机械能守恒定律教学设计（精编5篇）

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机械能守恒定律教学设计案例1

《机械能守恒定律》复习

教学设计

王

中

华

太谷二中

23EK1 推出

EK2+ EP2= EK1+ EP1

重力做功与重力势能的关系 WG=EP14567-

机械能守恒定律2

《机械能守恒定律》教学设计

一、教学目标

（一）知识与技能

1．知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化； 2．理解机械能守恒定律的内容和适用条件；

3．会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决实际问题。

（二）过程与方法

1．学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；

2．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。

（三）情感、态度与价值观

通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

二、教学重点

1．掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容； 2．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。

三、教学难点

1．从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；

2．能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。

四、教学方法

演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。

五、教学资源

1．教师教学准备：PPT课件、教学设计。

2．教具准备：小铁球、橡皮筋、纸团、溜溜球、滚摆、过山车模型、单摆、水平弹簧振子、竖直弹簧振子。

3．学生学习准备：教材、导学案、草稿本。

六、教学设计思路和教学流程

（一）教学设计思路

本设计的基本思路是：从常见的运动模型中发现动能与势能可以相互转化，进而引出探究的主题：在转化过程中动能和势能的总量是否守恒。利用两道情景问题让学生思考运动的过程中机械能是否守恒，然后从中找出共性，得出机械能守恒定律及其条件。最后应用机械能守恒定律解决问题的环节可以使学生体验学以致用的快乐，并且领略到物理与生活的紧密联系。

1．演示实验，分析现象，发现动能与势能可以相互转化。

2．通过引导学生利用自由落体、光滑斜面下滑、光滑曲面下滑，推导证明机械能守恒定律，学生得出结论，然后让学生分析推导过程，体会理解守恒条件。

3．通过习题训练反馈，教师引导学生进一步理解机械能守恒定律及守恒条件，明确机械能守恒的本质。以纠正学生存在的错误认识，即把“只有重力做功”与“只受重力”等同起来。

4．例题分析讨论，引导学生总结应用机械能守恒定律解题的思路和方法。让学生体会用这个定律处理问题的优点，并强调用能量观点分析问题的重要性。

5．课堂小结：引导学生从知识和能力两方面进行归纳小结。

（二）教学流程

七、教学过程

（一）引入新课：

师：上课前，我们先做一个有趣的“碰鼻游戏”，先要征集一位勇士上台配合。本来老师准备有小铁球、砝码，感觉都不过瘾，于是我向街边卖菜大妈借来了秤砣一用，我们看一下，返回来的秤砣会不会碰到鼻子？

（演示：将秤砣以鼻尖为初始位置静止释放）

生：不会。

师：勇气可嘉，掌声送给他。返回碰不到鼻子？这背后究竟隐藏了什么科学道理呢？要解释这种现象，就要用到新的力学理论——机械能守恒，今天我们一起来学习第七章第八节：机械能守恒定律。

（板书：§7-8 机械能守恒定律）（多媒体展示）学习目标：

1．知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化； 2．理解机械能守恒定律的内容和适用条件；

3．会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决实际问题。）（板书：1．动能与势能相互转化）

（二）新课教学

1．动能与势能的相互转化

师：这里提到了机械能，那么什么是机械能呢？ 生：动能和重力势能和弹性势能的总和叫做机械能。

师：老师要指出的是，机械能具有相对性，是标量，也是状态量。

师：前面我们学习了动能、势能的知识，并了解到在一定条件下，物体的动能与势能可以相互转化，这样的例子在生活中很多，比如飞流直下的瀑布。

（多媒体展示：瀑布动态图片和声音）

师：水的下落过程，我们可看做什么运动？ 生：自由落体运动。（演示1：铁球自由下落）

师：在这个运动过程中能量是怎样转化的？ 生：重力势能转化为动能。师：再看这个，拉弓射箭。（多媒体展示：射箭动态图片）

师：射箭的原理和弹弓类似，这是一条橡皮筋，这个过程是什么能转化为什么能？（演示2：用橡皮筋将彩色的纸团弹出）生：弹性势能转化为动能。师：小时候有的同学们玩过溜溜球。（实物展示：溜溜球）

