《2.3 機械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計

《2.3機械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計【教學(xué)內(nèi)容】第二單元第3節(jié)第2課時：機械能守恒定律?！窘虒W(xué)目標】1.：知道機械能的定義；掌握機械能守恒定律，知道它的含義和適用條件；會用機械能守恒定律處理力學(xué)問題，知道應(yīng)用這一定律的基本步驟和應(yīng)用它處理問題的優(yōu)點。2.通過機械能守恒定律的建立過程及運用，逐步學(xué)會運用能量守恒的觀點分析求解力學(xué)問題。3.通過對機械能守恒定律的理解與運用，體會變與不變的辯證關(guān)系，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的學(xué)習習慣?！窘虒W(xué)重點】機械能守恒定律?！窘虒W(xué)難點】機械能守恒定律的運用?！窘叹邷蕚洹啃∏?、鐵架臺、細線，PPT課件等?！窘虒W(xué)過程】◆創(chuàng)設(shè)情境──引出課題1．復(fù)習回顧上節(jié)內(nèi)容（1）重力勢能的大小與什么因素有關(guān)系？怎樣計算重力勢能？（2）動能的大小與什么因素有關(guān)系？怎樣計算動能？（3）彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)系？2．引導(dǎo)學(xué)生做教材第67頁“碰鼻實驗”并進行討論（1）小球運動中，它的重力勢能、動能發(fā)生變化嗎？怎樣變化？由最高點到最低點，重力勢能減少，動能增加；由最低點到最高點，重力勢能怎加，動能減少。（2）物體總共具有多少機械能？釋放時具有的重力勢能。（3）每次都能回到出發(fā)點，沒有高出出發(fā)點，說明什么？說明運動中小球的機械能沒有增加。3．提出問題：小球運動中，機械能總量如何變化？◆合作探究──新課學(xué)習一、物體運動中勢能與動能的轉(zhuǎn)化1．重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化：（1）演示與舉例：從高處下落的小球，越落越低，具有的重力勢能越來越小；同時越落速度越大，動能越來越大，它的重力勢能轉(zhuǎn)化成了它的動能。上拋的物體上升過程中，高度越來越高，重力勢能越來越大；同時速度越來越小，動能越來越小，它的動能轉(zhuǎn)化成了它的重力勢能。小球下落到豎直的彈簧上，彈簧被壓縮，具有的彈性勢能越來越大，同時小球越來越低，重力勢能越來越小，速度越來越小，動能越來越小，它的動能、重力勢能轉(zhuǎn)化成了彈簧的彈性勢能。小球下落到最低點后，又被彈簧推著上升，彈簧的彈性勢能越來越小，小球的重力勢能越來越多，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化成了小球的重力勢能及動能。過山車運動中不停發(fā)生動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。2．歸納小結(jié)：物體的動能、勢能可以相互轉(zhuǎn)化。3．提出問題：物體的動能與勢能相互轉(zhuǎn)化過程中，機械能的總量是增加、減少、還是保持不變？二、機械能守恒定律1．探究下落物體運動中的機械能以打樁機重錘的運動為例：不計空氣阻力，設(shè)想質(zhì)量為m的重錘從距地面H高度處由靜止下落，選地面為重力勢能零位置：釋放時重錘的機械能總量：下降到距地面h高度處的速度大小為v2，則此時的機械能總量為：，由勻變速直線運動的速度位移關(guān)系式有：，由兩式可得：下落到地面時重錘的機械能總量為：，由勻變速直線運動的速度位移關(guān)系式有：，由兩式可得：2．歸納小結(jié)：下落運動的物體，若只受重力的作用，下落運動中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，但機械能的總量保持不變；同理可以證明只受重力作用，上升物體運動中它的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，機械能的總量保持不變。這一結(jié)論對沿任意路徑運動的物體都成立。如“碰鼻實驗”中，如果不計空氣阻力，小球的機械能就保持不變，將永遠來回運動下去。3．動能、重力勢能與彈性勢能轉(zhuǎn)化過程中的機械能科學(xué)研究證明，如沒有其它阻力，仍然是機械能總量保持不變。4．機械能守恒定律的內(nèi)容（1）內(nèi)容：在沒有摩擦力和介質(zhì)阻力的情況下，一個物體只受重力（或彈力）作用，發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化時，機械能的總量保持不變。保持就是守住的意思，恒就是不變的意思，所以這一結(jié)論叫“機械能守恒定律”。（2）機械能守恒的條件：只有重力對物體做功。滿足這一條件有兩種情況：一是物體只受重力作用，當然只是重力做功了，如不計空氣阻力時在空中運動的物體；另一種情況是，物體雖然還受有其它力，但其它力不做功，那也只是重力做功了，如在光滑斜面上運動的物體，由于斜面的支持力與位移垂直，不做功。（3）注意事項：機械能守恒不守恒，關(guān)鍵看物體所受力的做功情況，與運動形式無關(guān)。保持不變的是機械能總量，是動能、重力勢能、彈性勢能的總和。5．機械能守恒定律的兩種表示：（1）機械能總量不變形式：（2）重力勢能的增量（減量）等于動能的減量（增量）形式：◆案例研究──鞏固所學(xué)1．案例研究例1

講解教材第67頁“例題3”：熟悉運用機械能守恒定律的一般思路和程序。例2

講解教材第68頁“例題4”：再加上牛頓定律解法，最后說明：運用機械能守恒定律求解力學(xué)問題比運用動能定理、牛頓運動定律要方便得多，這是因為它不需要計算各力的功，不需要考慮速度的方向，不需要考慮運動過程的具體細節(jié)，只需分析是否只是重力做功，選取運動中的兩個狀態(tài)列式即可。◆歸納小結(jié)──運用機械能守恒定律分析求解力學(xué)問題的思路與程序選擇物體的運動過程；分析物體運動過程中所受到的外力；分析運動過程中每個力的做功情況，若只有重力做功，則物體在這一運動過程中的機械能守恒；選出運動過程中的兩個狀態(tài)列式，一般選勢能、動能已知的一個狀態(tài)和機械能總量表達式中含有位置量的一個狀態(tài)。列式時，一般采用勢能的增量（減量）等于動能的減量（增量）形式，這樣不需要選擇重力勢能的