《機(jī)械能守恒定律》教案

1、- -機(jī)械能守恒定律洛寧縣第一高級(jí)中學(xué)韋淑平一、教學(xué)目標(biāo):1、知識(shí)與技能（1）知道什么是機(jī)械能，知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化；（2）掌握機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及得出過(guò)程；（3）會(huì)根據(jù)機(jī)械能守恒的條件判斷機(jī)械能是否守恒，能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題，并領(lǐng)會(huì)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題的優(yōu)越性。2、過(guò)程與方法（1）學(xué)會(huì)在具體的問(wèn)題中判定物體的機(jī)械能是否守恒；（2）初步學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來(lái)解釋物理現(xiàn)象，分析物理問(wèn)題。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)機(jī)械能守恒定律的教學(xué)，使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然界客觀存在的規(guī)律，來(lái)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。二、教學(xué)重點(diǎn)：（1）掌握機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及其

2、條件。（2）能在具體問(wèn)題中判斷機(jī)械能是否守恒，并能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題。三、教學(xué)難點(diǎn)：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；能正確判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒。四、教學(xué)方法：演繹推理法、分析歸納法、交流討論法、探究式教學(xué)法。五、教學(xué)工具：多媒體課件、細(xì)線、小球、帶標(biāo)尺的鐵架臺(tái)、彈簧振子。六、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：（一）引入新課1、思考提問(wèn)：（1）、前幾節(jié)我們學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能？各怎么表示？（2）、動(dòng)能定理的內(nèi)容是什么？（3）、重力做功和重力勢(shì)能變化的關(guān)系是什么？2、機(jī)械能（1）、概念：動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱機(jī)械能，某狀態(tài)的機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和2）、表達(dá)式：E=E

3、+EKP這些不同形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的，那么在相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，他們的總量是否發(fā)生變化？這節(jié)課我們就來(lái)探究這方面的問(wèn)題。（二）新課教學(xué)1、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化（1）創(chuàng)設(shè)情景：列舉生活中的實(shí)例（多媒體放課件），讓學(xué)生試著分析在不考慮阻力的情況下，下面幾種情況動(dòng)能和勢(shì)能是怎么轉(zhuǎn)化的？猜想動(dòng)能和勢(shì)能的總和有何特點(diǎn)？【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生看完每一副動(dòng)畫后，相互討論，然后由學(xué)生代表發(fā)言，闡述各自的觀點(diǎn)【教師點(diǎn)評(píng)】上面幾種情況都是動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，如果在不考慮阻力的情況下，動(dòng)能和勢(shì)能的總和保持不變。（2）演示實(shí)驗(yàn)1：如圖，用細(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺(tái)等做實(shí)驗(yàn)。把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來(lái)，把小球拉到一定高度的

4、A點(diǎn)，然后放開(kāi)，小球在擺動(dòng)過(guò)程中，記住它向右能夠達(dá)到的最大高度C點(diǎn)。如果用尺子在某一點(diǎn)P擋住細(xì)線，看一看這種情況下小球所能達(dá)到的最大高度B點(diǎn)。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答下面問(wèn)題：、第一次小球向右能夠達(dá)到的最大高度C點(diǎn)與A點(diǎn)的高度有何關(guān)系？如果用尺子在P點(diǎn)擋住細(xì)線，這種情況下小球所能達(dá)到的最大高度B點(diǎn)和A點(diǎn)的高度又有何關(guān)系？、分析小球從A點(diǎn)到最低點(diǎn)0以及從最低點(diǎn)0到C點(diǎn)（或B點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)過(guò)程動(dòng)能和重力勢(shì)能怎樣轉(zhuǎn)化？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？【學(xué)生活動(dòng)】觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考問(wèn)題，并選出學(xué)生代表發(fā)表見(jiàn)解。、第一次小球向右能夠達(dá)到的最大高度C點(diǎn)與A點(diǎn)的高度相同，如果用尺子在P點(diǎn)擋住細(xì)線，這種情況下小球雖然不能到達(dá)C點(diǎn)

5、，但達(dá)到的最大高度B點(diǎn)與A點(diǎn)的高度相同。、小球從A點(diǎn)到最低點(diǎn)0的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加；從最低點(diǎn)0到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明重力勢(shì)能和動(dòng)能的總和應(yīng)該保持不變?！窘處燑c(diǎn)評(píng)】實(shí)驗(yàn)證明，小球在擺動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動(dòng)過(guò)程中，小球總能回到原來(lái)的高度。可見(jiàn)，重力勢(shì)能和動(dòng)能的總和保持不變，即機(jī)械能保持不變。（3）演示實(shí)驗(yàn)2：如圖，水平方向的彈簧振子，振子靜止時(shí)在C點(diǎn)，把振子壓到A點(diǎn)放手后，用彈簧振子演示動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答下面問(wèn)題：、每次小球是否都能回到A點(diǎn)？、小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)以及從C點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和彈性勢(shì)能是

