機械能守恒定律的應用教學設計人教版(優(yōu)秀教案)

1、機械能守恒定律應用本節(jié)教材分析本節(jié)重點介紹機械能守恒定律的應用，要求學生知道應用機械能守恒定律解題的步驟以及用這個定律處理問題的優(yōu)缺點，并會用機械能守恒定律解決簡單的問題另外，在本節(jié)中要學會據(jù)題設條件提供的具體情況， 選擇不同的方法，用機械能守恒定律以及學過的動量定理、動能定理、動量守恒定律等結合解決綜合問題教學目標一、知識目標. 知道應用機械能守恒定律解題的步驟. 明確應用機械能守恒定律分析問題的注意點. 理解用機械能守恒定律和動能定理、動量守恒定律綜合解題的方法二、能力目標. 針對具體的物理現(xiàn)象和問題，正確應用機械能守恒定律. 掌握解決力學問題的思維程序，學會解決力學綜合問題的方法.三、德

2、育目標. 通過解決實際問題，培養(yǎng)認真仔細有序的分析習慣. 具體問題具體分析，提高思維的客觀性和準確性教學重點機械能守恒定律的應用教學難點判斷被研究對象在經歷的研究過程中機械能是否守恒，在應用時要找準始末狀態(tài)的機械能教學方法. 自學討論，總結得到機械能守恒定律的解題方法和步驟；. 通過分析典型例題，掌握用機械能守恒定律、動能定律、動量守恒定律解決力學問題.教學用具自制的投影片、課件教學過程出示本節(jié)課的學習目標：.知道應用機械能守恒定律解題的步驟以及用該定律解題的優(yōu)點.會用機械能守恒定律以及與學過的動量定理、動能定理、動量守恒定律等結合解決綜合問題學習目標完成過程：一、導入新課.用投影片出示復習思

3、考題：機械能守恒定律的內容是什么 ？機械能守恒定律的數(shù)學表達形式是什么 ？.學生答：在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變；在只有 彈力做功的情形下，物體的動能和彈性勢能發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變機械能守恒定律數(shù)學表達式有兩種：第一種： % 4 % % 即動能的增加量等于重力勢能的減小量第二種： % % 與I % 即半初態(tài)的機械能等于初動態(tài)的機械能.引入：本節(jié)課我們來學習機械能守恒定律的應用.板書：機械能守恒定律的應用二、新課教學.關于機械能守恒定律解題的方法和步驟：()學生閱讀本節(jié)課文的例和例()用多媒體出示思考題兩道例題中在解題方法上有哪

4、些相同之處？例中如果要用牛頓第二定律和運動學公式求解，該如何求解？你認為兩種解法解修哪種方法簡單 ？為什么？()學生閱讀結束后，解答上述思考題：學生答：課文上的兩道例題的解題方法上的相同之處有：:首先確定研究對象：例中以下滑的物體作為研究對象；例中以小球作為研究對象:對研究對象進行受力分析：例中的物體受到重力和斜面的支持力，例中的小球受到重力和懸線的拉力 :判定各個力是否做功，并分析是否符合機械能守恒的條件:例中的物體所受的支持力與物體的運動方向垂直，不做功，物體在下滑過程中只有重 力做功，所以機械能守恒.例中的小球所受的懸線的拉力始終垂直于小球的運動方向，不做功，小球在擺動過程中，只有重力做

5、功,所以小球的機械能守恒.:選取零勢能面，寫出初態(tài)和末態(tài)的機械能，列方程解答有關物理量.（）在實物投影儀上展示學生所做的用牛頓運動定律和運動學公式解答例的過程：解：物體受重力和斜面對物體的支持力支，將重力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，得物體所受的合外力._ 卜1 L .1 E戶通=masin = - = r =3=4.9廚£屈二師4向（）把上述解題過程與課本上的解題過程類比，得到應用機械能守恒定律解題，可以只考慮運動的初狀態(tài) 和末狀態(tài)，不必考慮兩個狀態(tài)之間的過程的細節(jié)，所以用機械能守恒定律解題，在思路和步驟上比較簡單.（）總結并板書運用機械能守恒定律解題的方法和步驟明確研究對

