2022年机械能及其守恒定律导学案 .pdf
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1、第一节追寻守恒量教案目标:1、了解势能、动能的概念2、初步建立机械能守恒和能量守恒的思想3、通过守恒观点的建立使学生树立科学的世界观教案重难点:通过对具体事例的分析建立守恒的思想教具:单摆,玻璃棒若干根。教案过程:引入 :问题:在一个大热天,小强和小明呆在小强家里玩游戏,两人热得是满头大汗,可小强家里没有空调,怎么办呢?最后还是小明反应快,他对小强说:“ 你家不是有冰箱吗,咱们把冰箱的门开着,不就可以降温了吗!” 于是,他们把门窗关好,把冰箱门开着,他们能达到预期的效果吗?新课 :一关于理想实验问题:伽利略的理想实验的内容?小球怎样运动的?为什么这样运动?(从力的角度)内容:如图所示,让小球从
2、斜面由静止开始滚下,小球将滚上斜面,如果没有摩擦,小球将滚到与斜面等高的地方。解释:当小球在斜面1 上向下滚时,重力沿斜面向下的分力使小球做加速运动,小球的速度越来越大;当小球滚上斜面2 时,重力沿斜面向下的分力使小球做减速运动,小球的速度越来越小。但从动力学的角度不能解释小球为什么会到达与斜面1 上等高的地方,不会高也不会低。事实上,这一特点说明小球在运动的过程中,有一个量是不变的,即守恒的。这个量就是能量或能。二两种形式的能1相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。(重力势能、弹性势能)2物体由于运动而具有的能量叫做动能。解释:当小球被抬高时,它获得了一定量的重力势能,随着小球向下运
3、动,它的重力势能逐渐减少,但它的速度逐渐增大,即它的动能逐渐增加;当小球沿着斜面2 向上运动时,过程与在斜面上相反。讨论:小球要达到与斜面1 等高的地方,必须满足什么条件?提示:( 1)小球在初始位置的重力势能与小球到达底端时的动能具有什么关系?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页(2)小球在其它位置的能量与小球在初始位置的重力势能有什么关系?如果没有摩擦,小球向下运动时,重力势能向动能转化,小球在斜面底端的动能等于小球在初始位置时的重力势能,当小球向上运动时,动能向重力势能转化,小球上升到最高位置时的重力势能与底端
4、时的动能相等,所以小球一定上升到与斜面1 等高的地方。事实上,小球在任何位置的动能与重力势能之和都相等,即机械能守恒。三拓展让学生列举生活现象并加以讨论。秋千(单摆),过山车,钻木取火,电炉丝通电发热,植物的光合作用,以及解释开头提出的问题。把守恒的观点推广到多个物体和其它形式的能。52功知识与技能:1知道功的定义及做功的两个因素。2知道功的一般公式。3理解正功和负功的意义。4学会总功的计算。过程与方法:1理解功的一般公式的推导过程(力做功的等效思想),搞清楚为什么要把力进行正交分解,将位移进行进行正交分解可以吗?提高学生逻辑思维的能力2理解求总功可以通过求合力来求、也可以通过先求各个分力的功
5、再求其代数和,并比较其优劣情感与价值观:理性而全面思考问题,培养学生的严谨的科学态度教案重难点:功的一般公式的推导;正功和负功教案过程:问题 1:投影展示并提问什么力如何使物体什么能发生变化?手推小车瀑布水轮机钻石取火飞机升空问题 2:回忆并讨论初中阶段对功是如何定义的?说说力对物体做功的条件。Fs甲Fs乙精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页问题 3:若力的方向与物体发生位移(初中讲是路程)方向有一定的夹角为,力对物体做的功如何求呢?问题 4:对丙 -1,为什么可以将F 进行分解,为什么要这样正交分解?(等效且F2做
6、的功为零,有利于简化),得出的结论如何?问题 5:可以将s 按丙 -2 进行正交分解吗?(可以)这样做有什么好处?(等效、方便、简化),得出的结论如何?与比较问题4 说明了什么?(殊途同归)问题 6:对功的一般公式WFScos是如何理解的?(功是标量、过程量;F 一般为 恒力 ,可以是某一个力也可以是几个力的合力 ,但要求这个合力也是恒力, 若作用力是变力,千万不能用;S 为力F 作用时物体所发生的位移,不一定是力的方向上的位移;是 F 与 S的夹角;要计算功只要找恒力F、S和就可以了,不必计较物体的做怎样的运动)例 1:请找出计算功中的(的理解很重要,细节决定成败)例 2:某足球运动员用20