6、怎樣轉(zhuǎn)化的？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？NJg:TOC o 1-5 h zIIIIII丄IIIIIIIIIIIIIIACB【學(xué)生活動(dòng)】觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考并回答問(wèn)題。、小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，每次小球都能回到A點(diǎn).、小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈性勢(shì)能減少，動(dòng)能增加；從C點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈性勢(shì)能增加，動(dòng)能減少。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明彈性勢(shì)能和動(dòng)能的總和應(yīng)該保持不變?！窘處燑c(diǎn)評(píng)】小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈性勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中總能回到原來(lái)的位置A點(diǎn)，可見(jiàn)，彈性勢(shì)能和動(dòng)能的總和保持不變，即機(jī)械能保持不變。通過(guò)上述分析，我們得到動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)

7、能的總和是否真的保持不變？下面我們就來(lái)定量討論這個(gè)問(wèn)題。2、探究動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化規(guī)律1）創(chuàng)設(shè)情境（用多媒體放課件）如圖，一個(gè)質(zhì)量為m的小球做自由落體運(yùn)動(dòng)或做平拋運(yùn)動(dòng)或做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)某高度為h的A點(diǎn)時(shí)速度為v，到某高度為h的B點(diǎn)時(shí)速度為v2，試分析在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球受1122識(shí)的獲得過(guò)程）什么力？哪些力做功？并寫出小球在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能EA和在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能EB,由動(dòng)能定學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生根據(jù)教師的引導(dǎo)，在練習(xí)本上進(jìn)行推導(dǎo)，推完后相互交流意見(jiàn)。教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生可能遇到的困難。2）分析推理教師和學(xué)生一起步分析推導(dǎo)過(guò)程，用多媒體出示出來(lái)，讓學(xué)生和自己的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行對(duì)比。A點(diǎn)機(jī)械能：E二E+EA

8、KAPA二mv2+mgh2iiB點(diǎn)機(jī)械能：E=E+EBKBPB2=mv2+mghc一2由動(dòng)能定理得：11W=mv2-mv2G2221由重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系得：WGGmgh-mgh12由以上兩式可以得到mv2+mgh2261=mv222+mgh11E+E=KBPBE+EKAPA教師總結(jié)】在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相流。教師點(diǎn)評(píng)】根據(jù)學(xué)生的意見(jiàn)，教師幫助學(xué)生總結(jié)機(jī)械能守恒定律的條件是不論物體受幾個(gè)力，只要只有重力（或彈力）做功，物體的機(jī)械能就守恒。3、機(jī)械能守恒定律1）內(nèi)容

9、:在只有重力（或彈力）做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。2）對(duì)象：相互作用的物體系統(tǒng)內(nèi)3）表達(dá)式:E+E=E+EK2P2K1P1mv2+mgh=mv2+mgh222211（4）條件：只有重力AE=AEP減K增（或彈力）做功的物體系統(tǒng)內(nèi)教師點(diǎn)評(píng)】對(duì)機(jī)械能守恒定律條件的理解：1）、只受重力或彈力；2）、除受重力或彈力外，還受其它力，但其它力不做功或其它力所做功代數(shù)和為零例題：（多媒體出示）把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺，擺長(zhǎng)為1,最大偏角為0。小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大?BG試分析：1、小球受哪些力的作用?2、哪些力對(duì)小球做功?小球的機(jī)械能是否守恒

10、?若守恒，選最低點(diǎn)O為零勢(shì)能面，則A點(diǎn)的機(jī)械能和O點(diǎn)的機(jī)械能如何表示？由機(jī)械能守恒定律如何列方程求解？學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生先獨(dú)立思考，然后在練習(xí)本上做題。教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生可能遇到的困難和問(wèn)題。（學(xué)生做完后，教師用多媒體投影正確的解題過(guò)程，并講解做題的技巧和注意事項(xiàng)）解題過(guò)程：解：選擇小球在最低位置時(shí)所在的水平面為參考平面。小球在最高點(diǎn)時(shí)為初狀態(tài)初狀態(tài)的動(dòng)能：E1=0K1初狀態(tài)的重力勢(shì)能：EP1=mg-1C0S）初狀態(tài)的機(jī)械能：Ek+EP1=mg（l-1COS）小球在最低點(diǎn)時(shí)為末狀態(tài)12末狀態(tài)的動(dòng)能：EK2=2mv2末狀態(tài)的重力勢(shì)能：EP2=0末狀態(tài)的機(jī)械能：ek2+E2=1mv2根據(jù)機(jī)械能

