《2.3 機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

《2.3機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)內(nèi)容】第二單元第3節(jié)第2課時(shí)：機(jī)械能守恒定律?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.：知道機(jī)械能的定義；掌握機(jī)械能守恒定律，知道它的含義和適用條件；會(huì)用機(jī)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(diǎn)。2.通過機(jī)械能守恒定律的建立過程及運(yùn)用，逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用能量守恒的觀點(diǎn)分析求解力學(xué)問題。3.通過對機(jī)械能守恒定律的理解與運(yùn)用，體會(huì)變與不變的辯證關(guān)系，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)習(xí)慣?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】機(jī)械能守恒定律?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】機(jī)械能守恒定律的運(yùn)用?！窘叹邷?zhǔn)備】小球、鐵架臺(tái)、細(xì)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(xí)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(jì)算重力勢能？（2）動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)系？怎樣計(jì)算動(dòng)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(shí)驗(yàn)”并進(jìn)行討論（1）小球運(yùn)動(dòng)中，它的重力勢能、動(dòng)能發(fā)生變化嗎？怎樣變化？由最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，重力勢能減少，動(dòng)能增加；由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)，重力勢能怎加，動(dòng)能減少。（2）物體總共具有多少機(jī)械能？釋放時(shí)具有的重力勢能。（3）每次都能回到出發(fā)點(diǎn)，沒有高出出發(fā)點(diǎn)，說明什么？說明運(yùn)動(dòng)中小球的機(jī)械能沒有增加。3．提出問題：小球運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械能總量如何變化？◆合作探究──新課學(xué)習(xí)一、物體運(yùn)動(dòng)中勢能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化1．重力勢能與動(dòng)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??；同時(shí)越落速度越大，動(dòng)能越來越大，它的重力勢能轉(zhuǎn)化成了它的動(dòng)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(shí)速度越來越小，動(dòng)能越來越小，它的動(dòng)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(shí)小球越來越低，重力勢能越來越小，速度越來越小，動(dòng)能越來越小，它的動(dòng)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(diǎn)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(dòng)能。過山車運(yùn)動(dòng)中不停發(fā)生動(dòng)能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。2．歸納小結(jié)：物體的動(dòng)能、勢能可以相互轉(zhuǎn)化。3．提出問題：物體的動(dòng)能與勢能相互轉(zhuǎn)化過程中，機(jī)械能的總量是增加、減少、還是保持不變？二、機(jī)械能守恒定律1．探究下落物體運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能以打樁機(jī)重錘的運(yùn)動(dòng)為例：不計(jì)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(shí)重錘的機(jī)械能總量：下降到距地面h高度處的速度大小為v2，則此時(shí)的機(jī)械能總量為：，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移關(guān)系式有：，由兩式可得：下落到地面時(shí)重錘的機(jī)械能總量為：，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移關(guān)系式有：，由兩式可得：2．歸納小結(jié)：下落運(yùn)動(dòng)的物體，若只受重力的作用，下落運(yùn)動(dòng)中重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，但機(jī)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(yùn)動(dòng)中它的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，機(jī)械能的總量保持不變。這一結(jié)論對沿任意路徑運(yùn)動(dòng)的物體都成立。如“碰鼻實(shí)驗(yàn)”中，如果不計(jì)空氣阻力，小球的機(jī)械能就保持不變，將永遠(yuǎn)來回運(yùn)動(dòng)下去。3．動(dòng)能、重力勢能與彈性勢能轉(zhuǎn)化過程中的機(jī)械能科學(xué)研究證明，如沒有其它阻力，仍然是機(jī)械能總量保持不變。4．機(jī)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(gè)物體只受重力（或彈力）作用，發(fā)生動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，機(jī)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(jī)械能守恒定律”。（2）機(jī)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(dāng)然只是重力做功了，如不計(jì)空氣阻力時(shí)在空中運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的物體，由于斜面的支持力與位移垂直，不做功。（3）注意事項(xiàng)：機(jī)械能守恒不守恒，關(guān)鍵看物體所受力的做功情況，與運(yùn)動(dòng)形式無關(guān)。保持不變的是機(jī)械能總量，是動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能的總和。5．機(jī)械能守恒定律的兩種表示：（1）機(jī)械能總量不變形式：（2）重力勢能的增量（減量）等于動(dòng)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(yùn)用機(jī)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(yùn)用機(jī)械能守恒定律求解力學(xué)問題比運(yùn)用動(dòng)能定理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律要方便得多，這是因?yàn)樗恍枰?jì)算各力的功，不需要考慮速度的方向，不需要考慮運(yùn)動(dòng)過程的具體細(xì)節(jié)，只需分析是否只是重力做功，選取運(yùn)動(dòng)中的兩個(gè)狀態(tài)列式即可?！魵w納小結(jié)──運(yùn)用機(jī)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(yùn)動(dòng)過程；分析物體運(yùn)動(dòng)過程中所受到的外力；分析運(yùn)動(dòng)過程中每個(gè)力的做功情況，若只有重力做功，則物體在這一運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能守恒；選出運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)狀態(tài)列式，一般選勢能、動(dòng)能已知的一個(gè)狀態(tài)和機(jī)械能總量表達(dá)式中含有位置量的一個(gè)狀態(tài)。列式時(shí)，一般采用勢能的增量（減量）等于動(dòng)能的減量（增量）形式，這樣不需要選擇重力勢能的