《机械能守恒定律》教学设计磨课过程及教学赏析，本文主要内容关键词为：机械能论文,守恒定律论文,教学设计论文,过程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
第一部分 教学设计
一、教材分析
本节内容是人教版高中物理必修2第七章第八节新授课。本节知识点包括动能和重力势能的转化、机械能的概念、机械能守恒定律的探究、机械能守恒定律的含义和适用条件，其中机械能守恒定律的探究和理解是本节课教学的重点。
二、学情分析
学生在初中初步了解了能的形式，知道不同形式的能可以相互转化，并且知道了能量守恒定律。本章又学习了动能与势能的决定因素及具体表达式。学生通过对生活中一些现象的进一步感知、探索，能促成学生萌发继续探究动能、势能转化的定量关系的热情，因此，机械能守恒定律定量关系的研究已经水到渠成。
三、设计思路
本节课的设计，力求使机械能守恒定律的生成更加严谨，更加符合学生的认知规律。首先，从实际情境入手，增加学生的感性认识，体验各种能量的转化情况。再设置情境抽象模型，从定性分析上升到定量分析，注重学生归纳总结能力的培养。然后，引导学生自主设计探究实验，进行实验探索，初步得出阶段性的结论。在阶段性结论的基础上，进行一般性的理论探究，得出普遍适用的一般性规律。由学生对机械能守恒定律的内容进行总结，体会机械能守恒定律的条件，讨论机械能守恒定律的表达式。最后，通过典型例题让学生进一步熟练、巩固机械能守恒的条件，初步总结用机械能守恒定律解题的要点、步骤，并体会应用机械能守恒定律解题的优越性。
四、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）理解机械能守恒定律及其条件。
（3）学会探究机械能守恒定律的实验操作，掌握相关仪器的使用方法。
（二）过程与方法
（1）在机械能守恒定律的探究中，经历科学探索的过程，感受理想化模型思想是探究物理规律的一种重要手段。
（2）运用能量转化和守恒的观点解释物理现象、分析生活中的实际问题。
（三）情感、态度与价值观
树立科学的观点，感受物理中守恒思想的意义。
五、教学过程
（一）探索现象、引发猜想
1.创设情境、导入新课。
情境1 播放瀑布风景的视频。
生 观看一段瀑布风景的视频，阅读下面的问题，分组讨论之后发表各自的看法。
师 瀑布的美景，让我们想起了唐朝大诗人李白的一首千古绝句《望庐山瀑布》：“日照香炉生紫烟，遥望瀑布挂前川。飞流直下三千尺，疑是银河落九天。”（师生共同背诵，课堂以轻松愉快的气氛开始。）
（1）水从高处落下，刚要接触到山脚的水面时，由于已具有较大的速度，撞击水面，产生了气势磅礴的效果。那么，水的高速运动说明它具有什么形式的能量？
（2）水获得的这种能量是减少的那种能量全部转化过来的吗？
设计意图 创设情境、触景引疑、激发学生的参与欲望，由此引出课题。
简要实录 学生讨论并有以下回答：水下落到山脚时，具有很大的动能；水在下落过程中，重力做正功，重力势能减小，动能增加，重力势能转化成动能。对第（2）个问题的回答，有的说“是全部”，有的说“不是全部，只是一部分”。激烈的争论说明产生了认知冲突，教师因势利导，引入“动能、势能，统称为机械能，本节课我们就来研究是不是全部转化的问题。”
情境2 勇气测试实验
师 讲台上有一套以大家常玩的秋千为模型的装置，这套装置可以测试一个人的胆量，谁愿意上来测试一下？
实验过程 请两位同学上来，一位同学靠近装置站立不动，另一位同学把悬挂的重球拉至他的鼻尖处，由静止释放。让小球来回摆动两次。
课件展示 如图1所示实验装置，同学们仔细观看站立同学的鼻尖处，当小球再次返回后，是碰到鼻尖甚至越碰越有力呢？还是离鼻尖越来越远？猜想原因，小组讨论并发表看法。
设计意图 通过学生亲身经历，以惊激趣、以趣生疑，以疑引思，迅速激起学生的兴趣，集中注意力，激发探究欲望。
