滬科版物理高一第二學(xué)期-第五章F機(jī)械能守恒定律-教案設(shè)計(jì)

1、機(jī)械能守恒定律【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1知道機(jī)械能的概念。2理解機(jī)械能守恒定律及其條件。3學(xué)會(huì)利用數(shù)學(xué)演繹的方法推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律。4學(xué)會(huì)用DIS 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。二、過程與方法1 通過對(duì)機(jī)械能守恒定律的理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)探究，感受學(xué)習(xí)和研究物理的科學(xué)方法。2 通過對(duì)機(jī)械能守恒條件的歸納，經(jīng)歷在不同的現(xiàn)象中尋找共性的研究方法。3 通過利用 DIS 實(shí)驗(yàn)探究在擺錘的運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒，認(rèn)識(shí)到 DIS 實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn) 研究的重要途徑之一。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1 通過在幾種不同運(yùn)動(dòng)的研究基礎(chǔ)上建立機(jī)械能守恒定律的過程，增強(qiáng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。2 通過自主推導(dǎo)、 DIS 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的過程

2、，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性、能動(dòng)性。3 在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問題的過程中， 體驗(yàn)學(xué)有所得的快樂， 并感悟物理與社 會(huì)生活的緊密聯(lián)系?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：理解機(jī)械能守恒定律及其條件難點(diǎn)：歸納出只有重力做功是機(jī)械能守恒的條件【教學(xué)資源】1器材：學(xué)生實(shí)驗(yàn)：機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)器、 DIS 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（光電門傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）2（高架滑車）、閱讀材料（火車站臺(tái)）【教學(xué)流程】【教學(xué)過程】（一）建立機(jī)械能的概念觀看視頻，提問討論：問題1:哪位同學(xué)曾經(jīng)做過這樣的高架滑車，請(qǐng)談?wù)勀愕母惺?。問題2:如果從能量的角度來看，在向下和向上運(yùn)動(dòng)的過程中，滑車具有的哪些能，它們 分別在發(fā)生怎樣的變化？結(jié)論一：在這類運(yùn)動(dòng)

3、中，物體因?yàn)橘|(zhì)量、速度、位置等力學(xué)量而具有的動(dòng)能、勢(shì)能統(tǒng)稱為 機(jī)械能。結(jié)論二：在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。（二）探究機(jī)械能守恒的規(guī)律請(qǐng)?jiān)倥e一些在物體運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的例子。（列在黑板上）問題1:在這些運(yùn)動(dòng)中，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，可能會(huì)遵循怎樣的規(guī)律？學(xué)生猜測(cè)：動(dòng)能與勢(shì)能的總和即機(jī)械能可能不變。1 .驗(yàn)證在一些常見運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械能是否守恒我們從較為簡單運(yùn)動(dòng)中入手，看看是否存在這樣的規(guī)律。（1）驗(yàn)證在自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒：教師示范，通過數(shù)學(xué)演繹的方法驗(yàn)證做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)過程中任意兩點(diǎn)的機(jī)械能相等。(2)驗(yàn)證在光滑斜面下滑的物體機(jī)械能是否守恒：學(xué)生

4、通過數(shù)學(xué)演繹的方法驗(yàn)證沿光滑斜面勻加速下滑的物體在運(yùn)動(dòng)過程中任意兩點(diǎn)的機(jī) 械能相等。(3)驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒DIS實(shí)驗(yàn)一：觀察擺錘擺到另一側(cè)的最高位置與開始釋放位置的高度關(guān)系。結(jié)論：擺錘在兩側(cè)最高位置時(shí)的機(jī)械能是相等的。問題：要證明擺錘在運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能總是不變的，還必須怎樣做實(shí)驗(yàn)？DIS實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證在擺錘運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能是不變的。實(shí)驗(yàn)方案：測(cè)量擺錘任意位置的速度、高度，算出擺錘經(jīng)過該位置時(shí)的動(dòng)能、重力勢(shì)能， 兩者相加算出機(jī)械能，比較不同位置的機(jī)械能，看其是否相等。(該方案在老師啟發(fā)、提問， 學(xué)生討論、交流的過程中逐步形成。)結(jié)論：擺錘在運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能守恒。問題2:是否所有

5、的運(yùn)動(dòng)中物體的機(jī)械能都是守恒的呢？(4)驗(yàn)證在粗糙斜面上勻加速下滑物體的機(jī)械能是否守恒：經(jīng)過數(shù)學(xué)演繹，發(fā)現(xiàn)在粗糙斜面上勻加速下滑物體的機(jī)械能不守恒。2 .尋找機(jī)械能守恒的條件通過對(duì)上述幾種運(yùn)動(dòng)的研究，我們發(fā)現(xiàn)， 有些運(yùn)動(dòng)機(jī)械能是守恒的，有些運(yùn)動(dòng)機(jī)械能是不 守恒的，由此我們想到機(jī)械能守恒可能是要滿足一定的條件的。 下面我們就來看看這些機(jī)械能 守恒的運(yùn)動(dòng)中，有什么共同的特征，而這些特征又恰恰是那些機(jī)械能不守恒的運(yùn)動(dòng)中不具備的。在上一節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)知道能量的變化是與力做功有關(guān)的，所以，我們可以仔細(xì)分析一下在這幾種運(yùn)動(dòng)中，物體所受力做功的情況，看看會(huì)不會(huì)有什么發(fā)現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)類型受力情況做功的力自由落體運(yùn)動(dòng)重力重力沿光滑斜向卜滑的物體重力、支持力重力擺錘的運(yùn)動(dòng)重力、繩子拉力重力沿粗糙斜面勻加速卜滑的物體重力、支持力、摩擦力重力、摩擦力我們發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械能守恒的幾種運(yùn)動(dòng)中，受力情況各不相同，但是做功情況相同，都是只 有重力做功，在機(jī)械能不守恒的運(yùn)動(dòng)中，除了重力之外，還有別的力做功。我們初步可以得出 這樣的結(jié)論：機(jī)械能守恒的條件可能是只有重力做功。如果時(shí)間允許，我們可以對(duì)更多的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仔細(xì)的