生產(chǎn)和生活中的機(jī)械能守恒++學(xué)歷案+ 高一下學(xué)期物理粵教版（2019）必修第二冊(cè)

《生產(chǎn)和生活中的機(jī)械能守恒》學(xué)歷案《機(jī)械能及其守恒定律之生產(chǎn)和生活中的機(jī)械能守恒學(xué)歷案》姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：【主題與課時(shí)】粵教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)第四章第七節(jié)，1課時(shí)【課標(biāo)要求】1、理解機(jī)械能守恒定律，知道它的適用條件。2、能夠運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決生產(chǎn)和生活中的簡(jiǎn)單問(wèn)題，體會(huì)物理學(xué)與生活、生產(chǎn)實(shí)際的緊密聯(lián)系?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1、能準(zhǔn)確說(shuō)出機(jī)械能的組成部分，包括動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能），知道在生產(chǎn)和生活中的一些機(jī)械能的例子，就像你能輕松指出公園里的秋千在擺動(dòng)時(shí)就有機(jī)械能一樣。2、理解機(jī)械能守恒定律的含義，能解釋在沒(méi)有摩擦等阻力的情況下，機(jī)械能總量保持不變，就像你能明白一個(gè)溜溜球在上下滾動(dòng)過(guò)程中如果沒(méi)有摩擦力，它的機(jī)械能是不變的。3、可以判斷生產(chǎn)和生活中的某個(gè)過(guò)程是否機(jī)械能守恒，比如判斷一個(gè)從滑梯上滑下的小朋友（忽略摩擦力）機(jī)械能是否守恒。4、學(xué)會(huì)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律去計(jì)算生產(chǎn)和生活中的簡(jiǎn)單問(wèn)題，像計(jì)算從高處落下的物體到達(dá)地面時(shí)的速度這類問(wèn)題。【評(píng)價(jià)任務(wù)】1、通過(guò)課堂提問(wèn)，檢查目標(biāo)1的達(dá)成情況，看你是否能說(shuō)出身邊機(jī)械能的例子。2、讓你分析一些簡(jiǎn)單的機(jī)械能守恒例子并解釋原因，以此檢測(cè)目標(biāo)2。3、給出一些生產(chǎn)和生活中的情景，讓你判斷是否機(jī)械能守恒，來(lái)評(píng)價(jià)目標(biāo)3。4、布置相關(guān)的計(jì)算題，根據(jù)你解題的對(duì)錯(cuò)來(lái)評(píng)估目標(biāo)4?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】一、情境導(dǎo)入同學(xué)們，咱們先來(lái)講一個(gè)超級(jí)有趣的事情。我上次去游樂(lè)場(chǎng)玩的時(shí)候，看到了一個(gè)超級(jí)大的過(guò)山車。那過(guò)山車呀，從高高的地方呼嘯而下，然后又沖上一個(gè)大坡，速度一會(huì)兒快一會(huì)兒慢，特別刺激。我就在想，這過(guò)山車的能量是怎么變化的呢？它在這個(gè)過(guò)程中有沒(méi)有什么規(guī)律呢？其實(shí)啊，這里面就涉及到我們今天要學(xué)的機(jī)械能守恒定律呢。二、任務(wù)一：認(rèn)識(shí)機(jī)械能1、動(dòng)能（1）咱們先來(lái)說(shuō)說(shuō)動(dòng)能。同學(xué)們，你們有沒(méi)有跑過(guò)步呀？當(dāng)你跑得飛快的時(shí)候，是不是感覺(jué)自己充滿了能量？這個(gè)能量就是動(dòng)能哦。動(dòng)能是和物體的速度和質(zhì)量有關(guān)的。比如說(shuō)，一輛大卡車和一輛小摩托車，要是它們速度一樣，那大卡車的動(dòng)能肯定更大，因?yàn)樗|(zhì)量大呀。那誰(shuí)能舉一些生活中物體具有動(dòng)能的例子呢？（給學(xué)生一點(diǎn)時(shí)間思考和回答，然后可以補(bǔ)充一些例子，像飛奔的足球、滾動(dòng)的石頭等）（2）我們來(lái)做一個(gè)小探究。拿一個(gè)小彈珠，在一個(gè)平滑的桌面上，從不同的高度讓它滾下，觀察它撞擊到一個(gè)小紙盒時(shí)紙盒移動(dòng)的距離。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，彈珠從越高的地方滾下，它的速度就越大，撞擊紙盒時(shí)紙盒移動(dòng)得越遠(yuǎn)，這就說(shuō)明彈珠的動(dòng)能和它的速度有關(guān)哦。