§7.8機(jī)械能守恒定律教案.doc

7.8 機(jī)械能守恒定律一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1、知道什么是機(jī)械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。2、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。3、在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式。（二）過程與方法1、學(xué)會在具體的問題中判定物體的機(jī)械能是否守恒；2、初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀通過能量守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來解決實(shí)際問題。二、教學(xué)重點(diǎn)1、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。2、在具體問題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。三、教學(xué)難點(diǎn)1、從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)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(jī)械能是否守恒。四、教學(xué)過程1、復(fù)習(xí)提問迪斯尼樂園的過山車情景，請問：“一輛滑車在下滑過程中，既然沒有什么動力，為什么每次總能如此準(zhǔn)確的完成一連串有驚無險(xiǎn)的動作呢？”知識回顧本章中我們學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能？它們各是如何定義的？它們的大小各由什么決定？動能定理的內(nèi)容和表達(dá)式是什么？重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關(guān)系？學(xué)生回答：本章我們學(xué)習(xí)了以下幾種能：動能、重力勢能、彈性勢能。動能定理的內(nèi)容是：物體所受合外力所做的功等于物體動能的改變，即：重力所做的功和物體重力勢能之間變化的關(guān)系為： 重力做正功時(shí)，重力勢能減少，且減少的重力勢能等于重力做的功相反，重力做負(fù)功，重力勢能增加，增加的重力勢能等于克服重力所做的功。教師總結(jié)：同學(xué)們要注意動能定理中動能的變化量是末動能減去初動能，而重力做功與重力勢能改變之間關(guān)系式中初位置的重力勢能與末位置重力勢能的差。引入：動能、重力勢能、彈性勢能屬于力學(xué)范疇，統(tǒng)稱為機(jī)械能，本節(jié)課我們就來研究有關(guān)機(jī)械能的問題。2、課題引入（情景引入） 根據(jù)上海明珠線的車長設(shè)計(jì)提出問題，為什么如此設(shè)計(jì)車站？分析動、勢能的變化（分別找二位同學(xué)，并注意給學(xué)生留出思考的時(shí)間）根據(jù)情景分析完成結(jié)論： 師：從以上幾個(gè)問題的分析可以看出，在只有重力做功或彈力做功時(shí)，動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，在變化中有什么規(guī)律？猜想一下兩者之間存在著什么樣的數(shù)量關(guān)系？如果我們定義（板書）運(yùn)動中任一時(shí)刻，動能和重力勢能之和叫物體具有的機(jī)械能，那么物體各個(gè)時(shí)刻的機(jī)械能總量又會是什么關(guān)系？ （說明：建立具體情景，學(xué)生有了思維的依托，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行知識的正向遷移，并為學(xué)生的猜想提供了依據(jù)，激勵(lì)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈求知欲教師總結(jié)猜想情況）3、講授新課（一）機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)：1、用多媒體出示兩道思考題：思考題一：如圖1所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體自由下落，經(jīng)過高度為h1的A點(diǎn)時(shí)速度為v1，下落到高度h2為的B點(diǎn)時(shí)速度為v2，試寫出物體在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能和在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能，并對這二點(diǎn)機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行探究。思考題二：如圖2所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體做平拋運(yùn)動，經(jīng)過高度為h1的A點(diǎn)時(shí)速度為v1，經(jīng)過高度為h2的B點(diǎn)時(shí)速度為v2，試寫出物體在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能和在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能，并對這二點(diǎn)機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行探究。