7、0N 的力把质量为1 的球踢出去,球滚动了50m 停下来, g 取10m/s2,则该运动员踢球做的功为多少?(注意学生会乱套公式,提醒学生怎样正确理解、运用功的一般公式)问题 7:在用功的一般公式力对物体做功时,你发现了W有正负了吗?怎么认识?若力对物体做功是负的,说明功的方向与运动方向或位移方向向反吗?(当 90时, cos 0,W0,力做正功,力为动力;当90时, cos 0,W0,力不做功;当90 180时, cos 0,W 0,力做负功,力为阻力。力做负功也可以说成物体克服力做正功。) 问题 8:若力对物体做功是负的,说明功的方向与运动方向或位移方向向反吗?说明什么?FS30F S 1
8、5030SFs丙F s丙-1F F1 F2 s丙-2F s2s1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页(功是标量)那么这个负是什么意义?(力为阻力,说明能量的转化方向是物体向外转化)问题 9:一个物体受到的力往往不是一个,而且往往有许多力对物体做功,那么如何求几个力对物体做的合功?(先求各个力分别对物体所做功,再求其代数和;先求出合外力,再求合外力做的功。)例 3:如图所示,质量为m=1Kg 的小物体,从长为5m 倾角为 37的斜面顶端静止释放,小物体与斜面间动摩擦因数为m=0.5,则在小物体从静止释放直至斜面底端的过
9、程中。求:小物体所受外力做的总功为多少?例 4:将质量为m 的物体竖直向上抛出,上升的最大高度为h,运动过程中空气对物体的阻力大小恒为f,则在物体从抛出直至落回到抛出点的过程中,重力对物体所做的功为,空气阻力对物体所做的功为,整个过程中外力对物体做的总功为。作业 :教材 P62、3、4五、重力势能教案目标知识目标1、理解重力热能的概念,会用重力势的定义进行计算。2、理解重力势能的变化和重力做功的关系,知道重力做功与路径无关。3、知道重力势能的相对性。4、了解弹性势能。能力目标1、根据功和能的关系,推导出重力势能的表达式;2、学会从功和能的关系上解释和分析物理形象。德育目标渗透从对生活中有关物理
10、现象的观察,得到物理结论的方法,激发和培养学生探索自然规律的兴趣。教案重点重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。教案难点重力势能的系统性和相对性教案方法实验观察法、分析归纳法、讲练法教案用具铁球(大小、质量均不同的两个)、透明玻璃容器、沙子、投影片37m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页课时安排1 课时教学步骤导入新课打桩机的重锤从高处落下时,可以把水泥打进地里,为什么?学生:因为重锤具有重力势能。教师那么什么是重力势能?学生:物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。演示实验:在一个透明的玻璃容器内装上
11、沙子。实验一:用一个铁球从不同高度释放,观察铁球落在沙子中的深度。实验二:用大小不同的两铁球从同一高度释放,观察铁球落在沙子中的深度。学生回答观察的现象:在实验一中,铁球的释放高度越大,铁球落在沙子中的深度越大。在实验二中,质量大的铁球落在沙子中的深度越大。教师:通过上述演示,我们可以定性得到:重力势能跟物体的质量和高度都有关系,且物体的质量越大,高度越大,重力势能就越大。引入:那么,怎样定时地表示重力势能呢?板书课题:重力势能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页(一)重力势能:1、教师举例:把一个质量为m 的物体竖
12、直向上抛出,在它上升和下落的过程中,重力分别做什么功?重力势能如何变化?学生:上升过程中,物体克服重力做功(重力做负功),物体的重力势能增大。下落过程中,重力做正功,重力势能减小。教师:我们前边学过了功和能之间的关系,我们知道力对物体做了多少功,物体的能量就将变化多少,那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?学生:重力所做的功等于物体的重力势能的变化。2、上边我们定性分析了重力所做的功等于物体重力势能的变化,下边我们再来分析一个例子:用投影片出示问题:质量为 m的物体从高度为h1的 A 点下落到高度为h2的 B点,重力所做的功为多少?学生求解得到:重力所做的功为:WG=m
13、g h=mg(h1- h2) 教师:前边我们结合功和能的关系分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化,而我们经过推导又得到重力所做的功等于mgh 这个量的变化,所以在物理学中就用mgh这个式子来表示物体的重力势能。板书: EP=mgh )()/(/)()(22mhsmgkgmJEp米物体的高度秒米物体的重力加速度千克物体的质量焦物体的重力势能单位表示单位表示单位表示单位表示推导重力势能的单位:.,11/12并把上述板书补充完整重力势能的单位是焦耳JNmmsmkgJ 重力势能是标量。3、据重力做功与重力势能变化之间的关系进行讨论:教师:我们用EP1=mgh1来表示物体在初位置的重力势能,用EP
