物理（普通類）教學(xué)課件 03第二章 機械能 第三節(jié) 勢能 機械能守恒定律 學(xué)習(xí)資料

課題第二章機械能第三節(jié)勢能機械能守恒定律2課時教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.了解重力勢能和彈性勢能；2.知道機械能是人類生活中常見的能量形式；3.理解機械能守恒定律。能力目標(biāo)1.通過對重力勢能的學(xué)習(xí)，訓(xùn)練根據(jù)物理公式分析問題的能力；2.能利用機械能守恒定律的公式進行簡單計算；3.能利用機械能守恒定律分析生產(chǎn)、生活中的有關(guān)問題。情感目標(biāo)1.通過對本節(jié)的學(xué)習(xí)，初步體會自然界中普遍遵守的能量守恒規(guī)律；2.通過對三峽工程的了解，增強民族自豪感。重點重力勢能的概念，機械能守恒定律難點機械能守恒定律教具多媒體展示系統(tǒng)、動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化演示實驗主要教學(xué)過程學(xué)生活動教學(xué)過程設(shè)計一、引入課題用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖2-12，展示出一幅三峽大壩正在排水發(fā)電的情景。提問：我國的長江三峽水利樞紐工程，是當(dāng)今世界上最大的水利樞紐工程。工程設(shè)計正常蓄水位l75m，總庫容393億立方米，總裝機容量為1820萬千瓦，年發(fā)電量847億千瓦·時。你知道三峽大壩為什么會有如此大的發(fā)電量嗎？（一般情況下，學(xué)生回答不出來。因為他們在實踐階段只定性學(xué)習(xí)過重力勢能，沒有定量學(xué)習(xí)過重力勢能。）引入課題：今天，我們來進一步學(xué)習(xí)有關(guān)重力勢能的知識——第三節(jié)勢能機械能守恒定律。二、勢能初中我們已經(jīng)學(xué)過，被舉高的物體具有做功的本領(lǐng)，因此它具有能量。我們把地球表面附近的物體具有的跟它的高度相關(guān)的能量，叫作重力勢能。高處的物體究竟具有多少能量呢？用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖2-13。提問：設(shè)一個質(zhì)量為m的物體，從高度為處，豎直向下落到地面，這個過程中重力做的功為多少？（大多數(shù)學(xué)生能夠回答出來）W＝mgh因此可知，物體在高度處的重力勢能Ep=mgh。重力勢能是標(biāo)量，它的SI單位跟動能的一樣也是J。由重力勢能公式可知，物體距地面越高，重力勢能越大；反之，就越小。處于地平面以下的物體，公式中的h應(yīng)為負值，其重力勢能也為負值。在這里，負號只是表示它的重力勢能比在地面處的重力勢能小。以上是把物體在地面處的重力勢能當(dāng)作零，當(dāng)然也可選擇另一水平面作為零勢能面，這時上式中的h應(yīng)是從該面算起的高度。在計算重力勢能時，應(yīng)同時說明零勢能面的位置。一般情況下，常選地面為零勢能面。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖2-14。卷緊的發(fā)條、拉伸或壓縮的彈簧、拉開的弓、正在擊球的球拍、撐桿跳運動員手中彎曲的桿，等等，這些物體由于發(fā)生了彈性形變，而具有了做功的本領(lǐng)，我們把這種能量叫作彈性勢能。三、機械能守恒定律我們在初中學(xué)過，重力勢能和動能之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖2-15。演示實驗動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化把一個小球用細線懸掛起來，把小球拉到一定高度的A點，然后放開，小球就擺向另一端的B點。通過測量可以發(fā)現(xiàn)，B點與A點高度相同。如果用尺把細線上的某一點擋住，小球則會擺到C點。通過測量可以發(fā)現(xiàn)，C點與A點、B點高度仍然相同。提問：這個實驗說明了什么？（這個實驗表明，小球在擺動的過程中，重力勢能和動能發(fā)生了轉(zhuǎn)化，而它們的總量保持不變）用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖2-16。