省優(yōu)質(zhì)課機械能守恒定律教案

1、機械能守恒定律一、教學(xué)目標(biāo)1、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。2、過程與方法(1) 學(xué)習(xí)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。3、情感、態(tài)度與價值觀體會科學(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)悟機械能守恒規(guī)律解決問題的優(yōu)點，形成科學(xué)價值觀。二、教學(xué)重點和難點1、教學(xué)重點(1) 機械能守恒定律的探究、推導(dǎo)與建立，以及機械能守恒定律含義的理解。(2)

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。2、教學(xué)難點(1) 機械能守恒的條件及對機械能守恒定律的理解。(2) 能正確分析物體系統(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。三、教學(xué)方法和教具1、教學(xué)方法：實驗探究、啟發(fā)誘導(dǎo)、歸納總結(jié)、應(yīng)用拓展、多媒體輔助教學(xué)2、教具：鐵架臺、鐵夾、玻璃棒、細(xì)線、小鋼球、摩擦計、彈簧振子碰鼻實驗，引入新課，激發(fā)學(xué)生興趣四、教學(xué)流程圖探究推導(dǎo)機械能守恒定律觀察、實驗、討論、分析、歸納、總結(jié)應(yīng)用拓展，完成目標(biāo)定性探究兩個位置的機械能相等利用實驗，探究新課，點撥指導(dǎo)五、教學(xué)過程（引入新課）碰鼻實驗：如圖所示，把懸掛重球拉至鼻尖由靜止釋放，實

3、驗者立于原位不動，小球來回擺動，學(xué)生觀察者怕重球碰壞了鼻子，可事實重球碰不到鼻尖。提出疑問，引入新課。(新課講授)引導(dǎo)學(xué)生回憶本章學(xué)習(xí)過那些形式的能量，重力勢能、彈性勢能、動能。一、 機械能1、 機械能：動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）統(tǒng)稱為機械能。物體的機械能為動能與勢能的和。2、 表達(dá)式：e=ek+ep3、 機械能是標(biāo)量，具有相對性。先選取參考平面和參考系才能確定機械能（一般選地面）。4、 動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化例子：多媒體播放圖片自由落體運動 重力勢能 動能平拋運動、小球在光滑斜面上向下運動、瀑布、高山滑雪豎直上拋運動的上升過程 動能 重力勢能小球沿光滑斜面向上運動、背越式跳高姚明投出的籃

4、球 上升過程：動能重力勢能 下降過程：重力勢能 動能擲出的鉛球、單擺、過山車玩具飛機 彈性勢能 動能射箭、蹦床、水平彈簧振子通過重力或彈力做功，機械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。那么，在動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，機械能的總量是否發(fā)生變化呢？引導(dǎo)學(xué)生猜想：機械能的總量不發(fā)生變化。二、 機械能守恒定律探究實驗一：c如右圖，用細(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺等做實驗。c實驗1如圖甲，把一個小球用細(xì)線懸掛起來，把小球拉到一定高度的a點，然后放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化。我們看到，小球可以擺到跟a點等高的c點。實驗2如圖乙，如果用木筷在擋住細(xì)線，小球雖然不能擺到c點，但擺到另一側(cè)c時

5、，也能達(dá)到跟a點相同的高度。學(xué)生分組實驗，思考問題，填寫探究實驗活動卡。 這個實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個實驗說明了什么？小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有重力對小球能做功。實驗表明，小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化，小球總能回到原來的高度?？梢?，重力勢能和動能的總和保持不變，即機械能保持不變。探究規(guī)律一：物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功。用我們學(xué)過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關(guān)系，推導(dǎo)出物體在任意位置a、b機械能相等。教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識獨立推導(dǎo)出機械能守恒定律。讓學(xué)生親歷知識的

6、獲得過程。學(xué)生獨立推導(dǎo)。教師巡視指導(dǎo)，及時解決學(xué)生可能遇到的困難。位置a到位置b：由動能定理得重力的功：wg = ek2-ek1由重力做功和重力勢能變化的關(guān)系得重力的功：wg= =ep1-ep2得到 ek2-ek1=ep1-ep2 ep1+ek1=ep2+ek2 即e1=e2結(jié)論：在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。ba0探究實驗二：如右圖，水平方向的彈簧振子。球靜止在o點，彈簧處于原長，把球拉離o點到a點，放開后，球運動到右側(cè)b點，觀察兩段距離是否相等？小球向左右的最大距離相等。學(xué)生分組實驗，思考問題，填寫探究實驗活動卡。這個實驗中，小球的受力情況如

7、何？各個力的做功情況如何？這個實驗說明了什么？小球在往復(fù)運動過程中，豎直方向受重力和桿的支持力作用，水平方向上受彈力作用。重力、支持力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有彈簧的彈力abba0對小球做功。實驗表明，小球在往復(fù)運動過程中彈性勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化，彈性勢能和動能的總和應(yīng)該保持不變。即機械能保持不變。探究規(guī)律二：水平彈簧振子，觀察運動過程。由同學(xué)討論小球運動過程，結(jié)合前面已經(jīng)探究過的彈力做功與b彈性勢能的關(guān)系，類比重力做功，進(jìn)行分析。取任意位置ab， 位置a到位置b：由動能定理得彈力的功：wf= ek2-ek1 由重力做功和重力勢能變化的關(guān)系得彈力的功：wf= ep1-ep2則ep1+

8、ek1=ep2+ek2 即 e1=e2結(jié)論：只有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。引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，得出機械能守恒定律。1、 機械能守恒定律在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。(與猜想呼應(yīng))2、 表達(dá)式： ep1+ek1=ep2+ek2 即 e1=e23、 機械能守恒的條件：只有重力或彈力做功（引導(dǎo)學(xué)生思考與討論）（1） 只受重力。 (2)受重力或彈力外還受其它力，但其它力不做功。三、 機械能守恒定律的應(yīng)用 1、碰鼻實驗 釋放鋼球后，若忽略空氣阻力，只有重力做功， 機械能守恒，應(yīng)該擺到等高處，不會碰到鼻子。2、上

9、海軌道交通3號線某車站的設(shè)計方案。由于站臺建得稍高，車進(jìn)站時要上坡，出站時要下坡。忽略摩擦力，分析這種設(shè)計的優(yōu)點。進(jìn)站前關(guān)閉發(fā)動機，機車憑慣性上坡，動能變成重力勢能儲存起來，出站時下坡，重力勢能變成動能，節(jié)省了能源。3、在下列幾種運動中，遵守機械能守恒定律的是 （ ）a.雨滴勻速下落 b.汽車剎車的運動 c.物體沿斜面勻速下滑 d.物體做自由落體運動4. 把一個小球用細(xì)線懸掛起來，就成為一個擺，如圖所示，擺長為l，最大偏角為。如果阻力可以忽略，小球運動到最低位置時的速度是多大？分析：小球受力及各力做功情況解：選最低點所在平面為零勢能面，小球在最高點的狀態(tài)為初狀態(tài)，該點重力勢能ep1=mgl（1-cos ），動能ek1=0。小球在最低點的狀態(tài)為末狀態(tài)，重力勢能ep2=0，動能ek2=mv2/2由機械能守恒定律得k2+ep2 = k1+ep1v=引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：應(yīng)用機械能守恒定律解決問題的一般步驟1確定研究對象,明確運動過程。 2受力分析及各力做功情況，判斷機械能是否守恒。3選取參考平面，確定初末狀態(tài)及其機械能。4根據(jù)機械能守恒定律列方程，統(tǒng)一單位