4.6 验证机械能守恒定律（表格式） 教学设计 -2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

附件： 教学设计 课程基本信息 课题 验证机械能守恒定律 课型 新授课 学科 物理 年级 高一 学段 高中 版本章节 粤教版（2019）必修第二册 教学目标 物理观念 结合验证机械能守恒定律的实验，对重物自由下落过程中机械能守恒的现象有个初步的认识，深化对能量观念的认识； 科学思维 通过蹦极运动抽象出自由落体运动模型，运用机械能守恒定律在具体的自由落体运动中推导适用方程，能根据实验结果分析得出结论，并能在误差分析的基础上提出质疑和创新实验方案。 科学探究 经历科学探究过程，根据自由落体运动模型设计实验方案验证机械能守恒定律，能规范的使用打点计时器采集运动数据，经历实验数据处理过程、误差分析过程。 科学态度与责任 通过实验探究过程，培养学生实事求是的科学态度。 教学重难点 教学重点：验证机械能守恒定律 教学难点：根据自由落体运动模型设计实验方案验证机械能守恒定律。 学情分析 经过一个学期的学习，高一学生的实验操作能力、抽象思维能力、分析问题和创新的能力有了一定的发展，但对高一学生来说，独立设计一个实验难度较大，仍需要教师的引导。学生在前一节学习过了机械能守恒定律，知道机械能守恒定律的条件，能抽象出自由落体运动模型，但对机械能守恒定律在实际情境的应用仍需教师引导。 教学准备 教师准备：课件；教学设计 学生准备：刻度尺；黑色签字笔；铅笔；课本；草稿纸；知道机械能守恒定律并能进行简单的应用。 环境与设备准备：多媒体平台课室或实验室；实验装置与器材包括重锤（带夹子）、纸带、打点计时器、交流电源、毫米刻度尺、铁架台。 教学过程 教学任务 教学内容 设计意图 创新设计（含AI应用） 复习引入：回顾机械能守恒定律的相关内容 知识回顾： 教师：在17-19世纪。多位科学家通过各自的工作逐步发现、阐述和完善了机械能守恒定律。接下来我们一起来回顾机械能守恒定律的相关知识。 机械能守恒定律的内容 在只有重力或弹力做功的系统内，动能和势能发生相互转化，而系统的机械能总量保持不变。（播放AI数字人威廉·汉密尔顿开口说出） 机械能守恒定律的表达式 Ep1+Ek1=Ep2+Ek2或ΔEp=ΔEk或ΔEA=ΔEB 3.机械能守恒定律的条件 只有重力或弹力做功 通过复习机械能守恒定律，能使学生快速提取知识，进入到本节课的课堂学习中来。用AI视频播放机械能守恒定律的内容，能迅速抓住学生眼球，使学生以高涨的热情投入课堂。 用数字人AI视频播放机械能守恒定律的内容。 验证机械能守恒定律实验设计 一、提出问题 观看蹦极视频：仔细观察蹦极过程中绳子是否有松弛、拉紧的情况？分别对应人的哪个运动阶段？ 思考与讨论：忽略空气阻力的影响，在整个蹦极过程中，运动员的机械能是否守恒？ 引导学生认识到： ①运动员刚开始下落到绳子被拉直前：只有重力做功，机械能守恒。 ②绳子被拉直后：绳子的拉力对运动员做功，机械能不守恒。 进一步提出：如何验证运动员自由下落过程中机械能是守恒的呢？ 模型建构 引导学生构建自由落体运动模型，通过自由落体运动验证机械能守恒定律。 设计实验方案 通过以下问题，引导学生设计用自由落体运动模型验证机械能守恒定律： 1.如何得到重物下落的机械能？需要记录哪些信息？ 2.需要测量哪些物理量？需要哪些器材？ 3. 是否需要测量物体的质量呢？ 4.这些物理量应该满足什么关系才能验证机械能守恒？ 通过以上问题的引导，学生已有了初步的实验方案，接下来让学生分享自己的实验方案，并对比。 方案一：器材有电火花计时器、220V交流电源、重锤、纸带、铁架台、夹子；通过纸带记录重物自由下落的信息，计算重力势能的减小量和动能增加量。 方案二：光电计时器、220V电源、两个光电门，一个小钢球。间隔一定距离，固定光电门1、光电门2，测量光电 ... ...