14、2=mgh2来表示物体在末位置的重力势能,则WG= EP1 -EP2学生讨论得到:当物体由高处向低处运动时,h1 h2,WG0 , EP1EP2当物体由低处向高处运动时,h1 h2,WG0 , EP1EP2教师总结:重力做正功时,重力势能减少,减少的重力势能等于重力所做的功。物体克服重力做功(重力做负功时,重力势能增加,增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。4、讨论:如图所示,物体从高为h1处运动到高为处时,运动的路径有无数条,讨论在这此运动过程中,重力所做的功是否相同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页巩固训练
15、1、关于重力做功和物体的重力势能,下列说法正确的是:A、当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少;B、物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加;C、地球上物体一个物体的重力势能都有一个确定值;D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。2、物体在运动过程中,克服重力做功为50J,则:A、重力做功为50J;B、物体的重力势能一定增加了50J;C、物体的动能一定减少50J;D、重力做了50J 的负功。3、以 40m/s 的初速度竖直向上抛出一个物体,经过t 秒后,物体的重力势能是动能的3 倍, g=10m/s2,则 t 的大小为:A、2 秒; B 、3 秒; C 、4 秒; D 、5 秒。小结本
16、节课我们学习了:1、势能由物体间的相互作用而产生,由它们的相对位置而决定。2、势能是标量,单位是焦耳。3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关,只跟物体运动的始末位置有关,重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。4、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的,一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。业练习五板书设计势能(一)重力势能1、物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。2、重力势能是标量,是状态量。单位:焦(J)3、重力势能是物体和地球共有的,常称为物体的重力势能。4、重力势能是具有相对性(相对于参考平面)5、重力做功与路径无关,与初、末位置有关。(二)弹性势能1、发生弹
17、性形变的物体在恢复原状时能够对外做功,物体具有能量,这种能量叫弹性势能。2、弹性势能与形变大小有关。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页第七课时机械能守恒定律的应用【教案目标】【知识目标】1知道应用机械能守恒定律解题的步骤以及用该定律解题的优点,会用机械能守恒定律解决简单的问题;2能判断具体问题中物体系统的机械能是否守恒,明确应用机械能守恒定律分析问题的注意点;3掌握用机械能守恒定律和动能定理、动量守恒定律综合解题的方法。【能力目标】1针对具体的物理现象和问题,正确应用机械能守恒定律;2掌握解决力学问题的思维程序,学
18、会解决力学综合问题的方法。【教案目标】德育目标1通过解决实际问题,培养认真仔细有序的分析习惯;2具体问题具体分析,提高思维的客观性和准确性。【教案重点】机械能守恒定律的应用【教案难点】正确判断对象在研究过程中机械能是否守恒,在应用时能找准始、末状态的机械能。【教案方法】自学讨论与讲练结合。【教案过程】导入新课上节课我们学习了机械能守恒定律,知道在只有重力做功的情形下,物体的动能和重力势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变;在只有弹簧弹力做功的情形下,物体的动能和弹性势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。本节课我们来学习机械能守恒定律的应用。新课教案一应用机械能守恒定律解题步骤【例题1】一
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- 2022年机械能及其守恒定律导学案 2022 机械能 及其 守恒定律 导学案
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