的前提条件。

教师提示学生从以下角度分析：①研究对象是一个还是多个；②所受力的性质有哪些；③做功的特点、有无做功情况；④能量转化的特点。

3.归纳总结

每组学生代表携实验装置到讲台展示、分析实验过程。教师辅助，在学生分析过程中将示意图绘制在黑板上，标明做功特点。

实验中呈现出的机械能守恒主要有以下两种情况：

（1）研究对象为一个时：①只受重力；②受其他力，但其他力不做功；③其他力做功，但做功之和为0（由于有其他形式能量的参与，不属于机械能守恒类，属于机械能不变的情况）。

得出结论：物体在只有重力做功的情况下，只有重力势能与动能间的相互转化。

理论推导：以自由落体为例，根据动能定理WG =△EK 与功能关系WG =-△EP

-△EP=△EK ？圯 EK 1+EP 1= EK 2+EP 2。

研究对象为多个时：物体在只有重力做功和系统内部弹力做功的情况下，系统间只有重力势能、弹性势能、动能之间的转化。

理论推导：对于小球与弹簧系统：根据动能定理W弹+WG =△EK 、功能关系W弹= -△EP弹、WG =-△EP G ，-△EP弹-△EP G=△EK ？圯 EK1+EP弹1+EP G 1 = EK 2 + EP弹2 +EP G 2

三、演示实验：利用DISLAB（数字化信息系统实验室）验证单体机械能守恒定律

实验器材：DISLAB平台、数据采集器、光电门、铁架台、重锤、细线、传输线、磁铁夹。

实验原理：测量重锤做单摆运动过程中不同点的高度和速度，计算出各点的机械能。

实验步骤：课前学生与教师一起组装实验装置，将数据采集器、光电门、PC终端连接完毕并掌握实验原理。学生A控制DISLAB平台，课前提前输入重锤质量等参数。学生B介绍实验装置以及工作基本原理，学生C边演示实验边解说。教师解读屏幕上的数据，得出结论。

四、机械能守恒条件判断练习

将下列判断题推送到学生终端，限时完成、统计正确率，选择回答正确的同学分析判断依据。

1.竖直向上做匀速直线运动的物体机械能守恒；

2.物体先向上做匀速直线运动再以相同速率向下做匀速直线运动回到原点，物体机械能守恒；

3.机械能守恒的物体可能做变速圆周运动；

4.直竖弹簧悬吊着小球上下振动，小球机械能守恒。

五、异构创新点说明

1.新课内容的侧重点为机械能守恒的条件

机械能守恒的条件属于本节课的重点和难点，因此本设计全程围绕机械能守恒条件进行，在理论推导的基础上增加了以探究实验为教学形式的探究守恒条件环节，课堂训练的内容依旧以对机械能守恒的判断为主，通過层层铺垫和引导得出守恒条件，利用智能PAD终端，在课堂互动中及时掌握学生对守恒条件的理解情况。

2.在新课前增加探究性分组实验

因教材中没有机械能守恒探究实验内容，故在设计中新增探究性分组实验，并且不是单一实验类型。分组实验的内容均为教材中曾出现过的实验，学生操作无障碍。利用探究实验实现了如下目标：学生对学习过的传统实验进行了回顾、温习； 在分组实验中，学生以新的视角体会整个实验过程，提升了学生的动手能力和探究问题的能力，加深了学生对学过的实验内容的理解；学生建立了新内容与传统知识的关联，从熟悉的环境中学习到了新知识。