（五）教学过程

1 、引入课题：引导学生回忆已学过的力学知识——匀变速直线运动规律，单摆等，回忆用过的相关仪器。
    2 、科学探究过程
    2 . 1 、提出问题
同学们在荡秋千的过程中，能量怎样变化？大家回答动能和重力势能相互转化。那么，在此过程中，忽略阻力，当只有重力做功时，人的机械能总量怎样变化？
    2 . 2 、猜想和假设
    学生回忆荡秋千的过程，相互议论并推测结果。有的学生认为荡秋千时，秋千上升的高度逐渐降低，最后停下来，因此总机械能逐渐减小；有的学生说秋千在不同的高度，摆动的快慢不同，故机械能变化，且机械能的大小与高度有关；还有学生分析，荡秋千的最大高度逐渐降低，是因为人受到阻力，若忽略阻力，只有重力做功，人的机械能守恒。众说纷纭，教师提出，这节课就让学生科学探究只有重力做功时，物体的机械能总量如何变化。
    2 . 3 、制定计划与设计实验

学生分析出实验需测量的物理量有三个：高度、速度和质量，这样就可定量研究机械能的变化。教师发动学生来讨论解决这些问题的方法，并要求每组至少设计出一种实验方案，每种方案有仪器和操作步骤等，然后分组介绍交流，然后筛选出比较好的方案。

其中比较好的方案有以下四种：
( l ）器材：秒表、皮卷尺、天平、重物

操作：测出重物的质量，让它从某一高度处自由下落，测出下落的高度h ，及时间t ，求出落到地面的速度v =gt ，从而探究 ，是否等于mgh 。
    ( 2 ）器材：秒表、皮卷尺、天平、滑块、斜面

操作：测出滑块的质量，让它从光滑斜面下滑，记录下从顶端下滑到底端的时间t ，再测出斜面的高度h 和长度l ，求出末速度v ，探究机械能是否守恒。
    ( 3 ）器材：秒表、皮卷尺、铅球
    操作：在高h 处水平抛出一个铅球，记下铅球落地所需时间t ；测出下落的高度h 和水平前进的距离S ，计算出初速度和末速度，探究初机械能和末机械能是否相等。
    ( 4 ）器材：自由落下的重物和打点计时器，见图1

操作：纸带上两点之间的距离等于重物下落的高度，选定几个计数点，测出他们之间的距离和重物在各点的速度，探究机械能是否守恒。教师让学生思考能否设计出更精确易行的实验方案，学生经过阅读课本和老师的启发，得出了第五种实验方案。( 5 ）单摆和DlS 装置：见图2
    将DIS （数字化信息系统）装置中的光电门先后放在A 、B 、C 、D 各点，测出各点的速度v ，再测出各点对点D 的高度。运用所得数据探究：单摆的机械能是否守恒。学生都认为利用DlS 装置可以有效的增进实验教学效果，借助计算机采集，处理数据，可以简化实验步骤。
    2 . 4 进行实验与收集数据
    因受时间限制，每组选取一种方案分组实验（有的组可在室外）操作，通过观察收集实验数据，把测量数据填入下表。

教师巡视时发现，有很多学生仅在草稿纸上随意写上几个记录数据，没有设计表格。

2 . 5 分析数据，得出结论

部分学生在实验中发现：物体减小的重力势能总是大于增加的动能，让学生分析实验误差的来源。师生交流讨论后，得出原因：物体在下落过程中存在着阻力的作用，物体克服阻力做功要损失一部分机械能。在忽略阻力作用的情况下，得出了机械能守恒定律：只有重力做功时，物体的动能和势能可以互相转化，但机械能的总量不变。

2 . 6 评估

为什么有些学生的假设与探究结果不符？学生分析后，懂得了机械能“守恒”的条件是：只有重力做功。回顾以上操作，看看有什么不妥的地方：要不要测出物体的质量？学生进行数据处理时，发现不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量其质量。部分学生做了无用功，因为制定方案时没有认真分析。实验操作时怎样减小实验误差？采用前三种方案的同学，测时间和长度时，采取了多次测量取平均值的方法。用打点计时器的同学认为使误差最小的关键是：一是保证纸带无初速释放，二是先接通电源，再释放纸带，三是要减小摩擦力：用密度较大的重锤以减小空气对纸带的阻力，且打点计时器应竖直架稳固定，纸带竖直拿高以减小限位孔对纸带的阻力，复写纸应放在纸带的上面使振针间接接触纸带，以减小振针对纸带的阻力。按哪种方案进行实验，误差最小？学生们在交流中发现用DlS 装置提高了实验的准确性，误差最小。既然科学探究实验中运用DlS 装置，比传统实验方法有很大的优越性，若利用计算机辅助，能否改进前四种方案？学生积极思考，在班里展开开放式讨论，形成了新的探究方案。如有的学生提出可用运动传感器、数据采集器与图形计算器相结合，来探究球上升下降过程中机械能的变化。第四种方案中可用计算机处理数据。 2 . 7 交流与合作
    各个小组把实验的过程和结果写成实验报告，并分别在班上报告其实验结果。这时教师对没有设计表格的学生，特别设计一栏：记录方式，并对学生进行一丝不苟的科学态度教育。在进行交流时要求能准确表述自己的观点，并认真倾听别人的意见，把合理因素尽量吸收到自己的方案中，完善和改进自己的探究方案。科学探究时，为使各个环节顺利完成或得到优化，必须发挥探究小组的整体力量，因此科学探究培养了学生的合作精神。
    教学反思：
    在本节课的科学探究过程中，教师不再是满堂灌，而是只进行适当的思维点拨，改变了传统的接受式学习方式，学生自主探究得出机械能守恒定律。通过科学探究，学生的思考与推理、实际操作、交流和合作等能力都有了提高。特别是学生看到运用DlS装置的实验方法的确很好时，心里异常高兴，学习热情空前高涨；学生在愉快的环境中产生了对物理的兴趣，这正是我们所希望的。但同时，由于课堂教学时间有限，新一轮的探究过程没有展开，该课题的科学探究没有深入进行，只能有待于学生在课余时间进行，导致了结尾匆忙。而且在探究过程中，出现了小组内个别能干的学生全部承包的情况。因此我们在以后的教学中需要不断地改进，能更完善、合理地进行教学设计，使课堂安排节奏更连贯，从而能更有效地控制和把握时间。

参考文献：
[1] 束炳如、何润伟.普通高中课程标准实验教科书《物理2 》 [S] ．上海科技教育出版社，2004

[2]廖伯琴．《物理探究式教学设计与案例分析》[M]．北京：高等教育出版社，2003