生產(chǎn)和生活中的機械能守恒++學歷案+ 高一下學期物理粵教版（2019）必修第二冊

《生產(chǎn)和生活中的機械能守恒》學歷案《機械能及其守恒定律之生產(chǎn)和生活中的機械能守恒學歷案》姓名：班級：學號：【主題與課時】粵教版（2019）高中物理必修第二冊第四章第七節(jié)，1課時【課標要求】1、理解機械能守恒定律，知道它的適用條件。2、能夠運用機械能守恒定律解決生產(chǎn)和生活中的簡單問題，體會物理學與生活、生產(chǎn)實際的緊密聯(lián)系?！緦W習目標】1、能準確說出機械能的組成部分，包括動能和勢能（重力勢能和彈性勢能），知道在生產(chǎn)和生活中的一些機械能的例子，就像你能輕松指出公園里的秋千在擺動時就有機械能一樣。2、理解機械能守恒定律的含義，能解釋在沒有摩擦等阻力的情況下，機械能總量保持不變，就像你能明白一個溜溜球在上下滾動過程中如果沒有摩擦力，它的機械能是不變的。3、可以判斷生產(chǎn)和生活中的某個過程是否機械能守恒，比如判斷一個從滑梯上滑下的小朋友（忽略摩擦力）機械能是否守恒。4、學會運用機械能守恒定律去計算生產(chǎn)和生活中的簡單問題，像計算從高處落下的物體到達地面時的速度這類問題?！驹u價任務】1、通過課堂提問，檢查目標1的達成情況，看你是否能說出身邊機械能的例子。2、讓你分析一些簡單的機械能守恒例子并解釋原因，以此檢測目標2。3、給出一些生產(chǎn)和生活中的情景，讓你判斷是否機械能守恒，來評價目標3。4、布置相關的計算題，根據(jù)你解題的對錯來評估目標4?！緦W習過程】一、情境導入同學們，咱們先來講一個超級有趣的事情。我上次去游樂場玩的時候，看到了一個超級大的過山車。那過山車呀，從高高的地方呼嘯而下，然后又沖上一個大坡，速度一會兒快一會兒慢，特別刺激。我就在想，這過山車的能量是怎么變化的呢？它在這個過程中有沒有什么規(guī)律呢？其實啊，這里面就涉及到我們今天要學的機械能守恒定律呢。二、任務一：認識機械能1、動能（1）咱們先來說說動能。同學們，你們有沒有跑過步呀？當你跑得飛快的時候，是不是感覺自己充滿了能量？這個能量就是動能哦。動能是和物體的速度和質量有關的。比如說，一輛大卡車和一輛小摩托車，要是它們速度一樣，那大卡車的動能肯定更大，因為它質量大呀。那誰能舉一些生活中物體具有動能的例子呢？（給學生一點時間思考和回答，然后可以補充一些例子，像飛奔的足球、滾動的石頭等）（2）我們來做一個小探究。拿一個小彈珠，在一個平滑的桌面上，從不同的高度讓它滾下，觀察它撞擊到一個小紙盒時紙盒移動的距離。你會發(fā)現(xiàn)，彈珠從越高的地方滾下，它的速度就越大，撞擊紙盒時紙盒移動得越遠，這就說明彈珠的動能和它的速度有關哦。2、勢能（1）勢能呢又分為重力勢能和彈性勢能。咱們先說說重力勢能。同學們，你們爬過山嗎？當你站在山頂?shù)臅r候，你就有很大的重力勢能。重力勢能和物體的質量還有高度有關。比如，一個大石頭在山頂和一個小石子在山頂，大石頭的重力勢能肯定更大，因為它質量大。而且，同樣的物體，在越高的地方重力勢能越大。誰能再舉些重力勢能的例子呀？（像高樓頂上的花盆、樹上的蘋果等）（2）彈性勢能呢，大家玩過彈弓嗎？當你把彈弓的皮筋拉得長長的，這個時候皮筋就有彈性勢能了。彈性勢能和物體的彈性形變程度有關。我們來做個小實驗，拿一個彈簧，在它下面掛不同重量的小物體，觀察彈簧的伸長量。你會發(fā)現(xiàn)，掛的物體越重，彈簧伸長得越多，當你放開物體的時候，彈簧彈起的高度也越高，這就說明彈性勢能和彈性形變程度有關呢。（3）那現(xiàn)在我們就知道機械能就是動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）的總和啦。誰能再舉一些機械能的例子呢？比如說，正在旋轉的摩天輪，它既有動能（因為在轉動）又有重力勢能（因為在一定高度）。三、任務二：理解機械能守恒定律1、概念講解（1）同學們，現(xiàn)在我們要深入了解一個超酷的定律——機械能守恒定律。這個定律說的是呀，在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。就像我們剛剛說的過山車，如果忽略掉軌道的摩擦力，那過山車在整個過程中它的機械能就是守恒的。