8.4机械能守恒定律 教学设计 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

环节

教师活动

学生活动

新课

导入

今天进入第八章第4节的学习《机械能守恒定律》，通过守恒观念探讨现象与规律。

1.创设情境，建构模型，激发学习兴趣

2.模型转化：将“碰鼻游戏”装置转换为摆球模型

提问：小球在运动过程中动能和重力势能是怎样变化的?

挑战“碰鼻游戏”。

完成导学案的表格。

呈现情境，转换模型，引导学生从机械运动中的能量角度思考并积极参与，为开展深度教学做铺垫。

活动一

动能和势能的相互转化

1.研究摆球模型

——教师提问

（1）能量的转化情况？

（2）哪个力做功做功实现了重力势能和动能的相互转化？

学生根据表格回答第一个问题。对小球进行受力分析，结合功能关系回答问题。

2.“射箭”情景

——教师演示

总结：在物理中，重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。通过重力或弹力做功，机械能可能从一种形式转化为另一种形式。

分析箭离开弹性绳之前能量转化情况。

活动二

探究动能和势能的转化规律

过渡：势能和动能之间的转化会不会有什么量是守恒的？

1.重力牵线：以摆球运动为例分析重力势能和动能的转化规律

（1）选取钢球摆动过程中的一段进行分析，从位置1到位置2的过程。重力对物体做的功与物体重力势能变化量的关系是怎样的？

（2）合力（即重力）做的功等于摆球动能的变化量，关于摆球的动能定理的表达式是怎样的？

（3）将1式代入2式得到

整理得到

总结：是摆球初状态的机械能，是摆球末状态的机械能。

2.图像动态理解

通过网页模拟小球用细线悬挂起来，在无阻力的情况下摆动的慢放过程，动能、重力势能此消彼长，机械能保持不变。

过渡：同学们，我们曾学过哪些运动过程中物体只受到重力作用？

学生一边思考，一边根据重力做的功与重力势能的关系回答问题。

根据动能定理回答问题

学生观察理想情况下动能、势能、机械能的图像变化，进一步理解动能和重力势能相互转化时，机械能是保持不变的。

结合运动学回答问题：自由落体，平抛，斜抛。

以自由落体运动为例理论推导机械能守恒的表达式，进一步形成能量观念。