“機械能守恒定律”教學設計
【教學目標】
一、知識與技能
1.知道什么是機械能，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恒，理解機械能守恒定律的內容，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恒，并能列出機械能守恒的方程式。
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恒；
2.初步學會從能量轉化和守恒的觀點來解釋物理現象，分析問題。
三、情感、態度與價值觀
通過能量守恒的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規律，并用來解決實際問題。
【教學重點】
1.掌握機械能守恒定律的推導、建立過程，理解機械能守恒定律的內容；
2.在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數學表達式。
【教學難點】
1.從能的轉化和功能關系出發理解機械能守恒的條件；
2.能正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒，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，那么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，然后放開，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么？
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：通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉化，那么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.機械能守恒定律
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系，推導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導出機械能守恒定律。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。這就是機械能守恒定律。