2024-2025學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 9 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（2）教案 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（2）教案新人教版必修2課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來(lái)自于2024-2025學(xué)年高中物理第七章《機(jī)械能守恒定律》的第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（2）。該實(shí)驗(yàn)是新人教版必修2教材的一部分。本節(jié)課的主要內(nèi)容包括：

1.了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物體在自由落體運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械能守恒定律的正確性。

2.掌握實(shí)驗(yàn)原理：掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，了解機(jī)械能的概念及其守恒條件。

3.學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)器材與操作：熟悉實(shí)驗(yàn)中所使用的器材，如重錘、尺子、計(jì)時(shí)器等，并掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作步驟。

4.數(shù)據(jù)分析與處理：學(xué)會(huì)如何收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)處理，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

5.培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)與觀察能力：通過實(shí)驗(yàn)觀察，提高學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的敏感度，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

6.提升科學(xué)思維：通過實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生理解并掌握科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：

1.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作等科學(xué)探究能力。

2.科學(xué)思維：使學(xué)生理解守恒定律的意義，掌握運(yùn)用守恒定律分析問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理、批判性思維和創(chuàng)造性思維。

3.科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)發(fā)展中的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)精神，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的熱愛和責(zé)任感。

4.科學(xué)應(yīng)用：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生能夠?qū)C(jī)械能守恒定律應(yīng)用于生活中，提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)掌握了以下相關(guān)知識(shí)：自由落體運(yùn)動(dòng)的基本原理、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式；機(jī)械能的概念，包括動(dòng)能和重力勢(shì)能；以及基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，如使用尺子、計(jì)時(shí)器等。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：對(duì)于物理學(xué)科，學(xué)生普遍對(duì)其實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象感興趣。在學(xué)習(xí)能力方面，學(xué)生應(yīng)具備一定的邏輯推理和數(shù)據(jù)分析能力。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好直觀演示和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，而部分學(xué)生則更擅長(zhǎng)理論分析和數(shù)學(xué)計(jì)算。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在理解機(jī)械能守恒定律方面，學(xué)生可能會(huì)對(duì)概念的理解和運(yùn)用存在困難；在實(shí)驗(yàn)操作過程中，學(xué)生可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)采集和處理方法感到困惑；此外，部分學(xué)生可能在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問題提出方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，需要教師的引導(dǎo)和幫助。四、教學(xué)資源1.軟硬件資源：實(shí)驗(yàn)室、重錘、尺子、計(jì)時(shí)器、計(jì)算機(jī)、投影儀等。

2.課程平臺(tái)：學(xué)校教學(xué)平臺(tái)，用于分享教學(xué)資料和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.信息化資源：物理教學(xué)相關(guān)的視頻、動(dòng)畫和模擬軟件，用于輔助教學(xué)和實(shí)驗(yàn)演示。

4.教學(xué)手段：課堂講解、實(shí)驗(yàn)演示、學(xué)生分組討論、問題引導(dǎo)、數(shù)據(jù)分析等。五、教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”課題，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解實(shí)驗(yàn)原理和目的。

-思考預(yù)習(xí)問題：針對(duì)預(yù)習(xí)問題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)課題，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過故事、案例或視頻等方式，引出實(shí)驗(yàn)課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理、步驟和注意事項(xiàng)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握實(shí)驗(yàn)技能。

-解答疑問：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題。

-參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程。

-提問與討論：針對(duì)不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理和步驟。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握實(shí)驗(yàn)技能。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)技能。

-通過實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題的能力。

-通過合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)課題，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-提供拓展資源：提供與實(shí)驗(yàn)課題相關(guān)的拓展資源（如書籍、網(wǎng)站、視頻等），供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

-反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能。

-通過拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

-通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、知識(shí)點(diǎn)梳理本節(jié)課的主要知識(shí)點(diǎn)包括：

1.機(jī)械能守恒定律：機(jī)械能守恒定律是指在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能的總和）保持不變。即：\[K+U=constant\]，其中\(zhòng)[K\]為動(dòng)能，\[U\]為勢(shì)能。

2.自由落體運(yùn)動(dòng)：自由落體運(yùn)動(dòng)是指在無(wú)空氣阻力的情況下，物體從靜止開始在重力作用下的運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)方程為：\[s=\frac{1}{2}gt^2\]，其中\(zhòng)[s\]為下落距離，\[g\]為重力加速度（約等于9.8m/s^2），\[t\]為時(shí)間。

3.重力勢(shì)能：重力勢(shì)能是指物體在重力作用下由于位置的變化而具有的能量。其表達(dá)式為：\[U=mgh\]，其中\(zhòng)[m\]為物體的質(zhì)量，\[g\]為重力加速度，\[h\]為物體相對(duì)于參考點(diǎn)的高度。

4.動(dòng)能：動(dòng)能是指物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。其表達(dá)式為：\[K=\frac{1}{2}mv^2\]，其中\(zhòng)[m\]為物體的質(zhì)量，\[v\]為物體的速度。

5.實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即在自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能的總和）保持不變。通過測(cè)量物體下落前后的動(dòng)能和勢(shì)能，計(jì)算它們的差值，判斷是否符合守恒定律。

