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“机械能守恒定律”教案(精品)


“机械能守恒定律”课堂实录 机械能守恒定律”
交给学生一把“自学、探究”的金钥匙 ──“机械能守恒定律”课堂实录 【教学内容 教学内容】 教学内容 高一《物理》第一册第七章第六节“机械能守恒定律”。 【教学过程 教学过程】 教学过程 一、创设情境,提出问题 创设情境, 这是一节多媒体辅助教学课。教师首先让学生观看两个实际的动画演示: 1.打桩机重锤下落的情况。 2.公园

里“过山车”翻滚的镜头。(加上配音,使学生很快进入了学习的状态,让演 示镜头定格到两个静止的抽象的画面,如下图所示。)

(忽视摩擦和空气阻力作用)提出本节课要探究的两个问题:(用投影仪投影出来) 问题一:(1)重锤在自由下落过程中有哪些力做功?(任选 A、B 两个位置)。(2) 减少的重力势能转化成了什么能量,动能增加了多少?(3)根据重力做功与重力势能的关系 以及动能定理可以得出什么结论? 问题二:(1)为了确保“过山车”安全翻滚,至少要满足什么条件?(忽视摩擦阻力) (2)假设你是“过山车”的设计者,设计中应考虑哪些主要因素?

问题一是属于利用旧知识迁移推导机械能守恒定律的问题;问题二是利用学到的新知 识分析解决实际问题。由于问题来源于生活实际,一下子激发了学生学习的欲望和兴趣,马 上就有学生议论开了。 二、学生自学,分组进行探究 学生自学, 学生按学习小组(4~6 人为一组),先看书自学,然后对教师提出的两个问题展开了 热烈的讨论,并要求把自己小组的探究的结果和思路记录下来,用于同组间互相交流。教师 一边巡查,一边加入到同学们的讨论中。这一过程大约用了 10 分钟左右,就有小组的同学 迫不及待地要发表自己小组的意见了。 三、展示小组探究的成果,再次探究和实证 展示小组探究的成果, (一)问题一的探究学习活动 师:重锤在下落过程中只有重力做功吗? 生:只有重力做功。 师:为什么? 生:重锤是受重力自由下落,忽略空气阻力。 师:第二个问题,重力势能变化了多少? 生:ΔEp=mgh2-mgh1。 师:重力势能变化跟重力做功有什么关系?请其他同学补充。 生:WG=-ΔEp,WG=mgh1-mgh2 师:注意这里是 h1 在前,h2 在后。第三个问题,减少的重力势能转化成了什么能量? 哪个小组回答? 生:转化成了动能。 师:为什么? 生:重锤下落时速度越来越大,高度越来越小。 (通过这样把知识设计为程序式的问题,由学生自学,很顺利地把机械能守恒定律推 导出来了。把学生自学与教师作用结合起来,补充了教材“文本”显现方式的不足。) (二)问题二的探究学习活动 师:哪个小组把你们小组探究解决的方法交上来展现给同学们看? (很快有几个组的同学都举起手。教师指定一个组,引导学生用实物投影仪,投影到

幕上:

。)

师:请问这个小组同学,你们是怎样思考的?给同学们讲讲。 生:过山车要安全翻滚通过圆的最高点时要满足两个条件。一是机械能守恒,二要做 匀速圆周运动条件。 师:其他小组同学是不是这样考虑的?这个推导对吗?请其他同学补充。 生:第二个式子错了,应该是 N+mg=mv /r。 师:刚才小组同学为什么会错? 生:过山车是在内则轨道翻滚而不是在外侧轨道翻滚。 师:至少要满足什么条件是什么意思? 生:在最高点速度最小,N=0。
2

师:从上面两个式子可以推导出

,对吗?

生:

,实际上有摩擦阻力。

(接着教师用动画演示过山车翻滚时要满足的条件,加强学生对问题真实情况了解。) 师:如果你是过山车设计者应考虑哪些主要因素?是否把车拖得既高、刺激,又安全? (台下学生七嘴八舌议论开了,教师也参加到学生讨论中去,过了约 5 分钟时间。教 师组织学生对问题进行深入探究。) 师:第一个要考虑主要因素是什么?