當它從高處沖下來的時候，它的高度降低，重力勢能減小，但是速度增大，動能增大，重力勢能轉化成了動能；當它再沖上坡的時候，速度減小，動能減小，高度增加，動能又轉化成了重力勢能。（2）我們來看一個小動畫演示。在電腦上播放一個小球在光滑的斜面上滾動的動畫。小球從斜面頂端滾下，在這個過程中，只有重力做功。我們可以看到小球的高度不斷降低，速度不斷增大，然后再滾上另一個斜面，高度增加，速度減小，整個過程中機械能的數(shù)值（通過旁邊顯示的計算數(shù)值）始終保持不變。2、舉例分析（1）我們再來舉個生活中的例子。比如說，一個秋千。當你把秋千拉到一邊然后放開，秋千就會來回擺動。在這個過程中，如果我們忽略空氣阻力和秋千繩子與支架之間的摩擦力，那么秋千的機械能就是守恒的。當秋千蕩到最高處時，它的速度為零，動能為零，但是重力勢能最大；當秋千蕩到最低處時，它的高度最低，重力勢能最小，但是速度最大，動能最大。誰能試著用機械能守恒定律來解釋一下這個過程呢？（讓學生回答，然后給予補充和糾正）（2）再看一個例子，從高處落下的雨滴。如果我們忽略空氣阻力，雨滴在下落過程中，高度降低，重力勢能減小，速度增大，動能增大，總的機械能保持不變。那要是考慮空氣阻力呢？（引導學生思考，然后講解有空氣阻力時機械能不守恒，因為有其他力做功了）四、任務三：判斷機械能守恒1、給出情景（1）現(xiàn)在老師要給你們一些生產(chǎn)和生活中的情景，你們來判斷一下機械能是否守恒哦。第一個情景是，一個小孩從滑梯上滑下，滑梯表面很光滑。（讓學生回答，然后解釋原因：因為滑梯光滑，只有重力做功，所以機械能守恒）（2）第二個情景是，一個彈簧振子在粗糙的水平面上振動。（學生回答后解釋：因為有摩擦力做功，所以機械能不守恒）（3）第三個情景是，一個籃球被拋向空中，不考慮空氣阻力。（讓學生回答并解釋：不考慮空氣阻力時，只有重力做功，機械能守恒）2、小組討論（1）下面我們分成小組來討論一些更復雜的情景。每個小組會拿到一個情景卡片，然后討論這個情景下機械能是否守恒，并且要說出理由。比如說，一個人騎自行車在一段有起伏的道路上行駛，要考慮摩擦力。（小組討論結束后，每個小組派代表發(fā)言，然后全班一起討論和糾正）五、任務四：運用機械能守恒定律計算1、簡單計算（1）現(xiàn)在我們要開始運用機械能守恒定律來做一些簡單的計算啦。比如說，一個物體從10米高的地方自由落下，求它到達地面時的速度。首先我們知道，在這個過程中只有重力做功，機械能守恒。物體在高處時，它的機械能就是重力勢能，根據(jù)重力勢能的公式Ep＝mgh（這里的m是物體質量，g是重力加速度，h是高度），到達地面時，它的機械能就是動能，根據(jù)動能公式Ek＝1/2mv2。因為機械能守恒，所以mgh＝1/2mv2，已知h＝10米，g＝9.8m/s2，我們就可以求出v啦。（帶著學生一步一步計算）（2）再舉一個例子，一個彈性小球從2米高的地方落到一個彈簧上，彈簧被壓縮后又把小球彈起，假設彈簧的彈性勢能與小球下落高度成正比，求小球被彈起的最大高度。這個題就需要我們先分析每個過程的機械能情況，然后根據(jù)機械能守恒定律來計算。（引導學生分析，然后讓學生自己嘗試計算，最后再講解）2、拓展計算（1）對于那些學有余力的同學，我們可以做一個更有挑戰(zhàn)性的題目。有一個復雜的軌道，一個小球從軌道的一端以一定的初速度進入軌道，軌道上有不同的坡度和彎曲，還有一些摩擦因素已知的部分，求小球到達軌道另一端時的速度。這個題就需要仔細分析每個部分的機械能變化，考慮摩擦力做功的情況，然后運用機械能守恒定律的拓展公式來計算。（讓有興趣的同學課后去做這個題目）【作業(yè)與檢測】1、基礎題（1）下列關于機械能的說法正確的是（）A.在空中飛行的飛機只具有動能B.質量大的物體具有的機械能一定大C.具有彈性勢能的物體一定具有動能D.具有動能的物體可能具有重力勢能（2）一個物體從高處自由落下，在下落過程中（不考慮空氣阻力），下列說法正確的是（）A.動能減小，重力勢能增大B.動能增大，重力勢能減小C.動能不變，重力勢能減小D.動能減小，重力勢能不變2、應用題（1）一個質量為2kg的物體從5米高的地方自由落下，求它到達地面時的速度。（2）一個彈簧的彈性系數(shù)為100N/m，一個質量為1kg的物體從0.5米的高度落在彈簧上，求彈簧被壓縮的最大距離。（假設彈簧在彈性限度內(nèi)）3、拓展題（選做）一個小球在一個半圓形