視頻標簽：機械能守恒定律

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視頻課題：高中物理人教課標版必修2第七章8.機械能守恒定律-重慶

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高中物理人教課標版必修2第七章8.機械能守恒定律-重慶市綦江區(qū)東溪中學

《機械能守恒定律》教學設(shè)計 
【教材分析】 
機械能守恒定律一節(jié)的內(nèi)容與本章的各節(jié)內(nèi)容有緊密的邏輯關(guān)系，是全章知識鏈中重要的一環(huán)．機械能守恒定律的探究既建立在前面所學知識的基礎(chǔ)上，又是普遍的能量守恒定律的一種特殊情況，教材開始通過“演示”小實驗，聯(lián)系第一節(jié)中追尋守恒量．通過多個具體實例，先得到動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，引出對機械能守恒定律及守恒條件的探究，聯(lián)系重力勢能和重力做功的關(guān)系的學習，由定性分析到定量計算，逐步深入，最后得出結(jié)論，并通過應(yīng)用使學生領(lǐng)會機械能守恒定律在解決實際問題時的優(yōu)越性。在教學設(shè)計時，要根據(jù)教材內(nèi)在的邏輯關(guān)系和學生認知的發(fā)展規(guī)律來設(shè)計教學活動的基本流程，力求達到最優(yōu)化的組合。 
本設(shè)計力圖通過生活實例和物理實驗,展示相關(guān)情景，激發(fā)學生的求知欲，引出對機械能守恒定律的探究,體現(xiàn)從“生活走向物理”的理念,通過建立物理模型,由淺入深進行探究,讓學生領(lǐng)會科學的研究方法,并通過規(guī)律應(yīng)用鞏固知識,體會物理規(guī)律對生活實踐的作用。 
 
【教學目的】 
㈠知識與技能 
1、知道什么是機械能，理解物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化； 
2、理解機械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件； 
3、會判定具體問題中機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律分析實際問題。 ㈡過程與方法 
1、學習從物理現(xiàn)象分析、推導(dǎo)機械能守恒定律及適用條件的研究方法； 
2、初步掌握運用能量轉(zhuǎn)化和守恒來解釋物理現(xiàn)象及分析問題的方法。 
㈢情感、態(tài)度與價值觀 
體會科學探究中的守恒思想，養(yǎng)成探究自然規(guī)律的科學態(tài)度，領(lǐng)悟機械能守恒規(guī)律解決問題的優(yōu)點，形成科學的價值觀。  
【教學重點】 
 1、機械能守恒定律的推導(dǎo)與建立，以及機械能守恒定律含義的理解； 
 2、機械能守恒定律的條件和機械能守恒定律的實際應(yīng)用。 【教學難點】 
 1、機械能守恒的條件及對機械能守恒定律的理解。 
 2、正確分析物體系統(tǒng)內(nèi)所具有的機械能，判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒。 【教學器材】 
 鋼球、細線、小球、釘子，鐵架臺、彈簧振子,氣墊導(dǎo)軌等。  
【教學過程】  一、引入新課 
1、小游戲：單擺碰鼻子實驗（鋼球用細繩懸起，請一同學靠近，將鋼球拉至同學鼻子處，然后放開） 
    先猜想，后觀察現(xiàn)象，分析：小球能記住原來的高度——說明這里面存在守恒量     師：今天我們一起來探究這個守恒量，請進入今天的課題“機械能守恒定律”  
 
                    
             
                    
                             
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二、教學過程設(shè)計 
（一）探究動能與勢能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系： （1）動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化     播放視頻：奧運會上的跳水視頻。 
師：運動員從最高點到最低點過程中，思考：    誰在做功？（忽略空氣阻力）         只有重力做功 
       運動員速度在怎么變化，高度在怎么變化？ 
       能量在怎么轉(zhuǎn)化？—重力勢能轉(zhuǎn)化為動能       其原因：通過重力做功 
   師：重力勢能能轉(zhuǎn)化為動能，那動能能轉(zhuǎn)化為重力勢能嗎？請你舉例說明      （豎直上拋運動或者斜拋運動） 
   小結(jié)：通過重力做功，動能與重力勢能能夠相互轉(zhuǎn)化。 （2）動能與彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化  
     金屬球套在光滑桿上與彈簧相連接，在球與彈簧相互作用過程中：    
    球壓縮彈簧的過程中，系統(tǒng)內(nèi)能量在怎么變化？ 
 球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能 
    彈簧恢復(fù)原長的過程中，系統(tǒng)內(nèi)能量在怎么變化呢？      彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為球的動能 
     通過彈力做功，物體的動能與彈簧的彈性勢能能相互轉(zhuǎn)化。    綜上所述：通過重力或彈力做功，動能與勢能能相互轉(zhuǎn)化。 
減少
減少，增大
增大，P
KEhEV
                    
