78機(jī)械能守恒定律96639

1、7. 8機(jī)械能守恒定律【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能1、知道什么是機(jī)械能，理解物體的動(dòng)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)容和適用條件；3、會(huì)判定具體問題屮機(jī)械能是否守恒，能運(yùn)用機(jī)械能導(dǎo)恒定律分析實(shí)際問題過程與方法1、學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象分析、推導(dǎo)機(jī)械能導(dǎo)恒定律及適用條件的研究方法2、初步掌握運(yùn)川能量轉(zhuǎn)化和守恒來解釋物理現(xiàn)彖及分析問題的方法。情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)科學(xué)探究中的守恒思想，養(yǎng)成探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，領(lǐng)悟機(jī)械能守恒規(guī)律解 決問題的優(yōu)點(diǎn)，形成科學(xué)價(jià)值觀?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1、機(jī)械能'孑怛定律的推導(dǎo)與建立，以及機(jī)械能導(dǎo)怛定律含義的理解；2、機(jī)械能守怛定律的條件和機(jī)械能導(dǎo)怛定律的實(shí)際應(yīng)用

2、。【教學(xué)難點(diǎn)】1、機(jī)械能守恒的條件及対機(jī)械能守恒定律的理解。2、能正確分析物體系統(tǒng)內(nèi)所貝有的機(jī)械能，判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷的過程中機(jī)械能 是否守恒?！窘虒W(xué)課時(shí)】2課時(shí)【探究學(xué)習(xí)】1機(jī)械能包括能和能，重力做功訝ii i呂可以轉(zhuǎn)化，彈力做功和住可以轉(zhuǎn)化。2. 機(jī)械能守恒定律：在做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，與可以而總的保持不變。3. 個(gè)小球在真空屮自由下落，另一個(gè)質(zhì)量相同的小球在粘滯性佼人的液體屮勻速下落, 它們都由高度為b的地方下落到高度為h2的地方。在這兩種情況下，重力所做的功相等 嗎？重力勢能各轉(zhuǎn)化成什么形式的能量？4. 只有重力做功和只受重力是一冋事嗎？5 怎樣判斷物體的機(jī)械能是否守恒？6利用機(jī)械能導(dǎo)恒

3、定律解題的基木步驟是什么？【課堂實(shí)錄】一、導(dǎo)入新課1、提出課題一機(jī)械能守恒定律。（板書）2、力做功的過程也是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過程，物體的動(dòng)能和勢能總和稱為機(jī)械能，例舉：通過重力或彈力做功，動(dòng)能與勢能相互轉(zhuǎn)化。（展示圖片和視頻）瀑布（自由落體）：重力勢能一動(dòng)能蕩秋千：動(dòng)能vf重力勢能過山車：動(dòng)能-重力勢能一動(dòng)能撐桿跳高動(dòng)能一a彈性勢能、重力勢能動(dòng)能分析上述各個(gè)過程中能量轉(zhuǎn)換及重力、彈力做功的悄況。實(shí)驗(yàn)1：（激疑）鋼球用細(xì)繩懸起，請(qǐng)一同學(xué)靠近，將鋼球偏至同學(xué)鼻子處釋放，擺回時(shí), 觀察該同學(xué)反應(yīng)。釋放鋼球后，學(xué)生聯(lián)系到伽利略理想實(shí)驗(yàn)屮的判斷，認(rèn)識(shí)到若無空氣阻力，應(yīng)該擺到 等高處，不會(huì)