简要实录 当球摆回时，实验者虽没躲避，但闭上了双眼，引起学生一片笑声。教师借此诱导学生分析所提出的问题。学生通过观察交流认识到若无空气阻力，小球最高只能摆到等高处，不会碰到鼻子，因此，猜想：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能的总和没有损失。
课件展示 当小球运动到最低点的时候，我们看到已经有很大的速度了，为什么不能冲到鼻尖处呢？请同学们分组讨论，发表看法。
猜想 在只有重力做功的情况下，物体的机械能总量保持不变。
2.联系实际、感知猜想。
课件展示 这种物体从高处落下、运动越来越快，或者从低处升高、运动越来越慢的现象很多。请同学们结合自己的生活经验，举出你们想到的例子，分组交流，然后，选代表在班内交流。
师 你认为哪些例子中，势能都转化成了动能或动能都转化成了势能？
设计意图 联系实际，使学生获得感性认识。
简要实录 学生踊跃发言，并举出生活中的实例，根据生活实践可以知道，动能和势能之间是可以相互转化的。当有摩擦力做功时，一种能量就不能全部转化为另一种能量。
（二）合作探究、得出规律
师 我们可以选择合适的事例进行研究，验证该过程是否机械能守恒。有两种方法检验，分别是：①做实验。②理论推导。
1.实验探究、自主设计——议一议。
课件展示 请分组讨论生活中的实例，建立模型，设计能够检验你的猜想的方案。
设计实验时注意以下几个方面：
（1）需要的实验器材。
（2）需要测量或记录的数据。
（3）必要的实验步骤。
（4）如何利用数据验证猜想。
设计意图 让学生通过合作探究，开阔其视野，亲身经历规律的探究过程，把学习的主动权教给学生。
简要实录 四人为一组，学生分组讨论，教师引导学生以不同的物理过程设计实验。完成后，学生踊跃发言，设计了很多方案，并对所设计方案的可行性进行了热烈讨论，引起了阵阵掌声。以下列举几种比较有代表性的方案。
方案1 利用自由下落的重物和打点计时器。
步骤 纸带上两点之间的距离等于物体下落的高度。选定几个计数点，测出它们之间的距离和重物各点的速度，验证机械能守恒。
方案2 利用单摆小球和光电门。
步骤 将小球拉起一定高度，任其自然下摆，在其摆动路径上的最低点放置光电门，用刻度尺量出光电门到起始点的竖直高度；利用所测量数据可算出小球在此位置时的动能、初始位置的势能，进而研究小球下落过程机械能是否守恒。
总结 大家设计的方案都挺好，我们研究物理问题时常常从最简单的物理模型入手，下面咱们一起以自由落体运动为模型，设计实验方案来检验一下我们的猜想。
2.进行实验、验证猜想——做一做。
课件展示 请按方案1，利用桌上的实验器材，分组完成实验探究，分析实验结果，得出结论，在班内交流。随后整理器材。
设计意图 实验探索，培养学生实验探究能力。
简要实录 四人一组，每组一套。学生制订方案后，进行实验。实验过程中学生积极主动，教师参与指导，课堂气氛活跃。各组基本完成任务，并发表实验结果。有少数小组误差偏大，教师建议他们课后到实验室重新探究。
结论 在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能可以相互转化，而机械能的总量保持不变。
3.理论推导、验证猜想——理一理。
师 在上述实验中，由于摩擦和其他阻力，物体的机械能其实是不守恒的。如果忽略了摩擦等阻力，机械能守恒吗？你能从理论上论证吗？
课件展示 忽略各种阻力，让物体落下，研究在任选的两个位置上，物体的机械能是否相等，试从理论上推导。（教室右侧同学完成例1，教室左侧同学完成例2）
设计意图 把学生分为两组，一组做例1、另一组做例2，并进行比赛，突出学生的主体地位。不仅能提高学生的推理能力，而且也能使学生体会到成功的乐趣。
简要实录 教师巡视指导，注意时间的控制，大约在6 min左右。学生通过思考自主推理，得出结论。教师对先做完的小组进行激励评价，并用实物展台展示代表性的解答，现场评点。
解析 选地面为零势能面，下落过程中A、B两位置的机械能分别为
4.总结归纳、形成定律——说一说。
课件展示 请同学们回顾上述研究过程，将机械能守恒的条件和守恒定律的内容全面的概括出来。
