《8 機械能守恒定律》導學案

《8機械能守恒定律》導學案班次：組號：姓名：【學習目標】知識與能力目標：1、能說出機械能的概念，理解動能和勢能之間的相互轉化。2、會判斷機械能是否守恒，能根據(jù)機械能守恒定律解決簡單的實際問題。過程與方法目標：1、通過實例分析，提高對物理現(xiàn)象的觀察和分析能力。2、經(jīng)歷機械能守恒定律的推導過程，體會科學探究的方法。情感態(tài)度與價值觀目標：1、感受機械能守恒定律的簡潔美和普遍性，激發(fā)對物理學科的興趣。2、培養(yǎng)節(jié)約能源、合理利用能源的意識。【學法指導】1、預習課本內容，標記出不理解的地方。2、結合生活中的實例進行思考，如過山車的運動過程等。3、積極參與課堂討論，與同學合作學習。4、做完練習題后，認真總結解題思路和方法?！局?、難點】重點：1、機械能守恒定律的內容和表達式。2、應用機械能守恒定律解決實際問題。難點：1、理解機械能守恒的條件。2、正確判斷系統(tǒng)的機械能是否守恒?！菊n前檢測】1、動能的表達式為E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}，重力勢能的表達式為E_{p}=mgh（其中h是相對于參考平面的高度），彈性勢能與什么因素有關呢？（答案：與彈簧的勁度系數(shù)和形變量有關）2、一個質量為m的物體，以速度v做勻速直線運動，它的動能是多少？（答案：根據(jù)動能表達式，動能為\frac{1}{2}mv^{2}）3、一個質量為2kg的物體，放在離地面5m高的地方（取地面為參考平面），它的重力勢能是多少？（答案：根據(jù)重力勢能表達式，重力勢能為2\times10\times5=100J，這里取g=10m/s2）【知識鏈接】一、能量的概念咱們生活中到處都有能量的影子。就像我上次去游樂園玩過山車，那過山車啟動的時候需要消耗電能，電能轉化為過山車的機械能，讓它能在軌道上跑起來。能量是一個很神奇的東西，它不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，這就是能量守恒定律。機械能就是能量的一種，它包括動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）。二、動能和勢能的相互轉化1、動能和重力勢能的轉化還是說那過山車，當它爬上高高的山坡時，速度慢慢變小，高度越來越高，這時候動能在減小，重力勢能在增加，是動能轉化為重力勢能。而當過山車從山坡上沖下來的時候，速度越來越快，高度降低，這就是重力勢能轉化為動能。2、動能和彈性勢能的轉化像射箭的時候，拉開弓，弓發(fā)生彈性形變具有了彈性勢能，一松手，箭飛出去，弓的彈性勢能就轉化為箭的動能?！緦W習過程】一、導入同學們，我給你們講個有趣的事兒。我家有個小侄子，他特別喜歡玩彈弓。有一次，他把彈弓拉得滿滿的，然后對著遠處的一個小目標發(fā)射小石子。在這個過程中，彈弓的皮筋被拉伸具有彈性勢能，當他松開手的時候，小石子就飛出去了，皮筋的彈性勢能就轉化為小石子的動能。這就是我們生活中能量轉化的一個小例子。今天呢，我們就來深入學習機械能守恒定律，看看能量在機械能這個大家庭里是怎么轉化和守恒的。二、點評學案完成情況咱們先看看大家課前檢測做得怎么樣。有沒有同學在動能、勢能的表達式上還存在疑問呀？如果有，這可就是咱們這節(jié)課要重點理解的基礎內容哦。還有那些關于計算重力勢能的題，有沒有計算錯誤的呢？大家可以互相交流一下自己的問題。三、明確本堂課的任務目標這節(jié)課啊，咱們的主要任務就是搞清楚機械能守恒定律。要知道什么情況下機械能是守恒的，學會判斷，還得會用這個定律解決一些實際問題。就像我們知道了彈弓發(fā)射小石子的能量轉化原理，那我們就要用這個原理去解決更復雜的類似問題。