6、象；分析研究對象在運動過程中的受力情況以及各力做功的情況，判斷機械能是否守恒；確定運動的始末狀態(tài)，選取零勢能面，并確定研究對象在始、末狀態(tài)時的機械能；根據(jù)機械能守恒定律列出方程，或再輔之以其他方程，進行求解.用機械能守恒定律求解實際問題（）用投影片出示問題（一）：在課本例中選擇點所在的水平面作為參考平面，則小球運動到最低點時的速度多大？（）學生解答（）在實物投影儀上展示學生的解答過程：解：選擇點所在的水平面作為參考平面時：小球在點具有的重力勢能“門，動能4i = o,機械能=紇111 口ffF 一活環(huán)F F 一洲v擺球到達最低點時，重力勢能Lfl= = (8),動能與。= 2，機械能=/七口

7、Pi = 2-(0)由，可得1 2-WV2 (- 0)v = J2g/(I-cos 6).得到的結果與例結果相同，說明了什么？學生答：說明了用機械能守恒定律解題時，計算結果與參考平面的選擇無關.用投影片出示問題(二)物體的質量為，沿著光滑的軌道滑下軌道形狀如圖所示，與斜軌道相接的圓軌道半徑為，要使物體沿光滑的圓軌道恰能通過最高點，物體應從離軌道最低處多高的地方由靜止 開始滑下？出示分析思考題：:你選什么做為研究對象？:對選定的研究對象而言，對它做功的力有哪幾個？符合物體機械能守恒的條件嗎 ？ :物體恰能通過圓軌道最高點的條件是什么師生討論后分組得到: :選物體作為研究對象.:物體在沿光滑的軌道

8、滑動的整個過程中只有重力做功，故機械能守恒.:物體恰好能通過最高點的條件是=m R 學生書寫解題過程，并在多媒體投影儀上展示解題過程:解：物體在沿光滑的軌道滑動的整個過程中，只有重力做功，故機械能守恒，設物體應從離軌道最低點高的地方開始由靜止滑下,軌道的最低點處水平面為零勢能面，物體在運動到圓周軌道的最高點時的速度為,1則開始時物體的機械能為，運動到圓軌道最高點時機械能為 件有：2 2,據(jù)機械能守恒條要使物體恰好通過圓軌道最高點，條件是據(jù)機械能守恒定律列方程，并代入數(shù)值求解.聯(lián)立上面兩式可求出：.用投影片出示問題（三）1問題：如圖所示，帶有光滑的半徑為的4圓弧軌道的滑塊靜止在光滑的水平面上，此

9、滑塊的質量為,只質量為的小球由靜止從放開沿軌道下落，當小球從滑塊處水平飛出時，求下列兩種情況下小球飛出的速度:滑塊固定不動；:滑塊可以在光滑的水平面上自由滑動.提出問題：:在本題的兩問中物體和滑塊運動時是否受到摩擦力的作用？:兩問中，小球的機械能是否守恒 ？為什么？:如果不守恒，那么又該如何求解 ？學生分組討論.抽查討論結果：學生甲：由于軌道和水平地面均光滑，所以小球和滑塊在運動過程中均不受摩擦力的作用；學生乙：在第一種情況下，小球要受到重力和滑塊對小球的彈力的作用，且只有小球的重力做功，故小 球的機械能守恒.第二種情況下，小球下滑時，重力勢能減少，同時小球和滑塊的動能都增加，所以小球的機械能

10、不守恒 對于第個問題，學生得不到正確的結果，教師可以進行講解點撥：在第二種情況下，小球的重力勢能減小，同時小球和滑塊的動能增加，據(jù)能的轉化和 守恒得到：小球重力勢能的減小等于小球和滑塊動能的增加，得到上述關系后，即可求解.用多媒體逐步展示解題過程解：當滑塊固定不動時，小球自滑塊上的點開始下滑的過程中，小球要受到重力和滑塊對小球的彈力的作用， 而做功的只有小球的重力， 故小球的機械能守恒， 設小球從飛 出時的水平速度為，以過處的水平面為零勢能面，則小球在、兩處的機械能分別為和1 2 1 2J_-mv-mv=2 .據(jù)機械能守恒定律有：=2可得到，"4變.又因為小球和滑塊構成的系統(tǒng)在水平方