师：老师今天还带来了一个大的溜溜球——滚摆，我们一起玩一把，能量如何转化？（演示3：麦克斯韦滚摆）

生：动能和重力势能相互转化。师：再看这段视频：

（多媒体播放：翻滚过山车视频）

师：过山车同学们坐过吗？没有的话，我们现在来体验一下，这是一个小型的过山车模型。请问，小球在圆环运动过程中，动能和重力势能如何变化？

（演示4：过山车模型）

生：上升过程，小球的动能转化为重力势能，下降过程，小球的重力势能转化为动能。师：同学们能再举出生活中这样的例子，说明动能和势能在相互转化？

生：撑竿跳高、蹦极、蹦床等 2．探究守恒量

师：物体（小球）的动能和势能相互转化，在转化的过程中，它们的总量是否守恒呢？我们一起探究这个问题。

（多媒体展示：荡秋千动态图片）

师：小时候大家应该荡过秋千吧，荡秋千可简化为单摆运动。

（演示5：把小球用细线悬挂起来，一端固定在黑板上方，同时在黑板上用粉笔画一条水平线，铁杆可用激光笔等替代，将小球拉到水平线高度，然后释放）

师：同学们注意观察，小球能否摆到跟释放点相同的高度？ 生：能。

师：再用一铁杆在某一点挡住细线，再观察，如何？ 生：还是等高。

师：这个小实验中，小球受到哪些力？ 生：小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。师：各个力的做功情况如何？

生：拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球做功。师：摆动中能量如何转化？

生：重力做功，重力势能与动能相互转化。重力做正功，重力势能减少，动能增加；重力做负功，重力势能增加，动能减少。

师：虽然动能不断地变化，重力势能也不断地变化，但“变中有恒”，小球摆动过程中总能回到原来高度，说明它们的变化中有一个物理量始终是不变的，是什么呢？

生：重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变。

师：在转化过程中，动能和重力势能的总和是否真的保持不变？如何去验证我们的猜想？

生：实验。

师：今天我们不做实验证明，下一节我们再做，还有吗？ 生：理论推导。

师：对，下面我们就通过理论推导，来定量的讨论这个问题。3．机械能守恒定律（1）机械能守恒定律的推导（多媒体展示：情景问题）

质量为m的物体自由下落（光滑斜面下滑）过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。

师：为节省时间，我们分下工，1到4组完成自由落体运动，5到7组完成光滑斜面下滑，最后再综合。我们还是比一比，7个小组，哪个小组完成最快。

（学生活动：独立推导）

师：小组间相互讨论这个问题，交流推导过程。（学生活动：小组讨论）

师：每个小组派一名代表黑板展示，其余同学草稿本上继续进行。（学生活动：黑板展示）

（教师活动：对首先完成的小组进行激励评价，并选有代表性的解答方案进行现场评点）

A点机械能：

B点机械能：

根据动能定理得：又据重力做功与重力势能的关系得到：

综合以上两式得：

移项：结论：

师：对于光滑斜面下滑，推导过程和结论又是否相同？ 生：相同。

师：如果物体沿光滑曲面下滑，又如何分析？

生：微元法，将曲面看成无数个小斜面的处理方法，得出相同的结论。（2）机械能守恒定律的内容

师：观察该表达式，等号的左侧和右侧的物理意义？

生：等号的左侧表示末状态的机械能，等号的右侧表示初状态的机械能，表达式表明末状态跟初状态的机械能相等，即机械能守恒。

师：下边同学们思考：在推导中，我们是以物体做自由落体和光滑斜面下滑为例进行的，这两种运动受力情况相同吗？

生：自由落体：只受重力作用；光滑斜面下滑：受重力、支持力。师：在做功上有什么相同点？ 生：只有重力做功。

师：同学们能猜想一下，机械能在什么情况下守恒？ 生：只有重力做功。

师：由此我们能得到什么样的结论，可以用文字叙述吗？

生：在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。

师：势能包括重力势能和弹性势能，我们类比，只有弹力做功时，机械能又守恒吗？ 生：守恒。

师：这是水平方向的弹簧振子，绳子拉力和振子重力平衡，忽略阻力，能量是如何转化的？

（演示6：水平方向弹簧振子）

生：动能和弹性势能相互转化。师：每次振子位置都相同，说明什么？ 生：机械能守恒。

师：其实，我们同样可以证明，有怎样一个结论？

生：在只有弹力做功的物体系统内，动能与弹性势能可以互相转化，总的机械能也保持不变。

师：如果既有重力做功、也有弹力做功呢，这是竖起来的弹簧，将振子向下拉一下，弹簧上下振动，大家看一下，每次的高度如何？

（演示7：竖直弹簧振子）

生：都基本相同。

师：从这个实验我们能得到什么结论？

生：只有重力和弹力做功，动能、重力势能、弹性势能相互转化，总的机械能守恒。师：于是我们就可以归纳出机械能守恒定律的内容。所有同学都有啦，我们齐声朗读，共同说出你的想法：机械能守恒定律的内容是，一、二：

