《機械能守恒定律》教學設(shè)計說明

1、機械能守恒定律教學設(shè)計本節(jié)教材分析：通過前面幾節(jié)容的學習，學生知道了重力做功會引起重力勢能的變化，彈簧的彈力做功會使彈性勢能發(fā)生變化，合外力的功將引起動能的變化。使學生對于曾經(jīng)在初中階段學過的一些定性東西逐漸找到了定量方面的聯(lián)系，對功能的認識也加深了，也萌發(fā)繼續(xù)探究下去的興趣。那么，在動能、重力勢能和彈性勢能都參與轉(zhuǎn)化的過程中，情況又將如何呢？從知識發(fā)展的線索來看，本節(jié)容，既是對前幾節(jié)容學習的總結(jié)，也是對能量守恒定律的鋪墊。通過本節(jié)容的學習，學生對功是能量變化的量度會更加深刻的理解，也是從不同角度處理理學問題提過良好的途徑。本節(jié)容是本章的重點容。通過學習，學生不難掌握機械能守恒的表達式和運用機

2、械能守恒定律求解比較簡單的問題，但對具體問題中機械能守恒條件是否滿足的判斷還有一定難度，因此，機械能守恒定律條件的理解是本節(jié)容的難點。一、教學目標知識與技能1 .知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。2 .會正確推導物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恒，理解機械能守恒定律的容，知道它的含義和適用條件。3 .在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。過程與方法1 .學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恒。2 .初步學會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。情感、態(tài)度與價值觀1 .通過能量守恒的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規(guī)律，并用來

3、解決實際問題。2 .應(yīng)用機械能守恒定律解決具體問題。二、教學重點、難點教學重點1 .掌握機械能守恒定律的推導、建立過程，理解機械能守恒定律的容。2 .在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學表達式。教學難點1 .從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機械能守恒的條件。2 .能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒，能正確分析物體系統(tǒng)所具有機械能。三、教學方法問題串教學、探究、講授、討論、練習。四、教學準備電腦、投影儀、細線、小球，帶標尺的鐵架臺、彈簧振子。五、教學過程新課導入問題1:前面我們學習了那些能量？問題2:這些能量概念是什么？表達式是什么？（學生回答并且舉例說明，教師根據(jù)學

4、生回答情況給予引導）問題3:動能、重力勢能和彈性勢能的變化是什么力做功決定呢？（讓學生進一步加深理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度）問題4:我們已學習了重力勢能、彈性勢能、動能.這些不同形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的，那么在相互轉(zhuǎn)化的過程中，他們的總量是否發(fā)生變化？這節(jié)課我們就來探究這方面的問題.新課教學一、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化師：現(xiàn)在大家看這樣幾個例子，分析各個物體在運動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況.（課件展示教材上的實例，包括自由下落的物體、沿光滑斜面向下運動的物體、豎直上拋的物體等等，這些物體最好是具體的實物，以增加學生學習的興趣，減小問題的抽象性）師：我們先來看自由落體運動的物體，自由落體運動是一種最簡單的加速

5、運動，在這個運動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況是怎樣的？生：在自由落體運動中，物體在下落的過程中速度不斷增大，動能是增加的；而隨著高度的減小，物體的重力勢能是減少的.師：在豎直上拋運動的過程中，能量的轉(zhuǎn)化情況又是怎樣的？生：豎直上拋運動可以分成兩個階段，一個是上升過程的減速階段，一個是下落過程的加速階段，下落過程的加速階段能量的變化過程和自由落體運動中能量的轉(zhuǎn)化過程是一樣的，動能增加，重力勢能減少，因為這個階段的運動實質(zhì)上就是自由落體運動.在上升過程中，物體的動能減少，重力勢能增加.師：物體沿光滑斜面上滑，在運動過程中受到幾個力，有幾個力做功，做功的情況又是怎么樣的？生：在物體沿光滑的斜面上滑時，物體受

6、到兩個力的作用，其中包括物體受到的重力和斜面對它的支持力，這兩個力中重力對物體做負功，支持力的方向始終和物體運動方向垂直，所以支持力不做功.師：在豎直上拋過程中能量的轉(zhuǎn)化情況是怎樣的？生：在豎直上拋過程中，先是物體的動能減少，重力勢能增加，然后是重力勢能減少，動能增加.師：我們下面再看這樣一個例子：（演示：如圖5.81,用細線、小球、帶有標尺的鐵架臺等做實驗.把一個小球用細線懸掛起來，把小球拉到一定高度的A點，然后放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化.我們看到，小球可以擺到跟A點等高的C點，如圖5.8-1甲.如果用尺子在某一點擋住細線，小球雖然不能擺到C點，但擺到另一側(cè)時，也能達到跟

7、A點相同的高度，如圖5.8一1乙）乙圖W師：在這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個小實驗說明了什么問題？能否找到一個守恒量？生：小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用.拉力和速度方向總垂直，對小球不做功,只有重力對小球能做功.實驗證明，小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化.在擺動過程中，小球總能回到原來的高度.可見，重力勢能和動能的總和不變.師：上面幾個例子都是說明動能和重力勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，那么動能和另外一個勢能一一彈性勢能之間白關(guān)系又是什么呢豉們看下面一個演示實驗.（實驗演示，如圖5.82,水平方向的彈簧振于.用彈簧振子演示動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化）ROC網(wǎng)囑跳