结论 在只有重力做功的系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。我们把这个规律叫做机械能守恒定律。其表达式为：
设计意图 鼓励引导学生对机械能守恒定律的条件和内容进行归纳提炼，培养学生表述问题的严谨性和科学性。
简要实录 学生认真思考，积极参与，自主归纳。
5.深入讨论、结论评估——想一想。
课件展示（1）分析①、②两式分别表示的物理意义。
（2）阅读并思考下列情景中机械能是否守恒，小组讨论后，在班内交流。
a.不计空气阻力，抛出的手榴弹或标枪在空中运动。
b.一个物体沿光滑的斜面下滑。
c.当既有重力做功，又有弹力做功时，机械能会守恒吗？
设计意图 纵向深入，加深理解守恒条件。
简要实录 学生交流阐述各人观点，同学间互相评价，教师归纳总结。
（三）深化迁移，理解应用
1.反馈练习、案例分析——相信你会思考。
课件展示 阅读例3并独立思考完成，然后小组交流。
例3 在下列各个实例中，哪些情况机械能是守恒的，并说明理由。
（1）抛出的篮球在空中的运动（空气阻力忽略不计）。
（2）跳伞员在空中匀速下落。
（3）轮滑极限运动员沿光滑曲面下滑。
设计意图 通过上述具体问题的解答，巩固对机械能守恒条件的理解和掌握。
简要实录 大多数学生思考后得出正确答案。教师进一步引导分析并巩固对机械能守恒条件的理解。
课件展示 回忆上课刚开始时，我们进行的勇气测试，完成例4，必要时可以进行小组讨论。
例4 把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个秋千模型，如图4所示。线长为L，最大偏角为θ，如果小球运动过程中忽略空气阻力，那么：
（1）小球运动到最低点O时的速度大小为多少？
（2）小球运动到最右端的C点的高度为多少？
（3）如果在O点正上方的中间位置钉一钉子，小球向右运动的过程中，线碰到了钉子，那么小球运动到最右端C点的高度为多少？
设计意图 利用案例深化前面的实验，使学生真正从感性认识上升到理性认识，消除学生对探究结果的疑虑。针对第三问的情景，再找两位同学再做勇气测试，再一次深化前面的实验，进一步验证机械能守恒定律。
简要实录 根据学生得出结果引导其分析，θ角越大，cosθ越小，v就越大。也就是说把小球拉得越高，它到达最低点的速度就越大。这与学生的生活经验是一致的。再做勇气测试时，能明显看到学生表情非常从容放松。
2.拓展提升、物理建模——相信你会变通。
师 在我们以前学过的哪些物理过程或模型中，物体的机械能是守恒的？
设计意图 进一步拓展学生视野，活跃思维。让学生体会建立物理模型的重要性，促使学生升华对知识的理解。
简要实录 学生各抒己见，列举若干实例。摘录如下，沿光滑面下滑的物体、在竖直面内无摩擦阻力的圆周运动、各种忽略空气阻力的抛体运动等。教师对学生的回答表示赞赏，并进行补充。
（四）课堂小结，布置作业
课件展示 列表、列条目或画结构图，总结本节内容和方法，在小组内交流，然后班内交流。
第二部分 磨课过程
《机械能守恒定律》（人教版高中物理必修2第七章第八节）一节是我在参加2010年山东省滨州市青年教师业务大赛中的一节课。回顾整个磨课过程意犹未尽、感触颇深，现择其要点，与大家交流。
一、教学设计要讲究自主性
教学设计的过程中，需要集中集体的智慧，听取他人的意见，但整个设计必须以自己为中心，不能人云亦云。因为对于某一节课而言，你的思考比其他人都全面，你有自己课堂设计的主线，你有异于别人的教学风格，如果一味模仿别人，势必会丧失自我。在打磨这节课时，不少好心的同事提醒我，在某地听一位老师的课，感到该老师语言活泼、动作夸张，很能吸引学生，还提出了其他教学环节出彩的建议。对于同行的建议，我既没有充耳不闻，也没有照抄照搬，而是采用了保留性的听取，对有借鉴意义的建议，取其精华，对和自己教学设计、教学风格不吻合的建议，则弃之。在整个磨课的过程中，始终没有背离自己设计的探究活动的主线。
二、过程设计要讲究流畅性