生：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。

（板书：2．机械能守恒定律）（板书：（1）、内容：）（3）机械能守恒定律的条件

师：在运用机械能守恒定律解题的时候呢，我们要用到公式解题，公式是什么？ 生：表达式：（板书：（2）表达式：）

师：机械能守恒定律的对象是什么？单个物体还是系统？ 生：系统。

师：老师特别要指出的是，重力势能是物体和地球组成的系统具有的，所以这里的对象是相互作用的物体组成的系统。

（板书：（3）对象：系统）

师：守恒是一种重要的物理思想和物理方法，那么机械能守恒的条件是什么呢？ 生：只有重力或弹力做功。

（板书：（4）条件：只有重力或弹力做功）

师：老师这里有这种一种说法，机械能守恒定律的条件是只受重力或弹力，你能给出理由反驳这种观点吗？

（学生活动：独立思考）

师：以小组为单位，讨论交流各自的看法。（学生活动：小组讨论）

师：好，时间到，我看到刚才大家讨论的特别激烈，大家是否达成共识了呢，好，哪位同学愿意代表小组表明你的观点。

生：只有重力或弹力做功包括：

（）

只受重力或弹力，不受其他力。如自由落体运动。

除重力或弹力外，还受其他力，但其他力不做功。如单摆运动、光滑斜面下滑运动。生若答：物体沿光滑水平面做匀速直线运动，或静止。

师：机械能守恒定律描述的是机械能中的动能和势能发生变化时的规律，没有变化无从谈守恒，换而言之，机械能守恒定律不能用于处理这类问题。

生若答：其他外力做功的代数和为零，机械能守恒。或牵引力和阻力平衡下匀速行驶的汽车，它的机械能就不变。

师：这个说法与“只有重力做功”相矛盾，是错误的，守恒不是狭隘的不变，其他外力做功的代数和为零，机械能的总量不变，但有机械能转化为其它形式的能，比如内能等，不符合机械能守恒定律的条件，机械能不守恒。对于这个问题，同学们可以课外讨论一下。

（4）机械能守恒定律的应用

师：接下来，我们判断下列实例中哪些情况机械能是守恒的？

（多媒体展示：降落伞在空中匀速下落，抛出的篮球在空中运动，关闭了动力的过山车的运动，后两者不计空气阻力和摩擦阻力。）

生：第一个不守恒，因为空气阻力在做功；后两个守恒，因为只有重力做功。师：学了机械能守恒，那么同学们能不能解释上课前的“碰鼻游戏”，为什么重球碰不到鼻子？

生：重球在摆动过程中克服空气阻力做功，机械能不断减少转化为内能，所以重球摆动不到初始高度，碰不到鼻尖。而且，摆动次数越多机械能损失越多，重球离鼻尖越远。

师：为了熟悉机械能守恒定律的解题步骤，我们看下面的例题。（多媒体展示：教材例题）

例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l，最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大？

师：自学例题，先独立思考。（学生活动：独立思考）

师：接下来请同学们照课本上的解题过程，小组交流解题方法。（学生活动：小组讨论、黑板展示）

师：我们一起分析这个题目，本题的研究对象是什么？ 生：小球。

师：小球摆动过程中，是否满足机械能守恒的条件？

生：小球在摆动过程中受到重力和细线的拉力。细线的拉力与小球的运动方向垂直，不做功，所以整个过程中只有重力做功，机械能守恒。

师：满足了机械能守恒的条件，我们就可以用机械能守恒定律求解。把小球在最高点做为初状态，它的动能为零，即，重力势能呢？要讨论重力势能，我们应该先干吗？

生：先确定参考平面（零势能面）师：为什么呢？

生：选取不同的参考平面（零势能面），重力势能不同，但重力势能的变化量相同。师：后面的解答过程是什么？

生：把最低点选为参考平面，因此在最高点的重力势能就是。

小球最低点做为末状态，势能，动能可以表示为，根据机械能守恒定律，代入得：，解得。

师：通过这个题目的解答，你能够得到什么启发呢？

生1：机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便。

生2：用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。师：通过这个例题，总结用机械能守恒定律解决问题的一般步骤？