2、把學(xué)生分為二小組，一組做思考題一，另一組做思考題二，并進(jìn)行小組賽。 3、教師對首先做完的小組進(jìn)行激勵(lì)評價(jià)，并抽有代表性的解答方案進(jìn)行現(xiàn)場評點(diǎn)。機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)過程：解：A點(diǎn)的機(jī)械能等于B點(diǎn)的機(jī)械能等于由于物體做自由落體運(yùn)動和平拋運(yùn)動，都是只受重力作用，且重力做正功，據(jù)動能定理得：又據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系得到：（二）機(jī)械能守恒的條件：師：上邊我們通過推導(dǎo)得到了機(jī)械能是守恒的這一結(jié)論，下邊同學(xué)們思考：在推導(dǎo)中，我們是以物體做自由落體和做平拋運(yùn)動為例進(jìn)行的，請問：上述二種運(yùn)動有什么相同和不同之處？生：相同點(diǎn)是在上述兩種運(yùn)動中物體只受重力作用；不同之處是物體運(yùn)動的路線不同，自由落體運(yùn)動是直線運(yùn)動，而平拋運(yùn)動是曲線運(yùn)動。從上述兩種運(yùn)動中，你能猜想一下：機(jī)械能在什么情況下守恒？生：物體只受重力作用。學(xué)生還可能答：物體在運(yùn)動中，只有重力做功，針對上述兩種答案，師生評析后總結(jié)。教師總結(jié)：通過上述分析，我們得到：在只有重力做功的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫機(jī)械能守恒定律。板書：機(jī)械能守恒定律條件：只有重力做功。結(jié)論：機(jī)械能的總量保持不變。補(bǔ)充討論：（多媒體展示討論題目）師：所謂的只有重力做功與物體只受重力有什么不同。學(xué)生：所謂的只有重力做功，包括兩種情況：第一種情況：物體只受重力，不受其他的力。第二種情況：物體除重力外還受其他的力，但其他力不做功。而物體只受重力僅包括一種情形。師：放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小球彈出去，在這個(gè)過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？類比地，你能得到在這個(gè)過程中機(jī)械能守恒的條件嗎？學(xué)生答：在小球被彈簧彈出的過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能。類比得到：如果有彈力做功，動能和彈性勢能之和保持不變，即機(jī)械能守恒。AACC師：所謂只有彈力做功，包括哪幾種情況？學(xué)生：包括以下兩種情況：第一種情況：物體只受彈力作用，不受其他的力；第二種情況：物體除受彈力外還受其他的力，但其他的力不做功?！狙菔緦?shí)驗(yàn)】上邊我們通過推導(dǎo)得到了在只有重力或彈力做功的條件下，物體的機(jī)械能守恒，下邊我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：介紹實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：做法：a、把球拉到A點(diǎn)，然后放開，觀察小球擺動到右側(cè)時(shí)的位置和位置A間的關(guān)系。b、把球同樣拉到A點(diǎn)，在O點(diǎn)用尺子擋一下觀察小球擺動到右側(cè)時(shí)的位置，并比較該位置和釋放點(diǎn)A之間的關(guān)系。通過觀察到的現(xiàn)象，分析后你得到什么結(jié)論？學(xué)生總結(jié)現(xiàn)象學(xué)生甲：在做法a中，小球可以擺到跟釋放點(diǎn)A高度相同的C點(diǎn)；在做法b中，小球仍可以到達(dá)跟釋放點(diǎn)A高度相同的C點(diǎn)。學(xué)生乙：在做法a中，小球可以擺到跟釋放點(diǎn)A高度幾乎相同的C點(diǎn)，在做法b中，小球可以到達(dá)跟釋放點(diǎn)A點(diǎn)高度幾乎相同的C點(diǎn)。針對上述結(jié)論展開討論后得到：如果不考慮阻力作用，即物體只受到重力作用時(shí)，學(xué)生甲的結(jié)論正確；如果考慮空氣阻力作用，學(xué)生乙的結(jié)論正確。教師總結(jié)：在本實(shí)驗(yàn)中，我們對空氣的阻力一般不考慮，因?yàn)樽枇μ。瑢Y(jié)果影響不大。得到結(jié)論：物體在不受任何介質(zhì)阻力，只有重力做功（只發(fā)生重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化）或只有系統(tǒng)內(nèi)部的彈力做功（只發(fā)生彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化）時(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能守恒?！纠}】（出示如圖3所示的投影片）如圖所示，把一塊質(zhì)量是3.0kg的石頭，從20m高處的山崖上以30角、5.0ms的速度朝斜上方拋出求石頭落地時(shí)速度的大?。諝庾枇Σ挥?jì)）師：石頭從拋出到落地機(jī)械能是否守恒？生：守恒因?yàn)橹皇苤亓?師：對于不同的拋體運(yùn)動在不考慮空氣阻力時(shí)，都是只有重力做功，機(jī)械能守恒如何寫出表達(dá)式？ 生：得： 師：本題中石頭落地時(shí)速度的大小與哪些量有關(guān)系，與哪些量無關(guān)系？為什么？ 生：與石塊拋出時(shí)的高度及拋出的速度有關(guān)，由于機(jī)械能守恒，表達(dá)式?jīng)Q定了落地速度大小與質(zhì)量無關(guān)，機(jī)械能是標(biāo)