             
                    
                             
- 3 - 
  師：在轉(zhuǎn)化過程中，若動能增加，則勢能減少，那它們的總量會怎么樣呢？ （二）機械能 
  1、總量          機械能：動能與勢能的統(tǒng)稱。   2、 機械能    動能 
                  勢能     重力勢能）（相對參考平面的高度mghEP                           彈性勢能    
  3、機械能：表示某一時刻某一位置物體所處的能量狀態(tài)。   師：在能量轉(zhuǎn)化中，機械能會怎么樣呢？ （三）機械能守恒定律 
    研究方法：在探究物理規(guī)律時，應(yīng)該是由簡單到復(fù)雜，逐步深入，先對簡單的物理現(xiàn)象進行探究，然后加以推廣深化。在動能與勢能轉(zhuǎn)化的情景中，自由落體（只受重力）應(yīng)該是比較簡單的。 
⑴只受重力作用分析 
引導(dǎo)學生自主探究，如圖所示，小球下落過程中經(jīng)過高度h1的A點速度v1，經(jīng)高度h2的B點時速度為v2，由同學用學習過的知識（牛頓定律或動能定理），分析下落過程中A、B兩位置的機械能之間的數(shù)量關(guān)系。 
師：比如說，自由下落的小球，先后經(jīng)過A、B，則從A到B過程中，小球的機械能會怎樣呢？ 
現(xiàn)以小組為單位，討論以下三個問題，完成導(dǎo)學案上的內(nèi)容，找出E1與E2之間的關(guān)系。 
      A點到B點，物體所受合外力？其做了多少功？ 
 重力，21mghmghWG 
       動能變化了多少？ 
        2
122
2
121mvmvEK       WG 與∆EK之間的關(guān)系？（動能定理）   
                2122212
121mvmvmghmgh 整理可得： 2211kPkPEEEE 
                21EE   
引導(dǎo)學生討論表達式的含義是什么？老師總結(jié)。 
師：在表達式中左邊是物體在初位置時的機械能，右邊是物體在末位置時的機械能，該式表示：只受重力作用，動能和勢能之和即總的機械能保持不變。 
22
1mvEK
 
                    
             
                    
                             - 4 - 
同樣的，通過彈力做功，物體的動能與彈簧的彈性勢能能相互轉(zhuǎn)化，則機械能也保持不變。 
總結(jié)起來，就是我們學習的重點—機械能守恒定律。 （2）機械能守恒定律 
      1、內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。 
     2、表達式：2211kPkPEEEE/21EE 
     3、請你判斷幾下幾種情況機械能能否守恒？        做平拋運動的小球 
   物體機械能守恒—只有重力做功  用手托著書勻速上升/勻速下降 
   物體機械能不守恒——摩擦力做功粗糙 
  小球在光滑水平面上與彈簧相互作用，小球機械能是否守恒？   不守恒，原因：當物體壓縮彈簧時，物體動能在減少！    （小球與彈簧）系統(tǒng)機械能是否守恒呢？    守恒，系統(tǒng)內(nèi)只有彈力做功 平面若是粗糙的呢？ 
  系統(tǒng)機械不守恒——摩擦力做功 歸納總結(jié)：機械能守恒的條件 
（1）只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)（從力做功） （2）系統(tǒng)內(nèi)只存在動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化（從能量轉(zhuǎn)化） 4、其他機械能守恒的表達式： 
試一試：利用所學知識寫出機械能守恒的其他表達式   
            2211
KPKPE
EEE 表達式                                     （守恒觀點）需要選定參考平面  
        
 
                                            （能量轉(zhuǎn)化觀點）不需要選定參考平面  
師：自由下落的小球，其動能增加，重力勢能在減少，而機械能保持不變，說明減少的勢能與增加的動能相等。                    （四）、機械能守恒定律應(yīng)用 
  （1）回到小游戲，請你解釋其物理現(xiàn)象。      1、為什么小球記得原來的高度？             機械能守恒     （2）練習 
師：若忽略空氣阻力，咱們來計算出小球在最低點的速度。 
1、 已知擺長為l, 最大偏角為θ  ,小球運動到最低位置時的
A l 
C O 
增減減
增PKPKEEEE
                    
             
                    