（多媒体展示：学生总结的用机械能守恒定律解题的一般步骤，形成共同的看法）生：1．确定研究对象；

2．对研究对象进行正确的受力分析，判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件；

3．选取合适的零势能面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能； 4．根据机械能守恒定律列方程求解。

师：通过本节课的学习，大家有哪些收获呢，在知识方面、在方法方面，哪位同学来总结一下，畅谈你的收获？

（学生活动：学生从知识、方法、能力等方面总结）

师：留下课后探究题，请同学们课后设计实验，验证机械能守恒定律。

八、板书设计

§7-8 机械能守恒定律

1．动能与势能的相互转化 2．机械能守恒定律（1）内容：（2）表达式：（3）对象：系统

（4）条件：只有重力或弹力做功

（）

验证机械能守恒定律教学设计3

篇1：9.实验：验证机械能守恒定律 教学设计 教案

教学准备 1.教学目标

1、知识与技能

（1）要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律；

（2）要明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解（3）要明确织带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法。

2、过程与方法

（1）通过学生自主学习，培养学生设计实验、采集数据，处理数据及实验误差分析的能力；

（2）通过同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧；

（3）通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法；

（4）通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。

3、情感态度与价值观

（1）通过实验及误差分析，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对物理规律的探知欲；

（2）使学生通过实验体会成功的乐趣与成就感，激发对物理世界的求知欲；（3）培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解；

（4）通过经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。2.教学重点/难点

教学重点

实验原理及方法的选择及掌握

教学难点

实验误差分析的方法。3.教学用具 多媒体、板书 4.标签

教学过程

一、实验目的1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度．

2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法．

二、实验原理

让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒： 1．以物体下落的起始点o为基准，测出物体下落高度h时的速度大小v，若

成立，则可验证物体的机械能守恒．

2．测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2，若

成立，则物体的机械能守恒．

三、实验器材

铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源．

四、实验步骤

1．如图甲所示，把打点计时器固定在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好． 关系式

2．把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近．

3．接通电源，释放纸带，让重物自由下落． 4．重复步骤2、3，得到3～5条打好点的纸带． 5．在打好点的纸带中挑选一条点迹清晰的纸带，在起始点标上0，以后各点依次标上1、2、3、„，如图乙所示，用刻度尺测出对应的下落高度h1、h2、h3、„.五、数据处理 1．利用公式 2．要验证的是

计算出点

1、点

2、点3„„的瞬时速度v1、v2、v3、„.只需验证

因此不需要测量重物的质量．验证：通过计算，在误差允许的范围之内

六、误差分析

1．本实验的误差主要是由于纸带测量产生的偶然误差和重物和纸带运动中空气阻力和打点计时器摩擦阻力引起的系统误差，使动能的增加量稍小于势能的减少量．

2．测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差，安装打点计时器使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些，体积尽量小些的重物来减小系统误差． 3．打点计时器周期变化带来误差．

七、注意事项 是否相等或

八、实验探究

探究实验

一、实验原理与操作

例：在验证机械能守恒定律的实验中，有同学按以下步骤进行实验操作： a．用天平称出重锤和夹子的质量．

b．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器．

c．松开纸带，接通电源，开始打点．并如此重复多次，以得到几条打点纸带．

d．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点o，在距离o点较近处选择连续几个计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值．

e．测出各点到o点的距离，即得到重锤下落的高度． f．计算出

看两者是否相等．

在以上步骤中，不必要的步骤是________；有错误或不妥的步骤是________(填写代表字母)；更正情况是①________，②________，③________，④________.答案 因本实验是通过比较重力势能的减少量δep是否等于动能的增加量δek来验证机械能守恒的，不需要知道动能的具体数值，因而不需要测出重物(含重锤和夹子)的质量，故步骤a是多余的．

有错误或不妥的步骤是b、c、d、f.原因和更正办法分别是： b中“让手尽量靠近”应改为“让重锤尽量靠近打点计时器”，c中应先接通电源，后松开纸带。d中应将“距离o点较近处”改为“距离o点较远处”，f中应改为

增加量1因本实验中是通过比较重锤的重力势能减少量mghn和动能的大小来达到验证的目的，对于同一个研究对象(重锤)来说，质量是一定的，就能达到目的． 故只需比较ghn和

