人教高中物理二《機械能守恒定律》教學設計

人教高中物理二7本節(jié)教材分析：通過前面幾節(jié)內容的學習，學生明白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。使學生關于曾經在初中時期學過的一些定性東西逐步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)連續(xù)探究下去的愛好。那么，在動能、重力勢能和彈性勢能都參與轉化的過程中，情形又將如何呢？從知識進展的線索來看，本節(jié)內容，既是對前幾節(jié)內容學習的總結，也是對能量守恒定律的鋪墊。通過本節(jié)內容的學習，學生對功是能量變化的量度會更加深刻的明白得，也是從不同角度處理理學問題提過良好的途徑。本節(jié)內容是本章的重點內容。通過學習，學生不難把握機械能守恒的表達式和運用機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定還有一定難度，因此，機械能守恒定律條件的明白得是本節(jié)內容的難點。教學目標知識與技能1．明白什么是機械能，明白物體的動能和勢能能夠相互轉化。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，明白得機械能守恒定律的內容，明白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．初步學會從能量轉化和守恒的觀點來說明物理現(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，明白得和運用自然規(guī)律，并用來解決實際問題。2．應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．把握機械能守恒定律的推導、建立過程，明白得機械能守恒定律的內容。2．在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數學表達式。教學難點1．從能的轉化和功能關系動身明白得機械能守恒的條件。2．能正確判定研究對象在所經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、教學預備電腦、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？（學生回答同時舉例說明，教師依照學生回答情形給予引導）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？（讓學生進一步加深明白得功是能量轉化的量度）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能夠相互轉化的，那么在相互轉化的過程中，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化師：現(xiàn)在大伙兒看如此幾個例子，分析各個物體在運動過程中能量的轉化情形．(課件展現(xiàn)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，以增加學生學習的愛好，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運動，在那個運動過程中能量的轉化情形是如何樣的?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，能量的轉化情形又是如何樣的?生：豎直上拋運動能夠分成兩個時期，一個是上升過程的減速時期，一個是下落過程的加速時期，下落過程的加速時期能量的變化過程和自由落體運動中能量的轉化過程是一樣的，動能增加，重力勢能減少，因為那個時期的運動實質上確實是自由落體運動．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，做功的情形又是如何樣的?生：在物體沿光滑的斜面上滑時，物體受到兩個力的作用，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，因此支持力不做功．師：在豎直上拋過程中能量的轉化情形是如何樣的?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：我們下面再看如此一個例子：(演示：如圖5．8—1，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化．我們看到，小球能夠擺到跟A點等高的C點，如圖5．8—1甲．假如用尺子在某一點擋住細線，小球盡管不能擺到C點，但擺到另一側時，也能達到跟A點相同的高度，如圖5．8—1乙)師：在那個小實驗中，小球的受力情形如何?各個力的做功情形如何?那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化．在擺動過程中，小球總能回到原先的高度．可見，重力勢能和動能的總和不變．師：上面幾個例子差不多上說明動能和重力勢能之間的相互轉化，那么動能和另外一個勢能——彈性勢能之間的關系又是什么呢?我們看下面一個演示實驗．(實驗演示，如圖5．8—2，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化)師：在那個小實驗中，小球的受力情形如何?各個力的做功情形如何?那個小實驗說明了什么?(學生觀看演示實驗，摸索問題，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化．小球在往復運動過程中總能回到原先的位置，可見，彈性勢能和動能的總和應該不變．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，系統(tǒng)的機械能的變化情形是如何樣的?生：盡管動能不斷地變化，勢能也不斷地變化，它們的變化應該存在一個規(guī)律，即總的機械能是不變的．二、機械能守恒定律師：我們來看如此一個問題：(課件展現(xiàn)課本76頁圖7．8—3的問題，學生自主推導結論，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系，推導出物體在A處的機械能和B處的機械能相等．師：那個問題應該如何樣解決，結論是什么?生：推導的結果為：Ek2+EP2=Ek1+EP1，即E1=E2．師：那個結論用文字敘述應該是什么?生：動能和重力勢能能夠相互轉化，而總的機械能保持不變．師：那個結論的前提是什么?生：那個結論的前提是在只有重力做功的物體系統(tǒng)內．師：除了如此一個條件之外，在只有彈力做功的系統(tǒng)內，動能和彈性勢能能夠相互轉化，而總的機械能不變．師(得出結論)：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內，動能和彈性勢能能夠相互轉化，總的機械能也保持不變，這確實是機械能守恒定律．（課件展現(xiàn)出讓學生判定各個實例中機械能是否守恒。學生練習，并讓學生主動說明教師適時給予引導，給出正確的評判）(投影展現(xiàn)課本76—77頁例題，學生嘗試獨立解決那個問題，在解決問題中體會用機械能守恒定律解決問題的一樣步驟)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θ．小球到達最底端的速度是多大?師：那個問題應該如何樣分析?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，因此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，運算小球在最高點和最低點的重力勢能的差值，依照機械能守恒定律就能得到它在最低點的動能，從而運算出在最低點的速度．師：具體的解答過程是什么?師：通過那個題目的解答，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刻，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：下面大伙兒總結一下用機械能守恒定律解決問題的一樣步驟．(投影學生總結的用機械能守恒定律解題的一樣步驟，組織學生討論完善那個問題，形成共同的看法)(參考解題步驟)生：能夠分為以下幾步進行：1．選取研究對象——系統(tǒng)或物體．2．依照研究對象所經歷的物理過程．進行受力、做功分析，判定機械能是否守恒．3．恰當地選取參考平面，確定研究對象在過程的初末狀態(tài)時的機械能．4．依照機械能守恒定律列方程，進行求解．師：它和動能定明白得題的相同點是什么呢?生：這兩個定理都能夠解決變力做功問題和運動軌跡是曲線的問題．它們都關懷物體初末狀態(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定機械能是不是守恒，而應用動能定理時要求要比機械能守恒定律條件要寬松得多．應用機械能守恒定律解決問題第一要規(guī)定零勢能面，而用動能定明白得決問題則不需要這一步．師：剛才同學們分析得都專門好，機械能守恒定律是一個專門重要的定律，大伙兒一定要熟練把握它．實例探究：如圖所示，在豎直平面內有一段四分之一圓弧軌道，半徑OA在水平方向，一個質量為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點時小球對軌道壓力的大小為多少？[課堂小結]（讓學生依照聽課成效給出總結，教師點評指正。）[板書設計]機械能守恒定律內容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內，物體的動能和勢能能夠相互轉化，而總的機械能保持不變。表達式：適用條件：只有重力做功或彈力做功注：此處彈力高中時期特指彈簧類彈力六、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，在這一節(jié)的教