2、勢(shì)能（1）勢(shì)能呢又分為重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能。咱們先說(shuō)說(shuō)重力勢(shì)能。同學(xué)們，你們爬過(guò)山嗎？當(dāng)你站在山頂?shù)臅r(shí)候，你就有很大的重力勢(shì)能。重力勢(shì)能和物體的質(zhì)量還有高度有關(guān)。比如，一個(gè)大石頭在山頂和一個(gè)小石子在山頂，大石頭的重力勢(shì)能肯定更大，因?yàn)樗|(zhì)量大。而且，同樣的物體，在越高的地方重力勢(shì)能越大。誰(shuí)能再舉些重力勢(shì)能的例子呀？（像高樓頂上的花盆、樹(shù)上的蘋果等）（2）彈性勢(shì)能呢，大家玩過(guò)彈弓嗎？當(dāng)你把彈弓的皮筋拉得長(zhǎng)長(zhǎng)的，這個(gè)時(shí)候皮筋就有彈性勢(shì)能了。彈性勢(shì)能和物體的彈性形變程度有關(guān)。我們來(lái)做個(gè)小實(shí)驗(yàn)，拿一個(gè)彈簧，在它下面掛不同重量的小物體，觀察彈簧的伸長(zhǎng)量。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，掛的物體越重，彈簧伸長(zhǎng)得越多，當(dāng)你放開(kāi)物體的時(shí)候，彈簧彈起的高度也越高，這就說(shuō)明彈性勢(shì)能和彈性形變程度有關(guān)呢。（3）那現(xiàn)在我們就知道機(jī)械能就是動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能）的總和啦。誰(shuí)能再舉一些機(jī)械能的例子呢？比如說(shuō)，正在旋轉(zhuǎn)的摩天輪，它既有動(dòng)能（因?yàn)樵谵D(zhuǎn)動(dòng)）又有重力勢(shì)能（因?yàn)樵谝欢ǜ叨龋Ｈ?、任?wù)二：理解機(jī)械能守恒定律1、概念講解（1）同學(xué)們，現(xiàn)在我們要深入了解一個(gè)超酷的定律——機(jī)械能守恒定律。這個(gè)定律說(shuō)的是呀，在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。就像我們剛剛說(shuō)的過(guò)山車，如果忽略掉軌道的摩擦力，那過(guò)山車在整個(gè)過(guò)程中它的機(jī)械能就是守恒的。當(dāng)它從高處沖下來(lái)的時(shí)候，它的高度降低，重力勢(shì)能減小，但是速度增大，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能；當(dāng)它再?zèng)_上坡的時(shí)候，速度減小，動(dòng)能減小，高度增加，動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成了重力勢(shì)能。（2）我們來(lái)看一個(gè)小動(dòng)畫(huà)演示。在電腦上播放一個(gè)小球在光滑的斜面上滾動(dòng)的動(dòng)畫(huà)。小球從斜面頂端滾下，在這個(gè)過(guò)程中，只有重力做功。我們可以看到小球的高度不斷降低，速度不斷增大，然后再滾上另一個(gè)斜面，高度增加，速度減小，整個(gè)過(guò)程中機(jī)械能的數(shù)值（通過(guò)旁邊顯示的計(jì)算數(shù)值）始終保持不變。2、舉例分析（1）我們?cè)賮?lái)舉個(gè)生活中的例子。比如說(shuō)，一個(gè)秋千。當(dāng)你把秋千拉到一邊然后放開(kāi)，秋千就會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，如果我們忽略空氣阻力和秋千繩子與支架之間的摩擦力，那么秋千的機(jī)械能就是守恒的。當(dāng)秋千蕩到最高處時(shí)，它的速度為零，動(dòng)能為零，但是重力勢(shì)能最大；當(dāng)秋千蕩到最低處時(shí)，它的高度最低，重力勢(shì)能最小，但是速度最大，動(dòng)能最大。誰(shuí)能試著用機(jī)械能守恒定律來(lái)解釋一下這個(gè)過(guò)程呢？（讓學(xué)生回答，然后給予補(bǔ)充和糾正）（2）再看一個(gè)例子，從高處落下的雨滴。如果我們忽略空氣阻力，雨滴在下落過(guò)程中，高度降低，重力勢(shì)能減小，速度增大，動(dòng)能增大，總的機(jī)械能保持不變。那要是考慮空氣阻力呢？（引導(dǎo)學(xué)生思考，然后講解有空氣阻力時(shí)機(jī)械能不守恒，因?yàn)橛衅渌ψ龉α耍┧摹⑷蝿?wù)三：判斷機(jī)械能守恒1、給出情景（1）現(xiàn)在老師要給你們一些生產(chǎn)和生活中的情景，你們來(lái)判斷一下機(jī)械能是否守恒哦。