四、新課講授1、機械能的概念同學們，機械能呢，就是動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）的總和。比如說一個在半空中飛行的籃球，它既有由于運動而具有的動能，又因為它相對于地面有一定的高度而具有重力勢能，這兩部分加起來就是籃球的機械能。那誰能舉個生活中的例子，說說某個物體的機械能都包含哪些部分呢？（讓學生回答，引導思考）2、機械能守恒定律的推導咱們假設一個物體只受重力作用，從高處自由下落。根據(jù)動能定理，重力做功等于動能的增加量，也就是W=\DeltaE_{k}，而重力做功又可以表示為重力勢能的減少量，即W=mgh_{1}-mgh_{2}（這里h1是初始高度，h2是末高度），所以就有mgh_{1}-mgh_{2}=\frac{1}{2}mv_{2}^{2}-\frac{1}{2}mv_{1}^{2}，移項得到mgh_{1}+\frac{1}{2}mv_{1}^{2}=mgh_{2}+\frac{1}{2}mv_{2}^{2}。這個式子就表明在只有重力做功的情況下，物體的機械能是守恒的。這個推導過程大家要理解，這是我們理解機械能守恒定律的關鍵。3、機械能守恒的條件那什么時候機械能才守恒呢？剛剛我們推導的時候是假設只有重力做功。實際上，如果只有重力和彈力做功，系統(tǒng)的機械能也是守恒的。比如說一個彈簧和一個小球組成的系統(tǒng)，在光滑的水平面上，小球壓縮彈簧再彈開的過程中，只有彈簧的彈力和小球的重力做功，這個系統(tǒng)的機械能就是守恒的。大家想一想，如果有摩擦力做功呢？機械能還守恒嗎？（引導學生討論）五、合作探究，小組展示1、小組討論以下問題：（1）一個物體在粗糙斜面上滑下，機械能守恒嗎？為什么？（2）在一個光滑的半圓形軌道上，一個小球從一端靜止釋放，在小球運動的過程中，機械能是否守恒？請說明理由。每個小組討論后，派一個代表來回答問題。在回答的時候，要把機械能守恒的條件說清楚哦。2、案例分析有一個單擺，擺球的質量為m，擺長為L，當擺球從與豎直方向成θ角的位置靜止釋放，求擺球到達最低點時的速度大小。（1）首先讓學生分析這個問題中機械能是否守恒。（答案是守恒的，因為只有重力做功）（2）然后讓學生根據(jù)機械能守恒定律列出方程求解。（根據(jù)機械能守恒定律mgh=\frac{1}{2}mv^{2}，這里h=L(1-cosθ)，可解得v=\sqrt{2gL(1-cos\theta)}）六、課堂小結同學們，今天我們學習了機械能守恒定律。就像我們一開始說的過山車、彈弓、小侄子玩彈弓發(fā)射石子的例子，這些都是機械能轉化和守恒的體現(xiàn)。我們知道了機械能包括動能和勢能，也知道了機械能守恒的條件是只有重力和彈力做功，還學會了用機械能守恒定律來解決一些實際問題。這就像我們找到了一把鑰匙，可以打開很多關于能量轉化問題的大門。但是呢，大家要注意在分析問題的時候，一定要先判斷機械能是否守恒，然后再去選擇合適的方法解題。七、當堂演練：1、一個質量為2kg的物體從5m高處自由下落，求物體落地時的速度大小。（提示：根據(jù)機械能守恒定律求解）2、一個輕質彈簧一端固定在墻上，另一端連接一個質量為1kg的物體，彈簧的勁度系數(shù)為100N/m。物體被拉離平衡位置0.2m后靜止釋放，求物體經(jīng)過平衡位置時的速度大小。（忽略摩擦力）3、判斷下列情況機械能是否守恒：（1）雨滴在空中勻速下落。（2）一個小球在光滑的斜面上加速下滑。八、作業(yè)：1、課本上關于機械能守恒定律的課后練習題。2、思考一個實際生活中的場景，如秋千的擺動過程，用機械能守恒定律分析其中的能量轉化，并寫一篇小短文描述。九、學后反思我的收獲：1、我學到了機械能的概念，知道機械能是動能和勢能的總和。2、理解了機械