4、碰到鼻子。ab二、新課教學(xué)1探究守恒量實(shí)驗(yàn)2：將小鋼球用細(xì)線懸掛一端固定在的小黑板上部, 讓小球擺動(dòng)，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小球可以擺到跟 釋放點(diǎn)等高處，再用一釘子固定在小黑板上某點(diǎn)擋住細(xì)線，再觀察，發(fā)現(xiàn)仍等高。引導(dǎo)學(xué)主討論探究擺動(dòng)小能量轉(zhuǎn)換，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所展示的能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中小球在擺動(dòng)過程屮通過重力做功，勢能與動(dòng)能互相轉(zhuǎn)換:重力做止功，重力勢能減少，動(dòng)能增加;重力做負(fù)功，重力勢能增加，動(dòng)能減少。小球擺動(dòng)過程小總能回到原來高度，好像“記得”白己原來的高度，說明在擺動(dòng)過程屮有一個(gè)物理量是保持不變的，是什么呢？重力勢能與動(dòng)能的總和保持不變，也就是機(jī)械能保持不變。實(shí)驗(yàn)3：將小黑板傾斜，讓小鋼

5、球靠著黑板運(yùn)動(dòng)，觀察現(xiàn)象。小黑板不傾斜，將小鋼球換成泡沫球再做，觀察現(xiàn)象。小球有-時(shí)能擺到原來的高度，有時(shí)不能擺到原來的高度。2、探究規(guī)律，并找出機(jī)械能不變的條件。提出研究方法：在探究物理規(guī)律時(shí)，應(yīng)該是由簡單到復(fù)雜，逐步深入，先對(duì)簡單的物理現(xiàn)象進(jìn)行探究，然后加以推廣深化。在動(dòng)能與勢能轉(zhuǎn)化的情景中，° b由 落體（只受重力）應(yīng)該是比較簡單的。-r- q ahl yo bh2只受重力作用分析引導(dǎo)學(xué)生自主探究，不失-般性，設(shè)下落過程中經(jīng)過高度%的a點(diǎn)速度巾，高度h2的b點(diǎn)時(shí)速度為巾，由同學(xué)用學(xué)習(xí)過的知識(shí)（牛頓定律或動(dòng)能定理），分析下落過程中a、b兩位置的機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系。a 點(diǎn)到 b

6、點(diǎn)，wq= mv mv2 2rh重力做功和重力勢能變化的關(guān)系有wg=mgh1 mgh2=ep1 ep2得到 £k2-eki=epi-fp2 移項(xiàng)后，得 epi+ek1=ep2+ek2 即 e1=e2引導(dǎo)學(xué)生討論式的含義是什么？式的含義乂是什么？在表達(dá)式屮左邊是物體動(dòng)能的增加量，右邊是物休重力勢能減少量，該表達(dá)式說明： 物體在卜落過程小，重力做了多少正功，物體的重力勢能就減小多少，同時(shí)物休的動(dòng)能 就增加多少。在表達(dá)式中，左邊是物體在末位置時(shí)的機(jī)械能，右邊是物體在初位置時(shí) 的機(jī)械能，該式表示：動(dòng)能和勢能z和即總的機(jī)械能保持不變。只有重力做功分析上述結(jié)論是在運(yùn)動(dòng)過程只受重力作用的時(shí)候得到的

7、，如果物體是沿光滑斜面卜滑，上 述結(jié)論成立嗎？（由同學(xué)推導(dǎo)，分析）沿光滑斜面下滑過程中，斜而的彈力不做功，由動(dòng)能定理分析，通過重力做功，使重 力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，總的機(jī)械能保持不變。如果物體沿光滑illi面滑f,怎么分析？由學(xué)生通過重力勢能的分析中將曲面看成無數(shù)個(gè)小斜面的處理方法，得出結(jié)論。小結(jié)：在只冇重力做功的情形下，不論物體做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，總的機(jī)械能保持 不變。進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)2,擺球擺動(dòng)過程受重力與細(xì)線拉力，兩拉力方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直， 不做功，則上式推導(dǎo)過程及結(jié)論都相同。分析守恒條件分析討論：泡沫球?qū)嶒?yàn)和黑板傾斜后球不能擺到等高處的原因。泡沫球受到的阻力不能忽略，前面的推導(dǎo)過程中