8、皿購nniiiiiinMUWMiM圖5.8-2師：在這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個小實驗說明了什么？（學生觀察演示實驗，思考問題，選出代表發(fā)表見解）生1:小球在往復運動過程中，豎直方向上受重力和桿的支持力作用，水平方向上受彈力作用.重力、支持力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有彈簧的彈力對小球能做功.生2:實驗證明，小球在往復運動過程中彈性勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化.小球在往復運動過程中總能回到原來的位置，可見，彈性勢能和動能的總和應(yīng)該不變.師：動能和重力勢能的總和或者動能和彈性勢能的總和叫做什么能量？生：動能和重力勢能和彈性勢能的總和叫做機械能.師：上述幾個例子中，

9、系統(tǒng)的機械能的變化情況是怎樣的？生：雖然動能不斷地變化，勢能也不斷地變化，它們的變化應(yīng)該存在一個規(guī)律，即總的機械能是不變的.二、機械能守恒定律師：我們來看這樣一個問題：（課件展示課本76頁圖7.83的問題，學生自主推導結(jié)論，老師巡視指導，及時解決學生可能遇到的困難.投影學生的推導過程，和其他學生一起點評）物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功.用我們學過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關(guān)系，推導出物體在A處的機械能和B處的機械能相等.師：這個問題應(yīng)該怎樣解決，結(jié)論是什么？生：推導的結(jié)果為：Ek2+Ep2=Eki+Epi,即Ei=E2.師：這個結(jié)論用文字敘述應(yīng)該是什么？生：動能和重力勢能可以相

10、互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變.師：這個結(jié)論的前提是什么？生：這個結(jié)論的前提是在只有重力做功的物體系統(tǒng).師：除了這樣一個條件之外，在只有彈力做功的系統(tǒng)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能不變.師（得出Z論）：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機械能也保持不變，這就是機械能守恒定律.（課件展示出讓學生判斷各個實例中機械能是否守恒。學生練習，并讓學生主動解釋教師適時給予引導，給出正確的評價）（投影展示課本7677頁例題，學生嘗試獨立解決這個問題，在解決問題中體會用機械能守恒定律解決問題的一般步驟）把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，擺長為L,最大傾角為。.小球

11、到達最底端的速度是多大？師：這個問題應(yīng)該怎樣分析？生：和剛才舉的例子一樣，小球在擺動過程中受到重力和細線的拉力.細線的拉力與小球的運動方向垂直，不做功，所以整個過程中只有重力做功，機械能守恒.小球在最高點只有重力勢能，沒有動能，計算小球在最高點和最低點的重力勢能的差值，根據(jù)機械能守恒定律就能得到它在最低點的動能，從而計算出在最低點的速度.師：具體的解答過程是什么？室:小球在最高點為初狀毒，如果杷最低點的重力勢能定為零.在百點的力勢皎就是/三融晨/一止她,而動第為零,即小球在景低點為末狀毒.勢能E聲=0,畫動能可以表示為=；端也運夠過程中只有重力做功.所以機械能守恒,即Eu+EhkEl+E。把各

12、個狀態(tài)下的動能、瞥能的表達式代人,可糊工J折/工楙屋由此II出5師：通過這個題目的解答，你能夠得到什么啟發(fā)呢？生1：機械能守恒定律不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便.生2:用機械能守恒定律解題，必須明確初末狀態(tài)機械能，要分析機械能守恒的條件.師：下面大家總結(jié)一下用機械能守恒定律解決問題的一般步驟.（投影學生總結(jié)的用機械能守恒定律解題的一般步驟，組織學生討論完善這個問題，形成共同的看法）（參考解題步驟）生：可以分為以下幾步進行：1 .選取研究對象一一系統(tǒng)或物體.2 .根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程.進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒.3 .恰當?shù)剡x取參考平面，確定研

13、究對象在過程的初末狀態(tài)時的機械能.4 .根據(jù)機械能守恒定律列方程，進行求解.師：它和動能定理解題的相同點是什么呢？生：這兩個定理都可以解決變力做功問題和運動軌跡是曲線的問題.它們都關(guān)心物體初末狀態(tài)的物理量.師：用動能定理和機械能守恒定律解題的不同點是什么？生：機械能守恒定律需要先判斷機械能是不是守恒，而應(yīng)用動能定理時要求要比機械能守恒定律條件要寬松得多.應(yīng)用機械能守恒定律解決問題首先要規(guī)定零勢能面，而用動能定理解決問題則不需要這一步.師：剛才同學們分析得都很好，機械能守恒定律是一個非常重要的定律，大家一定要熟練掌握它.實例探究：如圖所示，在豎直平面有一段四分之一圓弧軌道，半徑OA在水平方向，一個質(zhì)量為m的小球從頂端A點由靜止開始下滑，不計摩擦，求小球到達軌道底端B點時小球?qū)壍缐毫Φ拇笮槎嗌?？rTTT2一課堂小結(jié)（讓學生根據(jù)聽課效果給出總結(jié)，教師點評指正。板書設(shè)計機械能守恒定律1、容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)，物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。Ek=Ek2+Ep22、表達式:E產(chǎn)E2,mvjmgh212一mv,2mgh,3、適用條件：只有重力做功或彈力做功注：此處彈力高中階段特指彈簧類彈力六、教學后記繼動能定理以后，我們緊接著又開始學習用能量方法解決問題的另外一個重要的知識點，在