机械能守恒定律教案.pdf

《机械能守恒定律教案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械能守恒定律教案.pdf（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机械能守恒定律教案【教学目标】知识目标：1、知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。2、理解机械能守恒定律的内容。3、在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。能力目标：1、学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；2、初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。德育目标：通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。【教学重点】1、理解机械能守恒定律的内容。2、在具体问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。【教学难点】1、从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。2、能正确判断研究对象在所经历

2、的过程中机械能是否守恒。【教学过程】一、复习提问 本章中我们学习了哪几种形式的能？它们各是如何定义的？它们的大小各由什么决定？动能定理的内容和表达式是什么？重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系？学生回答：本章我们学习了以下几种能：动能、重力势能、弹性势能。动能定理的内容是：物体所受合外力所做的功等于物体动能的改变，即：重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为：重力做正功时，重力势能减少，且减少的重力势能等于重力做的功相反，重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。教师总结：同学们要注意动能定理中动能的变化量是末动能减去初动能，而重力做功与重力势能改变之间关系式中

3、初位置的重力势能与末位置重力势能的差。引入：动能、重力势能、弹性势能属于力学范畴，统称为机械能，本节课我们就来研究有关机械能的问题。二、课题引入（情景引入）（利用二个实验情景导入课题）请同学们根据题目提供的情景，描述它们的动能、势 能是如何变化和转化的？以及力对物体做功的情况？（分别找二位同学，并注意给学生留出思考的时间）（1）弹性小球自由下落，接触地面后又向上弹起。（2）一被拉伸轻弹簧一端固定，另一端系一小球在光滑水平面上由静止释放，在弹簧恢复原长的过程中。根据实验情景分析完成下表：实验 1 运动情况 下落 上升 动能变化情况 势能变化情况 能量转化情况 力做功情况 实验 2 能量转化情况

4、力做功情况 师：从以上几个问题的分析可以看出，在只有重力做功或弹力做功时，动能和势能相互 转化，在变化中有什么规律？猜想一下两者之间存在着什么样的数量关系？如果我们定义（板书）运动中任一时刻，动能和重力势能之和叫物体具有的机械能，那么物体各个时刻的 机械能总量又会是什么关系？（说明：建立具体情景，学生有了思维的依托，在此基础上，进行知识的正向迁移，并为学生的猜想提供了依据，激励起学生的学习兴趣和强烈求知欲教师总结猜想情况）三、讲授新课（一）机械能守恒定律的推导：1、用多媒体出示两道思考题：思考题 一：如图 1 所示，一个质量为 m 的物体自由下落，经过高度为 h1的 A 点时速度为 v1，下落

5、到高度 h2为的 B 点时速度为 v2，试写出物体在 A 点时的机械能和在 B 点时的机械能，并对这二点机械能之间的数量关系进行探究。思考题二：如图 2 所示，一个质量为 m 的物体做平抛运动，经过高度为 h1的 A 点时速度为 v1，经过高度为 h2的 B 点时速度为 v2，试写出物体在 A 点时的机械能和在 B 点时的机械能，并对这二点机械能之间的数量关系进行探究。2、把学生分为二小组，一组做思考题一，另一组做思考题二，并进行小组赛。3、教师对首先做完的小组进行激励评价，并抽有代表性的解答方案进行现场评点。机械能守恒定律的推导过程：解：A 点的机械能等于 B 点的机械能等于 由于物体做自由

6、落体运动和平抛运动，都是只受重力作用，且重力做正功，据动能定理得：又据重力做功与重力势能的关系得到：（可以设计成表格给基础较差的同学适当的提示）始、未状态机械能（以地面作为零势能参考面）A 处机械能表达式 B 处机械能表达式 EA EB 据动能定理得 A 到 B 过程重力做功：WG 由重力做功与重力势能改变的关系得：WG 由上述两式得到：A、B 两处机械能的关系：结 论 学生讨论：上述两个表达式说明了什么？讨论后学生回答。学生甲：在表达式中等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多

7、少。学生乙：对于表达式，等号左边是物体在末位置时的机械能，等号右边是物体在初位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和，即总的机械能保持不变。师总结：同学们对上述两个表达式的含义理解得很好，我们分别用 EK1和 EK2表示物体的初动能和末动能，用 EP1和 EP2分别表示物体在初位置的重力势能和末位置的重力势能，则得到：EK1+EP1=EK2+EP2，也就是初位置的机械能等于末位置的机械能，即机械能是守恒的。（二）机械能守恒的条件：师：上边我们通过推导得到了机械能是守恒的这一结论，下边同学们思考：在推导中，我们是以物体做自由落体和做平抛运动为例进行的，请问：上述二种运动有什么相同和不同之处？生：