11、向上合外力為零，故系統(tǒng)在水平方向上動量也守恒，以小球飛出 時速度的方向為正方向：據(jù)動量守恒定律有：=02姆R2像解上面兩式得出：= M +冽即：此時小球飛出的速度大小為 N M +掰師問：同學們，本題中的第問還有其他求解方法嗎？學生充分討論后，抽查解答.學生答：還可以用動能定理求解：小球從到下滑的過程中，小球的重力做的功也就是小球的合外力的功（軌道對小球的彈力不做功），因而22利用動能定理也可以建立方程：2耀"o,解出v ,2以.教師總結：能用機械能守恒定律解的題一般都能用動能定理解決.而且省去了確定是否守恒和選定零勢能面的麻煩，反過來，能用動能定理來解決的題卻不一定都能用機械能守恒

12、定律來解決，在這個意義上講，動 能定理比機械能守恒定律應用更廣泛更普遍.三、鞏固練習.如圖所示，桌面高度為，質量為的小球從離桌面高處自由落下，不計空氣阻力，假設桌面處的重力勢能為零，小球落到地面前的瞬間的機械能應為 （）（）.一根長為的均勻繩索一部分放在光滑水平面上，長為的另一部分自然垂在桌面下，如圖所示，開始時繩索靜止，釋放后繩索將沿桌面滑下，求繩索剛滑離桌面時的速度大小。參考答案:.B 2.四、小結 通過本節(jié)課的學習，我們知道了：.應用機械能守恒定律解題的基本步驟：根據(jù)題意，選取研究對象（物體或相互作用的物體系）；分析研究對象在運動過程中所受各力的做功情況，判斷是否符合機械能守恒的條件；若

13、符合定律成立的條件，先要選取合適的零勢能的參考平面，確定研究對象在運動過程的初、末狀態(tài) 的機械能值；.在只有重力和彈力做功的條件下，可應用機械能守恒定律解題，也可以用動能定理解題，這兩者并不矛 盾，前者往往不分析過程的細節(jié)而使解答過程顯得簡捷，但后者的應用更具普遍性.五、作業(yè).課本練習六.思考題（）物體在平衡力作用下運動A .機械能一定不變.如果物體的勢能有變化，則機械能一定有變化.如果物體的動能不變，則勢能一定變化.如果物體的勢能有變化，機械能不一定有變化（）一個人站在高處，拋出一個質量為的物體，物體落地時的速度為，人對物體做的功為1.二（）以的速度將質量是的物體豎直向上拋出，若空氣阻力忽略

14、， ，則 物體上升的最大高度是多少 ？上升到何處時重力勢能和動能相等.（）如圖所示：小球用不可伸長的輕繩懸于點，在點的正下方有一固定的釘 子，初始時小球（與同水平面）無初速釋放，繩長為，為使球能繞點做圓周運動, 試求的取值范圍.（）如圖所示，、是兩個質量相同的物體，用輕繩跨過定滑輪相連，先用手托住，此時 、的高度差為，使 無初速釋放，斜面傾角為 9 , 一切摩擦均不計，試求、運動到同一水平面上時速率是多少 ？（）如圖所示，有一質量為的靜止小車，在光滑水平軌道上，小車的光滑水平面與光滑圓周導軌相切，導 軌半徑為，其所在的豎直平面與小車將發(fā)生的運動平行，一質量為的小球以某一水平速度。進入圓周軌道，

15、當小球通過圓周導軌的最高點時，小球對導軌剛好沒有壓力，求小球進入小車時的速度。.參考答案:()B () D () 5 m m六、板書設計()5 L< d < L()機 械 能 守 恒 定 律 的 應 用守恒如特點r確定研究對研究對象蜥受力分析，弄清物體所受各力做功情況，是否只有勒及彈力做功，是的合tn橢旨守恒的鈉選取零勢面，明確初、末狀態(tài)的機械能L歲昉程求解，對結果進行必要的討論和說明段 應用機械能守,叵定律解題，只須考慮運動的初狀態(tài)和末狀展 v不必慮兩個狀態(tài)狀態(tài)之間的過程細節(jié).若系統(tǒng)中只有重力彈力）做功，而無外力做功，系統(tǒng)的機械能守恒學習是一件增長知識的工作，在茫茫的學海中，或許我們困苦過，在艱難的競爭中，或許我們疲勞過，在失敗的陰影中，或許我們失望過。但我們發(fā)現(xiàn)自己的知識在慢慢的增長，從啞啞學語的嬰兒到無所不能的青年時，這種奇妙而巨大的變化怎能不讓我們感到驕傲而自豪呢？當我們在學習中遇到