探究实验

二、实验数据的处理及误差分析

例：某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．已知打点计时器所用电源的频率为50 hz，当地重力加速度大小为g＝ m/s2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示，纸带上的第一个点记为o，另选连续的三个点a、b、c进行测量，图中给出了这三个点到o点的距离ha、hb和hc的值．回答下列问题(计算结果保留3位有效数字)：2：《实验：验证机械能守恒定律》教学设计_张长泉

《实验：验证机械能守恒定律》

——教学设计

姓 名： 张长泉 教研组： 物理组 教 材： 物理必修２（沪科版）时 间：2012年5月16日 地 点： 铜川矿务局第一中学

《实验：验证机械能守恒定律》教学设计

高中物理新课程将科学探究列为课程目标和课程内容，并作为学生自主学习物理的一种有效学习方式。科学探究是学生在物理课程或现实生活的情境中，通过自己去发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究活动，获得知识、技能、方法的学习方式和学习过程。科学探究的目的是让学生经历探究的过程，获得理智与情感的体验，积累科学知识与方法。科学探究的目的是把学生置于动态、开放、生动、多元的学习环境中，在自主学习、探索中，获得学习体验。我在高中物理教学中，试用沪科版高中物理课程标准教科书，就“机械能守恒定律”，一课的教学，进行了实验探究课的尝试。这节课的教学设计过程如下：

设计思想

“只有重力做功时，物体的动能和重力势能可以相互转化，总的机械能如何变化？”是高一学生经常遇到的一个问题。这节课按照科学探究的要求，组织高一学生根据力学知识，制定实验计划，设计方案和进行操作，通过科学探究，使学生对机械能守恒定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识；学会应用科学探究的方法研究物理问题，探索物理规律，加深对科学的本质和价值的理解；运用计算机辅助，使学生亲身体验现代科技的影响，掌握将信息技术作为知识获取工具的方法。

教学目标

知识与技能：

1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。

2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。过程与方法：

通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方

法。

情感、态度与价值观：

通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是

检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。

教学重点

掌握验证机械能守恒定律的实验原理。

教学难点

验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。

教学方法

探究、讲授、讨论、学生分组实验、练习。教学手段 多媒体教学。学法指导

实验探究

教学设想

预习导学→学生初步了解本节内容→实验探究→突出重点，突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升。

教学用具

多媒体课件（配套设备）、电火花计时器、重物（质量300g±3g）、纸带、铁架台、烧瓶夹、电源。

教学过程 复习与引入

上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。

一、实验介绍

1．实验目的：验证机械能守恒定律。

2．实验原理：本实验验证极其简单情形下的机械能守恒──自由落体运动。而且，针对的是及其特殊的过程──从释放点到某位置。

思考1：选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？

答案：我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。

思考2：本实验要不要测量物体的质量？

答案：因为mgh=1/2mv2→gh=v2，所以无需测量物体的质量

如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。

二、实验器材：

铁架台、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、重物（带铁夹）、毫米刻度尺等。

三、实验步骤：

1．按图安装实验器材，电源接学生电源，并将输出电压调至4~6v交流。接通电源前，用手提升纸带至重锤靠近打点计时器处。2．先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。关闭电源，取下纸带备用。

3．重复步骤2两次，打出3条纸带。

4．取点迹清晰，且第一、二点距离接近2mm的纸带进行测量。先将第一点记为o点，然后在纸带上任取5个连续的点（或间隔点数相同的点）1． 2． 3． 4． 5，如下图所示。5．验证o点到2点过程机械能守恒的方程为：mgh2 =m，其中t为1点到2 点（或2点到3点）之间的时间间隔，如果在误差允许的范围内等式成立，试验就是成功的。同理，可以验证o点到3点过程、o点到4点过程的机械能是否守恒。

6．拆下器材，放回原处。思考3：对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？

答案：x =1/2gt =1/2×× ≈2×10-3m=2 mm，所以，纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。

四、数据处理与分析

依据刚才的实验，我们采集整理以下信息：

思考4:可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）? 2 我们可以选取a、b两点，比较它们的机械能ea和eb。若以点b为0 势能点，则有：eka＋mgδh＝ekb 数据处理：

思考5：如何测量物体的瞬时速度？ 答案：vb = vac做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。

探究讨论：速度能不能用 v 或 v = gt 计算？

分析：（1）用

这种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用。

（2）v = gt这种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。

图象法处理数据；

五、误差分析

1、偶然误差：测量长度时会带来误差。2、系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量δek 必定稍小于势能的减少量δep。

