“机械能守恒定律”教学设计（三）

王冠华

一、新课导入

播放电影的片段（略），体会汽车下降过程中重力势能向动能的转化，激起学生学习的兴趣。

课前预习作业：寻找生活中动能与势能相互转化的例子，用okay机拍下来提交（如图）。

让学生分析所举的例子中动能与势能是如何转化的，将生活与物理联系在一起，让学生深入体会能量的转化。

展示学生们提交的照片（上图为部分照片），这些照片分别体现了动能与重力势能，动能与弹性势能，动能、弹性势能和重力势能之间的转化。

二、新课教学

（一）创设情境，进行探究

探究一：动能与重力势能的相互转化

如图1，小球从固定光滑斜面自由滚下（不计空气阻力），先后经过两点A、B，设小球在A点时速度为v1，高度为h1，在B 点的速度为v2，高度为h2，请推导小球在A、B两点的机械能大小关系。

讓学生将推导过程写在终端上，投屏讲解。通过推导得到表达式：

EP 1 +EK1 = EP 2+ EK2

得出结论1：只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能相互转化，机械能不变。

探究二：动能与弹性势能的相互转化

如图2，弹簧放于光滑的水平面上（不计空气阻力），小球以某一初速度向左运动压缩弹簧，途经A、B两点，小球的动能与弹簧的弹性势能的大小分别如图所示。

提问学生，让学生在这个过程中对小球进行分析，列动能定理，并利用弹力做功与弹性势能变化的关系，可以得到表达式：EP 1 +EK1 = EP 2+ EK2

得出结论2：只有弹力做功的物体系统内，动能与弹性势能相互转化，小球与弹簧这个系统的机械能不变。

探究三：动能、重力势能与弹性势能的相互转化

如图3，弹簧竖直固定于地面上，小球下落，在压缩弹簧的过程中途经A、B两点，小球的动能、重力势能、弹簧的弹性势能如图，引导学生进行推导，可得到：

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

得出结论3：只有重力和弹力做功的物体系统内，动能与势能相互转化，而小球与弹簧这个系统的机械能不变。

（二）引导学生，归纳总结

机械能守恒定律总结：

1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能保持不变，这就是机械能守恒定律。

2.守恒条件：

a.做功的角度：只有重力或弹力做功。

①物体只受重力或系统内弹力，不受其他力。

②物体除受重力或系统内弹力外还受其他力，但其他力不做功。

b.能量的角度：只发生动能和势能间的相互转化，即无其他形式的能量与系统的机械能进行转化。

3.表达式：

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

（三）牛刀小试，课堂练习

举例判断下列系统的机械能是否守恒。

第一组：判断单个物体（实际是与地球构成的系统）机械能是否守恒。

第二组：判断两个物体构成的系统机械能是否守恒。

（四）轻松一刻，寓教于乐

让学生进行游戏挑战，解释其中蕴含的物理规律。下面左图是给学生播放的视频截图，讲清游戏规则，像图片中的嘉宾一样迎接挑战。先让学生从理论上分析嘉宾是否会有危险，再请学生参与。利用单摆（第二图）进行游戏。右图是学生参与的情况。虽然学生都通过理论分析知道砝码不会打到鼻子，但是在体验的时候还是不自觉地担心，学生的参与性都很高，并且都全神贯注地仔细观看。

（五）学以致用，解决问题

从一道实际的计算题（略）入手，总结利用机械能守恒定律解决问题的步骤。

三、课后小结

在本节课的最后，请学生总结本节课内容，进行知识梳理，形成清晰的知识脉络。