《機械能守恆定律》教學設計
一、教學目標
【知識與技能】
知道機械能的概念，能夠分析動能和勢能之間的相互轉化問題;理解機械能守恆定律的內容和適用條件，會判斷機械能是否守恆。
【過程與方法】
學習從物理現象分析、推導機械能守恆定律及適用條件的研究方法，初步掌握運用能量轉化和守恆來解釋物理現象及分析問題的方法。
【情感態度與價值觀】
體會科學探究中的守恆思想，養成探究自然規律的科學態度，提高科學素養。
二、教學重難點
【重點】
機械能守恆定律的推導及內容。
【難點】
對機械能守恆定律條件的理解。
三、教學過程
環節一：導入新課
教師先找一名學生配合完成小實驗：把鋼球用細繩懸起，請一同學靠近，將鋼球偏至這位同學鼻尖處釋放，當鋼球擺回時，觀察該同學反應，並讓學生分析會不會碰到鼻子，思考原因。由此引入新課《機械能守恆定律》。
環節二：新課講授
(一)動能與勢能的相互轉化
教師播放視頻：蕩鞦韆、過山車、撐杆跳、瀑布等視頻材料，初步深刻感受各種豐富多彩的動能與勢能發生相互轉化的過程。
教師播放演示實驗：滾擺、單擺、自由落體等實驗。
教師：演示實驗中物體自由下落時，重力勢能怎樣變化?變化的原因是什麼?
學生：重力勢能減少，因為重力對物體做正功。
思考：減少的重力勢能去哪了?
學生：物體下落過程中，速度在逐漸增加，說明物體的動能增加了，即物體原來的重力勢能轉化成了動能。
教師：那如果物體由於慣性在空中豎直上升時，能量又是怎樣變化的?
學生：物體原有的動能轉化為重力勢能。
教師播放演示實驗：水平彈簧振子在氣墊導軌上振動的實驗。感受彈力做功引起彈性勢能的變化。
教師舉例說明：物體被彈簧彈出去之後，彈力做正功，彈簧的彈性勢能減少，而物體的速度增加，動能增加。也就是彈簧的彈性勢能轉化成了物體的動能。
學生總結：不僅重力勢能可以與動能相互轉化，彈性勢能也可以與動能相互轉化。
教師補充：從上面的例子可以發現：通過重力或彈力做功，機械能可以從一種形式轉化成另外一種形式。
(二)機械能守恆定律
教師提問：物體動能和勢能的相互轉化是否存在某種定量的關係呢?以動能和重力勢能的相互轉化為例，研究這一問題。
結合教材給出題目，學生聯繫之前學過的動能定理和重力勢能的的相關知識，列式並化簡，得出前後總的機械能相等的關係式。
小組交流結果後總結：在只有重力做功的物體系統內，動能和重力勢能可以互相轉化，而總的機械能保持不變。同樣可以證明在只有彈力做功的物體系統內，動能和彈性勢能可以互相轉化，總的機械能也保持不變。
教師總結得出機械能守恆定律的內容及表達式。
及時深化：從機械能守恆定律的內容可以總結出機械能守恆的條件，分別從做功角度和能量角度分析：只有重力或彈力做功，其他力不做功或其他力做功的代數和為0;只有動能和勢能之間的能量轉化，無其它形式的能量轉化。
教師帶領學生完成教材例題，之後分析結論，發現與已有的認知或生活經驗一致。並通過例題總結出：用機械能守恆定律解題時，不用考慮兩個狀態間過程的細節，只需要考慮運動的初末狀態即可。並比較與用牛頓運動定律解題的簡潔性。
環節三：鞏固提升
利用所學知識思考飛船在橢圓軌道上繞地球運行時機械能是否守恆?
環節四：小結作業
學生總結本節所學內容。並完成課後「問題與練習」。