六、例题分析

例1：在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如上图所示(相邻记数点时间间隔为)，那么：(1)纸带的________(用字母表示)端与重物相连；

(2)打点计时器打下计数点b时，物体的速度vb=___；(3)从起点p到打下计数

点b的过程中物体的重力势能

减少量△ep=________，此过程中物体动能的增加量△ek=________；(g取／s2)(4)通过计算，数值上△ep________△ek(填“”或“=”)，这是因为____________；(5)实验的结论是____________。

例2：在用打点计时器验证物体自由下落过程中机械能守恒的实验里，以下哪些步骤必要？请把它们选出，并将它们的字母代号按操作顺序填在后面横线空白处_______________ a．断开电源，取下纸带进行测量、记录。

b．将纸带固定在重锤上，并把它穿过打点计时器，提升到一定高度

篇3：《实验：验证机械能守恒定律》教案设计

物理实验教学设计（三维五环教学模式）

验证机械能守恒定律

黑龙江双鸭山市田家炳中学

张娇月

实验：验证机械能守恒定律

教学目标

知识与技能

1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。

2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。

3、通过学生的独立思考解决实验中遇到的问题，以及对实验数据的处理。过程与方法

通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。培养学生合作探究的精神。情感、态度与价值观 通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，合作能力，独立思考的能力，发现问题、解决问题的能力。

教学重点

1、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。

2、引导学生主动思考，培养学生合作探究的能力。

教学难点

1、如何设计验证机械能守恒定律的实验

2、实验数据误差分析及如何减小实验误差的方法

自主学习

1、机械能守恒定律的内容是。

2、能否设计一个验证机械能守恒定律的实验过程？

3、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。

4、如何求出a点的瞬时速度va？

5、如何确定重物下落的高度？

6、怎样分析得到的实验数据？

合作研学

1、实验的设计思想？实验中需要哪些器材？

2、本实验实验步骤有哪些？

3、实验中有哪些注意事项？

4、哪些环节会对实验数据产生影响？

教学过程：

教师活动：

1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。

在图1中，质量为m的物体从o点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点a和b的机械能分别为： ea= 12mv 2a ?mgh a，eb= 12 mv 2b ?mgh b 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有 ea=eb，即 12mv12 2a ?mgh 2b a= 12 2a mv 2b ?mgh b 上式亦可写成mv? 12 mv?mgh a ?mgh b 该式左边表示物体由a到b过程中动能的增加，右边表示物体由a到b过程中重力势能的减少。等式

说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下落的o点至任意一点（如图1中a点）来进行研究，这时应有： 12mv 2 a ?mgh----本实验要验证的表

达式，式中h是物体从o点下落至a点的高度，va是物体在a点的瞬时速度。

2、如何求出a点的瞬时速度va？ 根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出a点的瞬时速度va。图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从o点开始依次取点1，2，3，„„

图中s1，s2，s3，„„分别为0～ 2点，1～3点，2～4点„„ 各段间的距离。根据公式？ st，t=2× s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都

是），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，„„各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，„„.3、如何确定重物下落的高度？

图2中h1，h2，h3，??分别为纸带从o点下落的高度。

根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。

教师引导学生思考下列问题：

1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点o为计时起点，o点的速度应为零。怎样判别呢？

2、是否需要测量重物的质量？

3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？

4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？

5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？

学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。选出代表发表见解。

1、因为打点计时器每隔 s打点一次，在最初的 s内物体下落距离应为 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2 mm 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔 t = 、因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，而只需验证vn?ghn就行了。21 2

3、打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。

4、必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。

5、这个同学的看法是正确的。为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好。

教师活动：听取学生汇报，点评，帮助学生解决困难。进行实验：

教师选择实验构思较好的小组在台上演示实验，由小组成员讲出实验的原理，实验的步骤，以及数据的处理方法。再由其它组的成员共同探讨实验的合理性。

梯练固学

1、为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是。

2、物体做自由落体运动时，只受 力作用，其机械能守恒，若物体自由下落h高度时速度为v，应有mgh=，故只要gh=1/2v2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。

3、在打出的各纸带中挑选出一条点迹，且第1、2两打点间距离接近 的纸带。

4测定第n个点的瞬时速度的方法是：测出与n点相邻的前、后两段相等时间t内下落的距离sn和sn+1，有公式vn=算出。

5在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。

6在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中a点为打下的第一个点，0、1、2??为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为t。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为____ _____。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为___ _____。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。

