交给学生一把“自学、探究”的金钥匙
交给学生一把“自学、探究”的金钥匙
──“机械能守恒定律”课堂实录【教学内容】
高一《物理》第一册第七章第六节“机械能守恒定律”。
【教学过程】
一、创设情境，提出问题
这是一节多媒体辅助教学课。教师首先让学生观看两个实际的动画演示：
1.打桩机重锤下落的情况。
2.公园里“过山车”翻滚的镜头。（加上配音，使学生很快进入了学习的状态，让演示镜头定格到两个静止的抽象的画面，如下图所示。）
（忽视摩擦和空气阻力作用）提出本节课要探究的两个问题：（用投影仪投影出来）
问题一：（1）重锤在自由下落过程中有哪些力做功?（任选a、b两个位置）。（2）减少的重力势能转化成了什么能量，动能增加了多少?（3）根据重力做功与重力势能的关系以及动能定理可以得出什么结论?
问题二：（1）为了确保“过山车”安全翻滚，至少要满足什么条件?（忽视摩擦阻力）（2）假设你是“过山车”的设计者，设计中应考虑哪些主要因素?
问题一是属于利用旧知识迁移推导机械能守恒定律的问题；问题二是利用学到的新知识分析解决实际问题。由于问题来源于生活实际，一下子激发了学生学习的欲望和兴趣，马上就有学生议论开了。
二、学生自学，分组进行探究
学生按学习小组（4～6人为一组），先看书自学，然后对教师提出的两个问题展开了热烈的讨论，并要求把自己小组的探究的结果和思路记录下来，用于同组间互相交流。教师一边巡查，一边加入到同学们的讨论中。这一过程大约用了10分钟左右，就有小组的同学迫不及待地要发表自己小组的意见了。
三、展示小组探究的成果，再次探究和实证
（一）问题一的探究学习活动
师：重锤在下落过程中只有重力做功吗?
生：只有重力做功。
师：为什么?
生：重锤是受重力自由下落，忽略空气阻力。
师：第二个问题，重力势能变化了多少?
生：δep=mgh2-mgh1。
师：重力势能变化跟重力做功有什么关系?请其他同学补充。
生：wg=-δep，wg=mgh1-mgh2
师：注意这里是h1在前，h2在后。第三个问题，减少的重力势能转化成了什么能量?哪个小组回答?
生：转化成了动能。
师：为什么?
生：重锤下落时速度越来越大，高度越来越小。
（通过这样把知识设计为程序式的问题，由学生自学，很顺利地把机械能守恒定律推导出来了。把学生自学与教师作用结合起来，补充了教材“文本”显现方式的不足。）
（二）问题二的探究学习活动
师：哪个小组把你们小组探究解决的方法交上来展现给同学们看?
（很快有几个组的同学都举起手。教师指定一个组，引导学生用实物投影仪，投影到幕上： 。）
师：请问这个小组同学，你们是怎样思考的？给同学们讲讲。
生：过山车要安全翻滚通过圆的最高点时要满足两个条件。一是机械能守恒，二要做匀速圆周运动条件。
师：其他小组同学是不是这样考虑的?这个推导对吗?请其他同学补充。
生：第二个式子错了，应该是n+mg=mv2/r。
师：刚才小组同学为什么会错?
生：过山车是在内则轨道翻滚而不是在外侧轨道翻滚。
师：至少要满足什么条件是什么意思?
生：在最高点速度最小，n=0。
师：从上面两个式子可以推导出，对吗?
生： ，实际上有摩擦阻力。
（接着教师用动画演示过山车翻滚时要满足的条件，加强学生对问题真实情况了解。）
师：如果你是过山车设计者应考虑哪些主要因素？是否把车拖得既高、刺激，又安全?
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