第一個(gè)情景是，一個(gè)小孩從滑梯上滑下，滑梯表面很光滑。（讓學(xué)生回答，然后解釋原因：因?yàn)榛莨饣挥兄亓ψ龉?，所以機(jī)械能守恒）（2）第二個(gè)情景是，一個(gè)彈簧振子在粗糙的水平面上振動(dòng)。（學(xué)生回答后解釋：因?yàn)橛心Σ亮ψ龉Γ詸C(jī)械能不守恒）（3）第三個(gè)情景是，一個(gè)籃球被拋向空中，不考慮空氣阻力。（讓學(xué)生回答并解釋：不考慮空氣阻力時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒）2、小組討論（1）下面我們分成小組來(lái)討論一些更復(fù)雜的情景。每個(gè)小組會(huì)拿到一個(gè)情景卡片，然后討論這個(gè)情景下機(jī)械能是否守恒，并且要說(shuō)出理由。比如說(shuō)，一個(gè)人騎自行車在一段有起伏的道路上行駛，要考慮摩擦力。（小組討論結(jié)束后，每個(gè)小組派代表發(fā)言，然后全班一起討論和糾正）五、任務(wù)四：運(yùn)用機(jī)械能守恒定律計(jì)算1、簡(jiǎn)單計(jì)算（1）現(xiàn)在我們要開(kāi)始運(yùn)用機(jī)械能守恒定律來(lái)做一些簡(jiǎn)單的計(jì)算啦。比如說(shuō)，一個(gè)物體從10米高的地方自由落下，求它到達(dá)地面時(shí)的速度。首先我們知道，在這個(gè)過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒。物體在高處時(shí)，它的機(jī)械能就是重力勢(shì)能，根據(jù)重力勢(shì)能的公式Ep＝mgh（這里的m是物體質(zhì)量，g是重力加速度，h是高度），到達(dá)地面時(shí)，它的機(jī)械能就是動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)能公式Ek＝1/2mv2。因?yàn)闄C(jī)械能守恒，所以mgh＝1/2mv2，已知h＝10米，g＝9.8m/s2，我們就可以求出v啦。（帶著學(xué)生一步一步計(jì)算）（2）再舉一個(gè)例子，一個(gè)彈性小球從2米高的地方落到一個(gè)彈簧上，彈簧被壓縮后又把小球彈起，假設(shè)彈簧的彈性勢(shì)能與小球下落高度成正比，求小球被彈起的最大高度。這個(gè)題就需要我們先分析每個(gè)過(guò)程的機(jī)械能情況，然后根據(jù)機(jī)械能守恒定律來(lái)計(jì)算。（引導(dǎo)學(xué)生分析，然后讓學(xué)生自己嘗試計(jì)算，最后再講解）2、拓展計(jì)算（1）對(duì)于那些學(xué)有余力的同學(xué)，我們可以做一個(gè)更有挑戰(zhàn)性的題目。有一個(gè)復(fù)雜的軌道，一個(gè)小球從軌道的一端以一定的初速度進(jìn)入軌道，軌道上有不同的坡度和彎曲，還有一些摩擦因素已知的部分，求小球到達(dá)軌道另一端時(shí)的速度。這個(gè)題就需要仔細(xì)分析每個(gè)部分的機(jī)械能變化，考慮摩擦力做功的情況，然后運(yùn)用機(jī)械能守恒定律的拓展公式來(lái)計(jì)算。（讓有興趣的同學(xué)課后去做這個(gè)題目）【作業(yè)與檢測(cè)】1、基礎(chǔ)題（1）下列關(guān)于機(jī)械能的說(shuō)法正確的是（）A.在空中飛行的飛機(jī)只具有動(dòng)能B.質(zhì)量大的物體具有的機(jī)械能一定大C.具有彈性勢(shì)能的物體一定具有動(dòng)能D.具有動(dòng)能的物體可能具有重力勢(shì)能（2）一個(gè)物體從高處自由落下，在下落過(guò)程中（不考慮空氣阻力），下列說(shuō)法正確的是（）A.動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大B.動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小C.動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小D.動(dòng)能減小，重力勢(shì)能不變2、應(yīng)用題（1）一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體從5米高的地方自由落下，求它到達(dá)地面時(shí)的速度。（2）一個(gè)彈簧的彈性系數(shù)為100N/m，一個(gè)質(zhì)量為1kg的物體從0.5米的高度落在彈簧上，求彈簧被壓縮的最大距離。（假設(shè)彈簧在彈性限度內(nèi)）3、拓展題（選做）一個(gè)小球在一個(gè)半圓形