“机械能守恒定律”教学设计4

“机械能守恒定律”教学设计

贵阳三十七中：卢深

教学目标：

1、知识与技能

⑴通过实验认识动、势能的相互转化现象

⑵利用动能定律研究动、势能相互转化的关系

⑶理解机械能守恒定律，会判断何时使用它并进行简单的运用

2、过程与方法

⑴通过实验观察单摆的运动情况，培养学生的观察能力和语言表达能力

⑵采用分组讨论，探究如何利用动能定理研究动、势能相互转化关系，及机械能守恒定律应用条件，培养学生思维能力和动手动脑能力

3、情感态度与价值观

培养学生的探究精神，激发学生的学习热情和兴趣 重点、难点：

重点：理解机械能守恒定律，知道它的适用条件 难点：利用动能定理推导机械能守恒定律 设计思路：

“机械能守恒定律”在力学中占用很重要的地位，它是历年来考察的重点，学会此定律后，学生在处理恒力或变力的运动学问题上，又多了一个更好更简单的方法。具体设计如下：在本节课上注意与初中教材的联系，因而适当复习初中学过的内容，并在此基础上定量的展开。利用演示实验给学生一个感性的印象，通过动手探究及实验观察，让学生共同讨论，得出何时使用机械能守恒定律，并引导学生将知识运用于变力和曲线运动的具体问题中，注意扩展知识，把知识讲活，从而达到预定的三维教学目标。教学方法：

讲授 实验 讨论 探究 学习方法： 自主 探究 教学仪器：

动势能转化演示仪、小钢珠、铁架台、线、纸板、泡沫球 教学过程：

一、新课引入 创设情境，提出问题

实验1：演示动、势能转化

师：观察小钢珠的运动情况，讲讲动势能的变化

生：向上运动时，速度越来越小，动能越来越小；离地越来越高，势能增加，动能转化为势能

说明：此内容及实验在初中阶段学生已学过，因而不需花很多时间，只是唤起学生的记忆，为下面内容打基础。

那动势能相互转化有何特点？有何关系呢？ 板书：7-6 机械能守恒定律

二、新课教学

在初中知道

板书

1、动能、重力势能、弹性势能统称机械能E=EP+EK 实验2：用线将小钢球悬挂固定于铁架台上，铁架台上在固定画了平行线的线板

将小钢球拉到A点，然后放开 说明小钢球放开时应平行于纸板，否则它将做圆锥摆 问题：实验观察到什么？

生：小球开始摆动，小球下降速度越来越快，而上升速度越来越慢

师：能量是如何转化呢？

生：下降时，重力势能转化为动能；上升时，动能转化为重力势能

师：还有什么现象？若小球从A开始

生：到A的那一侧，与A同高

师：若在摆球摆动时，摆长改变又如何？ 实验3：用尺子在某一点挡住细线 生：与刚才现象一样

师：有谁能用语言描述一下刚才的实验现象？

生：小球拉高到A，放手开始摆动过程中动势能相互转化，且小球会摆动到与A同高

师：回答的很好。实验给我们感觉是从某高度摆动又会回到另一侧同高度，始末的重力势能似乎一样？。。。暂时不急回答。现在来复习动能定理，何为动能定理？

生：物体合力做功的结果使物体动能增加 板书：W=△EK

在使用动能定理师，应先对物体受力分析，进而分析它在力的方向上是否发生位置改变，判断力是否做功，然后只需找到初末速度既可。

说明：对于学习差的同学进行动能定理使用的提醒是很必要的。课件：某质量为m的物体自由下落。经过高度h1的A点时速度为V1,下落到高度为h2的B点时速度为V2.。请用动能定理推导A、B点机械能的关系。

学生分组讨论（5分钟后）教师将学生每组代表的推导过程放在实物投影上进行投影讨论

设计意图在于：⑴提高学生分析问题的探索能力

⑵通过讨论可增强学生之间的合作意识，培养学生的合作能力，同时也可提高学生学习知识的主动性。讨论结果：在自由落体运动中，A、B的机械能相同 师：在刚才单摆试验中，单摆受几个力？若不计空气阻力