一個質(zhì)量為m自由下落的物體，從高度為h1的A點下落到高度為h2的B點，速度從v1增加到v2。在此過程中，物體的重力勢能減少了，而動能增加了。可以證明，物體的重力勢能減少的量等于動能增加的量，動能與重力勢能之和保持不變。用公式可表示為在自由落體運動中，只有重力做功，動能與重力勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。在各種拋體運動中，如果忽略空氣阻力，物體的總機械能也保持不變。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖2-17。物體在光滑斜面上運動時，雖然物體受重力和支持力的作用，但支持力對物體不做功，只有重力做功?？梢宰C明，在此過程中物體的機械能也保持不變。在只有彈力做功的過程中，動能和彈性勢能可以互相轉(zhuǎn)化，總的機械能也保持不變。在只有重力（或彈力）做功的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，機械能的總量保持不變。這個結(jié)論叫作機械能守恒定律，它是力學(xué)中的一條重要規(guī)律，也是能量守恒定律的一種形式。例題物體從lm高、2m長的光滑斜面頂端，由靜止開始無摩擦地滑下，到達斜面底端時的速度多大?（不計空氣阻力）解設(shè)物體的質(zhì)量為m，根據(jù)機械能守恒定律，并選取地面為零勢能面，有說明本題應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解，也可以得到同樣的結(jié)果，但是，應(yīng)用機械能守恒定律，在解決問題的步驟上要簡單得多。如果把斜面換成曲面，我們同樣可以運用機械能守恒定律方便地求出結(jié)果，而直接應(yīng)用牛頓運動定律，由于物體在曲面上受的合外力是時刻變化的，處理起來就困難得多。水力發(fā)電一般是利用位于高處的河水發(fā)電的。河流中位于高處的水具有較高的重力勢能，流到低處時，水的重力勢能轉(zhuǎn)化成動能，推動水輪機轉(zhuǎn)動，水輪機再對發(fā)電機做功，使其產(chǎn)生出電能。回應(yīng)本節(jié)前的問題：三峽大壩是迄今世界上綜合效益最大的水利樞紐，大壩為混凝土重力壩，壩頂總長3035m，壩頂高程185m，正常蓄水位175m，總庫容393億立方米，大壩內(nèi)安裝32臺單機容量為70萬千瓦水輪發(fā)電機組，其2240萬千瓦的總裝機容量為世界第一，三峽大壩榮獲世界紀錄協(xié)會世界最大的水利樞紐工程世界紀錄。觀看圖片學(xué)生思考并嘗試回答板書板書板書學(xué)生觀看學(xué)生回答板書板書板書板書學(xué)生觀看板書板書學(xué)生觀看學(xué)生觀察學(xué)生回答學(xué)生觀看板書學(xué)生觀看板書板書結(jié)合生活，激發(fā)興趣進行愛國主義教育小結(jié)勢能機械能守恒定律1．勢能我們把地球表面附近的物體由于與地球之間存在一定的高度關(guān)系而具有的能量叫作重力勢能?？捎霉奖硎緸椋篍p=mgh物體由于彈性形變而具有的能量叫作彈性勢能。2．機械能守恒定律在只有重力（或彈力）做功的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，機械能的總量保持不變。這個結(jié)論叫機械能守恒定律?；仡櫛竟?jié)知識；體會思考方法；感受情感態(tài)度隨堂練習(xí)練習(xí)2-31．答一個重50N的物體，從距地面12m高的地方自由下落，當(dāng)下落4m時的重力勢能是400J；落地時的重力勢能是0J；在整個下落過程，重力勢能變化了600J。2．答一個重力為10N的物體，從4m高處由靜止自由落下，落到lm高處的機械能是40J。4．解這種設(shè)計可以使進入站臺的列車的一部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，儲存起來，減少了列車剎車時的能量損失。當(dāng)列車駛出站臺時，這部分重力勢能又可以轉(zhuǎn)化為列車的動能，減少了列車啟動時的能量消耗。當(dāng)列車關(guān)掉動力以36km/h＝10m/s的速度沖向站臺時，它具