6.實(shí)驗(yàn)步驟：包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安裝、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集和處理等。具體步驟如下：

a.將重錘懸掛在高度為\[h\]的位置，記錄下落前的時(shí)間\[t_1\]。

b.釋放重錘，讓其自由下落，記錄下落到達(dá)地面時(shí)的時(shí)間\[t_2\]。

c.計(jì)算重錘下落的速度\[v\]，使用公式\[v=g(t_2-t_1)\]。

d.計(jì)算重錘下落前的勢(shì)能\[U\]，使用公式\[U=mgh\]。

e.計(jì)算重錘下落后的動(dòng)能\[K\]，使用公式\[K=\frac{1}{2}mv^2\]。

f.計(jì)算機(jī)械能守恒定律的差值\[\DeltaE\]，即\[\DeltaE=K-U\]。

g.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷機(jī)械能是否守恒。

7.數(shù)據(jù)處理與分析：通過測(cè)量得到的時(shí)間和質(zhì)量，計(jì)算出速度、勢(shì)能和動(dòng)能，進(jìn)而判斷機(jī)械能是否守恒。數(shù)據(jù)處理過程中需要注意誤差分析和數(shù)據(jù)可靠性。

8.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：在實(shí)驗(yàn)過程中，需要注意安全操作，避免重錘撞擊地面造成損壞或人身傷害。同時(shí)，要確保實(shí)驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，如使用精確的計(jì)時(shí)器和測(cè)量工具。

9.實(shí)驗(yàn)拓展：可以通過改變重錘的質(zhì)量、下落高度等參數(shù)，研究不同條件下機(jī)械能守恒定律的適用性。此外，還可以探討空氣阻力對(duì)機(jī)械能守恒的影響。七、內(nèi)容邏輯關(guān)系①引入概念：首先，通過講解和演示，引入機(jī)械能守恒定律的概念，讓學(xué)生理解機(jī)械能的含義及其守恒條件。

②自由落體運(yùn)動(dòng)：接著，講解自由落體運(yùn)動(dòng)的基本原理和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，讓學(xué)生掌握物體在重力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

③實(shí)驗(yàn)?zāi)康模好鞔_實(shí)驗(yàn)的目的，即驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律在自由落體運(yùn)動(dòng)中的適用性。

④實(shí)驗(yàn)原理：介紹實(shí)驗(yàn)的原理，讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法。

⑤實(shí)驗(yàn)步驟：詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)的操作步驟，包括設(shè)備安裝、數(shù)據(jù)采集等，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能。

⑥數(shù)據(jù)處理與分析：教授數(shù)據(jù)處理與分析的方法，讓學(xué)生能夠正確地計(jì)算和判斷機(jī)械能是否守恒。

⑦實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的安全性和注意事項(xiàng)，確保學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的安全。

⑧實(shí)驗(yàn)拓展：提供拓展學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)生能夠深入理解和應(yīng)用機(jī)械能守恒定律。八、教學(xué)反思與改進(jìn)1.設(shè)計(jì)反思活動(dòng)：在教學(xué)結(jié)束后，設(shè)計(jì)反思活動(dòng)，讓學(xué)生填寫問卷或進(jìn)行小組討論，評(píng)估他們對(duì)機(jī)械能守恒定律和自由落體運(yùn)動(dòng)的理解程度。同時(shí)，收集學(xué)生的反饋，了解他們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理中的困難，以便識(shí)別需要改進(jìn)的地方。

2.改進(jìn)措施：根據(jù)學(xué)生的反饋和教學(xué)觀察，制定以下改進(jìn)措施，計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中實(shí)施：

-加強(qiáng)理論講解：在講解機(jī)械能守恒定律和自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用更直觀和形象的例子，幫助學(xué)生更好地理解和記憶概念。

-增加實(shí)驗(yàn)演示：在課堂上增加實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生更直觀地了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法，提高他們的實(shí)驗(yàn)操作能力。

-提供更多的學(xué)習(xí)資源：為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)資源，如實(shí)驗(yàn)視頻、演示文稿等，以便他們?cè)谡n后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。

-加強(qiáng)學(xué)生參與：鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論和實(shí)驗(yàn)操作，提高他們的參與度和學(xué)習(xí)興趣。

-強(qiáng)化數(shù)據(jù)處理指導(dǎo)：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理指導(dǎo)，確保他們能夠正確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，提高他們的數(shù)據(jù)分析能力。課后作業(yè)1.計(jì)算一個(gè)質(zhì)量為1kg的物體在重力加速度為9.8m/s^2的情況下，從高度為10m的平臺(tái)上自由落體運(yùn)動(dòng)下落過程中獲得的動(dòng)能。

答案：1/2*1kg*(9.8m/s^2*10s^2)=49J

2.一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體在重力加速度為10m/s^2的情況下，從高度為20m的平臺(tái)上自由落體運(yùn)動(dòng)下落過程中獲得的勢(shì)能。

答案：2kg*10m/s^2*20m=400J

3.計(jì)算一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體在重力加速度為9.8m/s^2的情況下，從高度為15m的平臺(tái)上自由落體運(yùn)動(dòng)下落過程中機(jī)械能的增加量。

答案：0.5kg*9.8m/s^2*15m