《机械能守恒定律》教学设计

一、教学目标
【知识与技能】
知道机械能的概念，能够分析动能和势能之间的相互转化问题;理解机械能守恒定律的内容和适用条件，会判断机械能是否守恒。
【过程与方法】
学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法，初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。
【情感态度与价值观】
体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，提高科学素养。
二、教学重难点
【重点】
机械能守恒定律的推导及内容。
【难点】
对机械能守恒定律条件的理解。
三、教学过程
环节一：导入新课
教师先找一名学生配合完成小实验：把钢球用细绳悬起，请一同学靠近，将钢球偏至这位同学鼻尖处释放，当钢球摆回时，观察该同学反应，并让学生分析会不会碰到鼻子，思考原因。由此引入新课《机械能守恒定律》。
环节二：新课讲授
(一)动能与势能的相互转化
教师播放视频：荡秋千、过山车、撑杆跳、瀑布等视频材料，初步深刻感受各种丰富多彩的动能与势能发生相互转化的过程。
教师播放演示实验：滚摆、单摆、自由落体等实验。
教师：演示实验中物体自由下落时，重力势能怎样变化?变化的原因是什么?
学生：重力势能减少，因为重力对物体做正功。
思考：减少的重力势能去哪了?
学生：物体下落过程中，速度在逐渐增加，说明物体的动能增加了，即物体原来的重力势能转化成了动能。
教师：那如果物体由于惯性在空中竖直上升时，能量又是怎样变化的?
学生：物体原有的动能转化为重力势能。
教师播放演示实验：水平弹簧振子在气垫导轨上振动的实验。感受弹力做功引起弹性势能的变化。
教师举例说明：物体被弹簧弹出去之后，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体的速度增加，动能增加。也就是弹簧的弹性势能转化成了物体的动能。
学生总结：不仅重力势能可以与动能相互转化，弹性势能也可以与动能相互转化。
教师补充：从上面的例子可以发现：通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另外一种形式。
(二)机械能守恒定律
教师提问：物体动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢?以动能和重力势能的相互转化为例，研究这一问题。
结合教材给出题目，学生联系之前学过的动能定理和重力势能的的'相关知识，列式并化简，得出前后总的机械能相等的关系式。
小组交流结果后总结：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。同样可以证明在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以互相转化，总的机械能也保持不变。