生：重力、拉力

师：这两个力都做功吗？

生：在从A点到最低点时，重力做功，而拉力不做功 师：那单摆从A到C，它们同高度，说明什么？ 生：同高度说明A、C两点重力势能相同

师：那在A点和C点单摆是否有速度？有动能？

生：无

师：那你得到何结论？

生：在单摆试验中，A、C两点机械能相同 实验4：用泡沫替代钢球重做单摆实验 生：不能回到同高度，且迅速停下 师：为什么？ 生：因有空气阻力

师：此时空气阻力还能忽略吗？ 生：不能

师：正是由于在现实生活中阻力不能忽略，因而钟摆会停下来，但在物理题目中往往忽略不计阻力。通过刚才的钢球单摆实验和你们的推导，请你们讲讲它们有何共同之处？ 学生讨论

生：它们都只有重力做功，且机械能相等

不仅重力势能和动能可以相互转化，弹性势能和动能也可以相互转化。通过研究发现，若只有弹力做功，机械能也相等

板书：在只有重力、弹力做功的情况下，物体的动、势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，此为机械能受恒定律。

课件：练习：在下列例子中，那些情况机械能守恒？ ⑴跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下落 ⑵抛出的标枪在空中运动

⑶拉着一个物体沿光滑斜面匀速上升

⑷用细绳栓着一小球，使小球在竖直面内做圆周运动

⑸在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，压缩后，又被弹回 学生讨论并解答

课件：以10m/s的速度将质量为m的物体竖直向上抛出，若空气阻力忽略，g=10m/s2,则物体上升的最大高度是多少？ 用ppt演示解题步骤

三、课堂小结 课后反思：

本节课是按照新课标的标准来设计的，将课堂还于学生。教师在教学设计中遵循学生的认知规律，从实验着手，使学生对物理规律的建立和理解有一个从感性到理性，从定性到定量的过程，从而使学生对物理规律学习并不感到陌生，而通过学生自己动手进行推导、讨论的形式，让学生体会探究的乐趣。通过实物投影的方式，使学生不仅认识到自己犯的错误，而且加深了印象，这样使学生能够积极地参与问题的分析、讨论、交流和体验，从被动接受知识的习惯中解脱出来，在自主的氛围中理解掌握知识，发展提升能力。但由于学生参差不齐，因而在课堂上一定要进行动能定律的复习和灵活处理。

机械能守恒定律的教学设计5

机械能守恒定律的教学设计

教学目标

一、知识与技能

1．知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；

2．会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件；

3．在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

二、过程与方法

1．学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；

2．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。

三、情感、态度与价值观

通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。教学重点

1．掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；

2．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。教学难点

1．从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；

2．能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。

教学方法

演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。教具

细线、小球、带标尺的铁架台。教学过程

一、引入新课

教师活动：我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。这些不同形式的能是可以相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们的总量是否发生变化？这节课我们就来探究这方面的问题。

二、进行新课

1．动能与势能的相互转化

二、进行新课

1．动能与势能的相互转化

演示实验：如图所示，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的小球可以摆到跟点等高的点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化。我们看到，点，如图甲。如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到高度，如图乙。

点，但摆到另一侧时，也能达到跟点相同的问题：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？ 学生：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解。

小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球能做功。

实验结论：小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，重力势能和动能的总和，即机械能应该保持不变。

教师：通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和是否真的保持不变？下面我们就来定量讨论这个问题。

2．机械能守恒定律

物体沿光滑曲面滑下，只有重力对物体做功。用我们学过的动能定理以及重力的功和重力势能的关系，推导出物体在处的机械能和

处的机械能相等。

教师：为学生创设问题情境，引导学生运用所学知识独立推导出机械能守恒定律。让学生亲历知识的获得过程。

学生：独立推导。

教师：巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难。推导的结果为：，即。

可见：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，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相互转化，总的机械能也保持不变。

结论：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，总的机械能也保持不变。这就是机械能守恒定律。

3．例题与练习

例题：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，如图，摆长为，最大摆角为动到最低位置时的速度是多大？

学生：学生在实物投影仪上讲解自己的解答，并相互讨论；

教师：帮助学生总结用机械能守恒定律解题的要点、步骤，体会应用机械能守恒定律解题的优越性。总结：

1．机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便；

2．用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。，小球运练习一：如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）

解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，ABD三项均错。答案：C。

练习二：长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？

解析：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为，则单位长度质量（质量线密度）为，设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得：

解得

4．课下作业：完成 25“问题与练习”中4．5题。5．教学体会

机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础。

本节知识点包括：机械能守恒定律的推导；机械能守恒定律的含义和适用条件。

机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；

分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面。

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。