8、 必wg+m，epi+ekihep2+ek2，從能量轉(zhuǎn)化角度看，有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，所以機(jī)械能將不斷減少。通過實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)的證明：只有重力做功時(shí)，物體系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械能守恒。（此處應(yīng)說明：重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)具有的）只有彈力做功分析機(jī)械能與守恒嗎?n提出問題：勢能包括重力勢能和彈性勢能，只有彈力做功時(shí)， 實(shí)驗(yàn)4：氣墊導(dǎo)軌上的水平彈簧振子，觀察振動(dòng)過程。由同學(xué)討論振動(dòng)過程的能最轉(zhuǎn)化和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，結(jié)合前 面已經(jīng)探究過的彈力做功少彈性勢能的關(guān)系，類比重力做 功，進(jìn)行分析。wf二 ek2ek1iiiacb又 wf= fp1_ep2=fk2_k1則 ep1+£k1=ep2+ek2結(jié)論：只

9、有彈力做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能導(dǎo)恒系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功分析實(shí)驗(yàn)5：豎直彈簧振子的振動(dòng)，觀察現(xiàn)象，作出分析。共同分析，得出結(jié)論（板書）：分析守恒條件，歸納結(jié)論在只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不 變引導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)論，加深理解：“在只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)”是機(jī)械能守恒的條件“而總的機(jī)械能保持不變”是結(jié)論“動(dòng)能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化”是系統(tǒng)內(nèi)重力或彈力做功的結(jié)果。從能最轉(zhuǎn)化如度看，機(jī)械 能守恒定律是普遍的能量守恒定律的-種特殊情況。條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。公式：ep1+fk1=fp2+k2（f!=f2）（板書）共同分析書木屮的思考與討論：一小球在

10、真空中下落，有一質(zhì)量相同的小球在粘滯性較大的液體屮勻速下落，它們都 因高度為力1的地方下落到力2的地方，在兩種情況下，重力所做的功相等嗎？重力勢能各 轉(zhuǎn)化為什么形式的能？機(jī)械能守恒嗎？【課堂訓(xùn)練】指導(dǎo)學(xué)生對(duì)規(guī)律探究過程進(jìn)行歸納小結(jié)，然后針對(duì)性地加以鞏固應(yīng)用。例1：分析下列情況下機(jī)械能是否守恒？a. 跳傘運(yùn)動(dòng)員從空屮勻速下落過程b. 物體以8m/s2在空屮下落過程c. 物體作平拋運(yùn)動(dòng)過程d. 物體在細(xì)線拉力作用下沿光滑斜面上滑過程例2：下列情況中，物體的機(jī)械能有可能不變的是a.物體所受合外力為零，重力對(duì)物體做正功b. 物體所受合外力為零，重力對(duì)物體做負(fù)功c. 物體以5m/s2的加速度做肓線運(yùn)動(dòng)d

11、. 物體以不變的速率在豎直平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)通過以上兩例具體問題，鞏固對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解和掌握。例1中d選項(xiàng)用意是 讓學(xué)生清楚應(yīng)該是系統(tǒng)內(nèi)彈力做功機(jī)械能才守恒。例2各選項(xiàng)的目的是讓學(xué)生能聯(lián)系各種實(shí) 際的運(yùn)動(dòng)情景進(jìn)行分析。例3：把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來，就成為一個(gè)擺（如圖），擺長為/小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？分析：這個(gè)問題直接用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式來處理，需 要用高等數(shù)學(xué)。通過前面的分析，我們知道小球在擺動(dòng)過程中機(jī)械能 守恒，可以用機(jī)械能守恒定律求解。解：（略）（對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行評(píng)價(jià)、修正，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關(guān)；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無 關(guān)的。在討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時(shí)，應(yīng)先確定參考平面。）設(shè)問：你能不能肓接用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式來處理這個(gè)問題？通過設(shè)問讓學(xué)生了解機(jī)械能守恒定律解決問題時(shí)的優(yōu)越性。高屮階段無法用牛頓第二 定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式解決機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理 問題要比牛頓定律方便；應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題，只需考慮運(yùn)動(dòng)的始末狀態(tài)，不必 考慮兩個(gè)狀態(tài)z間過程的細(xì)節(jié)。如果直接用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題，往往