                             
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速度是多大？ 
2、思考并討論以下幾個問題： 
以誰為研究對象，研究的是哪個過程？ 
研究過程中，小球受力情況和做功情況，機械能是否守恒？ 根據(jù)機械能守恒定律列方程求解 分小組用不同的表達式解出答案 
3、需注意：表達式的應(yīng)用可能需要選定參考平面。 師：解題時，需要考慮過程嗎？ 
學生回答：不需要，只需要考慮初狀態(tài)與末狀態(tài)。 
在應(yīng)用的基礎(chǔ)上，歸納使用機械能守恒定律解題的一般步驟：    1、確定研究對象 2、受力分析； 
3、判斷是否符合機械能守恒定律的條件——只有重力或彈力做功物體系統(tǒng)內(nèi)； 4、根據(jù)機械能守恒定律列出等式求解； (四)課堂小結(jié) 
 
 
（六）板書設(shè)計 
    一、動能與勢能能相互轉(zhuǎn)化 
二、機械能：物體的動能和勢能之和稱為物體的機械能。 
                      PKEEE 
三、機械能守恒定律 
 1.內(nèi)容： 在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能 可以相互轉(zhuǎn)化，而總
的機械能保持不變。 2.表達式：          21EE       
或  K2P2K1P1EEEE  
機械能守恒定律
 
內(nèi)容：在只有重力和彈簧彈力對物體做功的情況下，物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，物體機械能總量保持不變。 
表達式：E2=E1或△Ek增=△Ep減。 
使用條件（判斷方法）：①只受重力或彈力； 
                     ②系統(tǒng)內(nèi)只存在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化 
研究對象：物體與地球組成的系統(tǒng)（或物體與彈簧組成的系統(tǒng)） 
 
                    
             
                    
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                 或  
增
減減
增PKPKEEEE 
3、守恒條件：a、只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功為零） 
              b、只發(fā)生動能和勢能間的相互轉(zhuǎn)化。

第七章  機械能
第8節(jié)  機械能守恒定律
【學習目標】
1．知道機械能的各種形式，能夠分析動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化問題；
2．能夠推導(dǎo)出“機械能守恒定律”，學會判定物體的機械能是否守恒；
3．能從能量轉(zhuǎn)化的角度理解機械能守恒的條件，領(lǐng)會機械能守恒定律解題的優(yōu)越性；
【重點】機械能守恒定律的理解和應(yīng)用
【難點】機械能守恒條件的判斷
【學習過程】
一、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化
   1、跳水過程：              轉(zhuǎn)化為               ，通過                。
   2、豎直上拋：              轉(zhuǎn)化為               ，通過                。
小結(jié)：通過               ，                與                相互轉(zhuǎn)化。
  3、彈簧與滑塊的相互作用過程中：

 
 
 

  壓縮彈簧過程中：            轉(zhuǎn)化為                 ，通過             。
  ‚彈簧恢復(fù)原長過程中：               轉(zhuǎn)化為                   ，通過            。
  綜上所訴：通過                ，           與                 相互轉(zhuǎn)化。
二、機械能
   E =       +       
表示物體在某一       ,某一            的能量      。
三、機械能守恒定律
1、探究機械能是否守恒
自由下落的小球，先后經(jīng)過A、B，則從A到B過程中，小球的機械能會怎樣呢？（以地面為參考平面）
A點到B點，物體所受合外力？其做了多少功？
 
 
‚動能變化了多少？
       
 
ƒWG 與∆EK之間的關(guān)系？
  
„兩位置機械能有什么關(guān)系？
 
 
 
2、機械能守恒定律
內(nèi)容：                                                              
_________________________________________________________________________________
‚機械能守恒定律的表達式：________________                             __________
                                                                              ___
合作交流：請判斷以下幾種情況機械能是否守恒？
 做平拋運動的小球
 
 ‚用手托著書勻速上升/勻速下降
 
                                  
 ƒ小球在光滑水平面上與彈簧相互作用，小球機械能是否守恒？
 
                                 
（小球與彈簧）系統(tǒng)機械能是否守恒呢？
  
                                
„平面若是粗糙的呢？
 
                                          
3、歸納總結(jié)：機械能守恒的條件： __________________________________          
                                                                        __
4、試一試：利用所學知識寫出機械能守恒的其他表達式（補充在表達式位置處）
四、機械能守恒定律的應(yīng)用
1、回到小游戲，解釋其物理現(xiàn)象。為什么小球記得原來的高度？
 
 
 
2、練習：
忽略空氣阻力，已知擺長為l, 最大偏角為θ  ,小球運動到最低位置時的速度是多大？
 
 
 

 
 
 
 
 
3、應(yīng)用機械能守恒定律的優(yōu)勢：                                              
4、歸納總結(jié)，使用機械能守恒定律解題的一般步驟：
                                                                            
                                                                           
 
五、課堂小結(jié)：這節(jié)課，你收獲了什么？
                                                                                     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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