“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)設(shè)計(jì)（三）

王冠華

一、新課導(dǎo)入

播放電影的片段（略），體會(huì)汽車下降過(guò)程中重力勢(shì)能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

課前預(yù)習(xí)作業(yè)：尋找生活中動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的例子，用okay機(jī)拍下來(lái)提交（如圖）。

讓學(xué)生分析所舉的例子中動(dòng)能與勢(shì)能是如何轉(zhuǎn)化的，將生活與物理聯(lián)系在一起，讓學(xué)生深入體會(huì)能量的轉(zhuǎn)化。

展示學(xué)生們提交的照片（上圖為部分照片），這些照片分別體現(xiàn)了動(dòng)能與重力勢(shì)能，動(dòng)能與彈性勢(shì)能，動(dòng)能、彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。

二、新課教學(xué)

（一）創(chuàng)設(shè)情境，進(jìn)行探究

探究一：動(dòng)能與重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化

如圖1，小球從固定光滑斜面自由滾下（不計(jì)空氣阻力），先后經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)A、B，設(shè)小球在A點(diǎn)時(shí)速度為v1，高度為h1，在B 點(diǎn)的速度為v2，高度為h2，請(qǐng)推導(dǎo)小球在A、B兩點(diǎn)的機(jī)械能大小關(guān)系。

讓學(xué)生將推導(dǎo)過(guò)程寫在終端上，投屏講解。通過(guò)推導(dǎo)得到表達(dá)式：

EP 1 +EK1 = EP 2+ EK2

得出結(jié)論1：只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能不變。

探究二：動(dòng)能與彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化

如圖2，彈簧放于光滑的水平面上（不計(jì)空氣阻力），小球以某一初速度向左運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，途經(jīng)A、B兩點(diǎn)，小球的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能的大小分別如圖所示。

提問(wèn)學(xué)生，讓學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中對(duì)小球進(jìn)行分析，列動(dòng)能定理，并利用彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系，可以得到表達(dá)式：EP 1 +EK1 = EP 2+ EK2

得出結(jié)論2：只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，小球與彈簧這個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能不變。

探究三：動(dòng)能、重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化

如圖3，彈簧豎直固定于地面上，小球下落，在壓縮彈簧的過(guò)程中途經(jīng)A、B兩點(diǎn)，小球的動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能如圖，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推導(dǎo)，可得到：

EP 1 +EP 1'+EK1 = EP 2+EP 1'+ EK2

得出結(jié)論3：只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，而小球與彈簧這個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能不變。

（二）引導(dǎo)學(xué)生，歸納總結(jié)

機(jī)械能守恒定律總結(jié)：

1.內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能保持不變，這就是機(jī)械能守恒定律。

2.守恒條件：

a.做功的角度：只有重力或彈力做功。

①物體只受重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力，不受其他力。

②物體除受重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力外還受其他力，但其他力不做功。

b.能量的角度：只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化，即無(wú)其他形式的能量與系統(tǒng)的機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

3.表達(dá)式：

① EK1 + EP 1 = EK2 + EP 2， ②△EK=-△EP ，③△EA=-△EB 。

（三）牛刀小試，課堂練習(xí)

舉例判斷下列系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒。

第一組：判斷單個(gè)物體（實(shí)際是與地球構(gòu)成的系統(tǒng)）機(jī)械能是否守恒。

第二組：判斷兩個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。

（四）輕松一刻，寓教于樂

讓學(xué)生進(jìn)行游戲挑戰(zhàn)，解釋其中蘊(yùn)含的物理規(guī)律。下面左圖是給學(xué)生播放的視頻截圖，講清游戲規(guī)則，像圖片中的嘉賓一樣迎接挑戰(zhàn)。先讓學(xué)生從理論上分析嘉賓是否會(huì)有危險(xiǎn)，再請(qǐng)學(xué)生參與。利用單擺（第二圖）進(jìn)行游戲。右圖是學(xué)生參與的情況。雖然學(xué)生都通過(guò)理論分析知道砝碼不會(huì)打到鼻子，但是在體驗(yàn)的時(shí)候還是不自覺地?fù)?dān)心，學(xué)生的參與性都很高，并且都全神貫注地仔細(xì)觀看。

（五）學(xué)以致用，解決問(wèn)題

從一道實(shí)際的計(jì)算題（略）入手，總結(jié)利用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題的步驟。

三、課后小結(jié)

在本節(jié)課的最后，請(qǐng)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容，進(jìn)行知識(shí)梳理，形成清晰的知識(shí)脈絡(luò)。