11、守恒定律得：E1+E1=E2+E2k1p1k2p2即丄mv2=mgl(1一cose)所以【教師點(diǎn)評(píng)】用機(jī)械能守恒定律解題時(shí)，先選取研究對(duì)象，再根據(jù)機(jī)械能守恒的條件判斷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，若守恒，最后由機(jī)械能守恒定律列方程求解?！舅伎寂c討論】你能不能直接用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題？（學(xué)生分組討論后，由學(xué)生代表發(fā)言）【教師點(diǎn)評(píng)】應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，用它來(lái)處理問(wèn)題要比牛頓運(yùn)動(dòng)定律方便；應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)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)之間過(guò)程的細(xì)節(jié)。如果直接用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題，往往要分析過(guò)程中各個(gè)力

12、的作用，而這些力往往又是變化的，因此一些難以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的問(wèn)題，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律則易于解決。4、機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟：（師生共同總結(jié)）（1）、根據(jù)題意選取研究對(duì)象（2）、明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，分析對(duì)象在過(guò)程中的受力情況，弄清各力做功的情況判斷機(jī)械能是否守恒。（3）、恰當(dāng)?shù)剡x取零勢(shì)能面，確定研究對(duì)象在過(guò)程中的始態(tài)或末態(tài)的機(jī)械能。（4）、根據(jù)機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式列方程求解。說(shuō)一說(shuō):放多媒體課件）下列實(shí)例中哪些情況機(jī)械能是守恒的（1）跳傘員用降落傘在空中勻速下落（答案：不守恒）（2）拋出的籃球在空中運(yùn)動(dòng)（不計(jì)阻力）答案：守恒）（3）光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的小球，把彈簧壓縮后又被彈回

13、來(lái)。（答案：守恒）（4）用繩拉著一個(gè)物體沿著光滑的斜面勻速上升。答案：不守恒）學(xué)生活動(dòng)】選幾個(gè)學(xué)生起來(lái)回答上面的問(wèn)題，并說(shuō)明為什么？【教師點(diǎn)評(píng)】判斷機(jī)械能是否守恒，關(guān)鍵看系統(tǒng)是否只有重力（或彈力）做功。5、課堂練習(xí)：（1）、下列幾種情況中，機(jī)械能一定守恒的是：（答案：BC）做勻速直線（F合=0）運(yùn)動(dòng)的物體水平拋出的物體（不計(jì)空氣阻力）固定光滑曲面上運(yùn)動(dòng)的物體。物體以0.8g的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)2）、下列關(guān)于物體機(jī)械能守恒的說(shuō)法中，正確的是：（答案：C）做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒合外力對(duì)物體不做功，物體的機(jī)械能一定守恒物體只發(fā)生動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，物體的機(jī)械能守恒運(yùn)動(dòng)的物體，

14、若受合外力為零，則其機(jī)械能一定守恒做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能不可能守恒（3）、一小球從高lm,長(zhǎng)2m光滑斜面頂端滑下。不計(jì)空氣阻力,求物體滑到斜面底端速度的大??？g二10ms2（答案：2J5m/s）6、知識(shí)小結(jié)：機(jī)械能守恒定律：（1）內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化而總的機(jī)械能保持不變。2)對(duì)象：相互作用的物體系統(tǒng)內(nèi)3)表達(dá)式：E+E=E+EK2P2K1P1mgh1mv2+mgh=1mv2+2221=AE4)K增條件：只有重力（或彈力）做功機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟：1）、根據(jù)題意選取研究對(duì)象2）、明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,分析對(duì)象在過(guò)程中的受力情況,弄清各力做功的情況,判斷機(jī)械能是否守恒。3）、恰當(dāng)?shù)剡x取零勢(shì)能面,確定研究對(duì)象在過(guò)程中的始態(tài)或末態(tài)的機(jī)械能。4）、根據(jù)機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式列方程求解。七、板書設(shè)計(jì)：機(jī)械能守恒定律：（1）內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。（2）對(duì)象：相互作用的物體系統(tǒng)內(nèi)（3）表達(dá)