8、相同点是在上述两种运动中物体只受重力作用；不同之处是物体运动的路线不同，自由落体运动是直线运动，而平抛运动是曲线运动。从上述两种运动中，你能猜想一下：机械能在什么情况下守恒？生：物体只受重力作用。学生还可能答：物体在运动中，只有重力做功，针对上述两种答案，师生评析后总结。教师总结：通过上述分析，我们得到：在只有重力做功的情况下，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，这个结论叫机械能守恒定律。板书：机械能守恒定律 条件：只有重力做功。结论：机械能的总量保持不变。补充讨论：（多媒体展示讨论题目）师：所谓的只有重力做功与物体只受重力有什么不同。学生：所谓的只有重力做功，包括两种情

9、况：第一种情况：物体只受重力，不受其他的力。第二种情况：物体除重力外还受其他的力，但其他力不做功。而物体只受重力仅包括一种情形。师：放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，在这个过程中，能量是如何转化的？类比地，你能得到在这个过程中机械能守恒的条件吗？学生答：在小球被弹簧弹出的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。师：所谓只有弹力做功，包括哪几种情况？学生：包括以下两种情况：第一种情况：物体只受弹力作用，不受其他的力；第二种情况：物体除受弹力外还受其他的力，但其他的力不做功。【演示实验】上边我们通过推导得到了在只有重力

10、或弹力做功的条件下，物体的机械能守恒，下边我们来做一个实验：介绍实验装置如图所示：做法：a、把球拉到 A 点，然后放开，观察小球摆动到右侧时的位置和位置 A 间的关系。b、把球同样拉到 A 点，在 O 点用尺子挡一下观察小球摆动到右侧时的位置，并比较该位置和释放点 A 之间的关系。通过观察到的现象，分析后你得到什么结论？学生总结现象 学生甲：在做法 a 中，小球可以摆到跟释放点 A 高度相同的 C 点；在做法 b 中，小球仍可以到达跟释放点 A 高度相同的 C点。学生乙：在做法 a 中，小球可以摆到跟释放点 A 高度几乎相同的 C 点，在做法 b 中，小球可以到达跟释放点 A 点高度几乎相同的

11、 C点。针对上述结论展开讨论后得到：如果不考虑阻力作用，即物体只受到重力作用时，学生甲的结论正确；如果考虑空气阻力作用，学生乙的结论正确。教师总结：在本实验中，我们对空气的阻力一般不考虑，因为阻力太小，对结果影响不大。得到结论：物体在不受任何介质阻力，只有重力做功（只发生重力势能与动能的转化）或只有系统内部的弹力做功（只发生弹性势能与动能的转化）时,系统的机械能守恒。【例题】（出示如图 3 所示的投影片）如图所示，把一块质量是 3.0kg 的石头，从 20m 高处的山崖上以 30角、5.0ms 的速度朝斜上方抛出求石头落地时速度的大小（空气阻力不计）师：石头从抛出到落地机械能是否守恒？生：守恒

12、因为只受重力 师：对于不同的抛体运动在不考虑空气阻力时，都是只有重力做功，机械能守恒如何 写出表达式？生：得：师：本题中石头落地时速度的大小与哪些量有关系，与哪些量无关系？为什么？生：与石块抛出时的高度及抛出的速度有关，由于机械能守恒，表达式决定了落地速度大小与质量无关，机械能是标量，所以也与抛射角无关。【板书与小结】机械能守恒定律 1、动能和势能统称为机械能。2、机械能守恒定律：在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能相互转化，但机械能的总量保持不变。在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机械能的总量保持不变。表达式：四、课堂反馈练习 1、P130（1）题 2、一个物体从地面竖直上抛，不计空气阻力，上升的最大高度为 h若上升到高度为 h2，则其速度大小为：（）A.gh B.gh2 C.D.3、一个人站在阳台上，以相同的速率 v0分别把三个球竖直向下抛出、竖直向上抛出、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率：（）A上抛最大 B下抛最大 C平抛最大 D三球一样大 五、布置作业 1、课本第 130 页第（2）题 2、某人以速度 v04ms，将质量为 m 的小球抛出小球落地时的速度为 8ms，求小球刚被抛出时的高度（g10ms2）