生:



师:过山车在下落翻滚时有哪些能量转化? 生:有一部分能量转化成热能,摩擦力要做功。 生:h 太大,把车拖上去要消耗过多能量。 师:对,还要考虑什么问题?

生:h 太大,v 增大,N 也增大,对车的材料质量要求更高,可能会增加成本。 师:对,这位学生有一定的经济头脑,作为设计者,一定要考虑这些因素,还要考虑 哪些因素? 生:h 太大,车翻滚后要停下来就更困难,也要消耗能量。 生:h 太大,翻滚时 v 太大,可能很多人不敢乘坐,反而减少了收入。 师:h 不能太大,那要多少才恰当?还要考虑哪些条件? (学生又在下面按小组再进行深入的探究。学生约讨论了 3 分钟后。) 生:还要具体计算出摩擦力所做的功为多少,才能确定 h 的大小。

师:怎样计算摩擦力做功为多少,要知道哪些条件? 生:是滑动摩擦力,Wf=fscosθ,f=μN=μmgcosθ(如图 3 示),θ为斜面的倾角。 师:那翻滚圆周时又怎样计算摩擦力所做的功?这里 f 是一个什么量? 生:是一个变力。 师:变力做功怎么计算? (学生一时茫然,学生又在下面开始讨论。) 生:前面阅读材料讲过计算变力做功的知识,在课本第 137 页就有介绍,如图 4 所示, AB 小段、CD 小段的功可以用 fscosα计算功,然后把各个小段所做的功加起来,就可以算出 整个过程所做的功。

生:这里介绍的是一种解决问题的思维方法。实际上 f 是不确定,还是不能计算。 师:同学们再想想,还有什么办法可以计算变力做的功? 生:我到黑板说明一下我的想法。看大家是否同意。(学生鼓掌欢迎) 该生计算方法如下:如图 5,只要想办法测量出翻滚车直接滑下最低端时的速度 v1 和

经过翻滚第二次到达最低端时的速度 v2,根据动能定理 摩擦力翻滚时所做的功。

,可以计算

师:课本上介绍的方法是直接测量,这位同学想的方法是间接测量,关键是 v1、v2 怎 样测量? 生:高速路上汽车的速度又是怎样测量的? 师:对,这位同学认真开动了脑筋,v1、v2 的测量,课后同学们可以查有关资料再作进 一步的探究。

师: 子都笑了)

,r 等于多少?你是设计者,不给出具体的数字,怎样设计?(学生一下

生:r 不是题目给出的已知条件吗? 师:你是设计者要谁告诉你 r 等于多少呢?(同学们平时总喜欢解决书本的问题,到了 要解决实际的问题,一下子思维还转不过弯来。) 生:r 太小不够刺激,r 太大的话,h 也要大,要怎样才合适?我们不知道从哪些知识 去考虑。

(教师用动画演示过山车实际翻滚的画面,让学生观察 r 的大小情况。) 生:h 一定大于 2r。 另一组学生回答:“我们小组观察画面大约为 h-2r=h/3。(教师再把画面倒回来。让 学生再观察,确实有这样的结果。) 师:r 是多大还是没有解决,小组再观察。 生:我们认为 r 大小不是惟一的,可能只要满足 h-2r=h/3 就可以。 生:r 大小由 h 决定。 生:h 大小主要考虑到达最底端时的速度 v,h 太大、v 太大不安全;h 太小,不刺激, 达不到效果。 生:关键确定 v 多大为合适。这是解决问题的关键。 师:怎样的速度,人才可以感到既刺激又能承受呢?这方面的知识是我们物理学以外的 知识。我也没有这方面的资料,请同学们课后,通过其他途径,再查找这方面的资料,从而 确定 r 多大时才合适。 四、训练与反思 1.知识反思(略)。 2. 训练反馈。 教师共提供了 5 道有关机械能守恒定律的练习题, 通过课堂训练和反馈, 学生完成情况良好。


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