（一）理顺教学环节之间的逻辑顺序
本节课的逻辑顺序是：展示自然景观、生活实例、形成感性认识——抽象模型、提出问题、引发大胆猜想——引导学生自主设计探究实验、进行试验探索——回扣本节课开始创设的情景。各个教学环节环环相扣，层层推进。
（二）删除教学过程中的琐碎提问
在播放视频之后，我原先设计的提问是：让同学们说明水这个能量的来源？在试教过程中我发现，学生的回答五花八门，有说水下落到山脚时，具有很大的动能；有说重力势能转化成动能；有说水在下落过程中，重力做正功，重力势能减小，动能增加。从下一个问题（水获得的这个能量是减少的哪种能量全部转化过来的？）的提问角度看，学生回答重力势能转化成动能最好，但学生的回答很难“到位”，其间浪费时间不少，最后教师还是要把答案往这方面靠，预设痕迹太明显。后来，我删去了这一提问，改为：水具有什么形式的能量？然后再提问：这种能量是减少的哪种能量全部转化过来的？设计的问题变得简明了，师生活动中的疙瘩也就减少了，教学进程流畅了许多。
（三）提炼教学环节之间的过渡语言
在探究动能和势能转化总能量保持不变这一环节过渡时，我设计了这样的过渡语：“同学们还记得刚才所做的探究实验吗？（让一位学生回答）好，现在我们就在已经做过的这个实验的基础上，继续来探究其他问题。”这样，既避免了下一个探究活动出现的突然性，又为后续探究活动中方案的设计埋下了伏笔。
三、亮点预设要讲究适度性
新的基础教育课程标准强调，把科学探究的开展及学生科学素养的提高作为课程改革的突破口。鉴于此，不少教师对每一个教学环节都进行了探究性设计，试图使每一个教学环节都能出彩，都有亮点。事实上，教学内容、教学时间决定了这种想法是难以实现的。
备第一稿教案时，我曾把“学生列举两种有代表性的方案”的探究预设为亮点，具体方案是：①学生猜想；②设计方案；③学生实验；④学生从多维角度评价上述实验方案（从实验便捷以及节约时间的角度看，利用单摆小球和光电门这一方案最好，从操作熟练以及现象明显的角度看，用自由下落的重物和打点计时器这一方案最好）。无论从学生思维发散的角度看，还是从探究要素完整体现的角度看，这种预设都是有亮点的。但试教情况表明，学生在这一环节花费时间太多，影响了其他探究活动的进行，因此，修改教案时，我简化了这一探究环节，利用方案一做探究实验，把实验原理和实验器材介绍给学生，让他们分组设计实验并动手操作，证明动能与重力势能可以相互转化而机械能总量保持不变。虽然这种设计亮点不及原先的方案，但亦能体现科学探究的思想，同时也保证了其他教学环节亮点的存在。
我认为，修改教案也类似于修改文章，要学会忍痛割爱。试图每个环节都有亮点，其结果很可能是每一个环节都亮不起来，甚至会影响整节课教学的流畅与完美。
四、双边活动要讲究主体性
在双边活动中如何体现学生的主体地位。说白了，就是学生能思考的教师不越俎代庖，学生能表述的教师不代其动嘴，这就要求教师设置的问题要有思考价值，问题的表述要清晰明了，问题提出后要给学生足够的思考时间，当学生遇到思维障碍时，教师不是急于和盘托出，而是要耐心地引航导渡。在机械能守恒定律得出后的深入探究环节我设计了一个双边活动，让学生分组讨论。
原先设计的问题是“只有重力或弹力做功与物体只受重力或弹力一样吗？”试教后发现，学生回答情况不好，耗时也较多。有的老师觉得在这里费时没有必要，不如由老师直接讲述，一带而过。我认为让学生主动发现规律的机会不应该放弃，于是对问题进行了分解（问题1：不计空气阻力，抛出的手榴弹或标枪在空中运动？问题2：一个物体沿光滑的斜面下滑？问题3：除重力或弹力外的其他力做功的情况下，机械能一定不守恒吗？）通过上述改进，学生的回答流畅了许多，他们主动发现了“只有重力或弹力做功”可以理解为：①只受重力或弹力；②除重力和弹力外，其他力不做功；③除重力和弹力外，其他力的总功为零等。
磨课是打造好课的必经之路，也是提高教师专业素质的有效途径。虽然路途艰辛，但教师能从中体会快乐。通过磨课，磨掉落后的教学观念，磨掉陈旧的教学方式，磨出精彩的教学生涯。