《機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)(陜西省縣級(jí)優(yōu)課)-高一物理教案

《研究機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)陳倉(cāng)區(qū)虢鎮(zhèn)中學(xué)李紅亮一、教材分析機(jī)械能守恒定律是學(xué)生進(jìn)入高中系統(tǒng)學(xué)習(xí)物理學(xué)后第一次遇到的守恒定律，是能量守恒定律的一個(gè)特例，是高中學(xué)生對(duì)能量轉(zhuǎn)化和守恒的啟蒙。能量守恒定律是自然界中的普遍定律，是認(rèn)識(shí)自然、掌握自然規(guī)律的重要“工具”。能量轉(zhuǎn)化和守恒思想貫穿整個(gè)高中教材，在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了功、功率、動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、功能關(guān)系、動(dòng)能定理、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，已經(jīng)具備了從理論推導(dǎo)得出機(jī)械能守恒定律條件的能力。因此，通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，既提供了一條解決力學(xué)問(wèn)題的新途徑，又可為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。機(jī)械能守恒定律起著承前啟后的作用，是必須牢固掌握的一個(gè)重要規(guī)律。二、學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)在初中學(xué)習(xí)過(guò)有關(guān)機(jī)械能的基本概念，對(duì)“機(jī)械能”并不算陌生，接受起來(lái)相對(duì)輕松。通過(guò)前幾節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對(duì)“機(jī)械能”這一概念較初中有了更深認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律學(xué)生比較容易理解。一、知識(shí)與技能1．知道什么是機(jī)械能，知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化；2．會(huì)正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件；3．在具體問(wèn)題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式。二、過(guò)程與方法1．學(xué)會(huì)在具體的問(wèn)題中判定物體的機(jī)械能是否守恒；2．初步學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來(lái)解釋物理現(xiàn)象，分析問(wèn)題。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)能量守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題?！綷o""教學(xué)重點(diǎn)】1．掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過(guò)程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；2．在具體的問(wèn)題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1．從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒的條件；2．能正確判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，能正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能?！窘虒W(xué)方法】演繹推導(dǎo)法、分析歸納法、交流討論法?！窘叹摺考?xì)線、小球、帶標(biāo)尺的鐵架臺(tái)?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、引入新課教師活動(dòng)：我們已學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能。這些不同形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的，那么在相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，他們的總量是否發(fā)生變化？這節(jié)課我們就來(lái)探究這方面的問(wèn)題。二、進(jìn)行新課1．動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，用細(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺(tái)等做實(shí)驗(yàn)。把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來(lái)，把小球拉到一定高度的點(diǎn)，然后放開(kāi)，小球在擺動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。我們看到，小球可以擺到跟點(diǎn)等高的點(diǎn)，如圖甲。如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線，小球雖然不能擺到點(diǎn)，但擺到另一側(cè)時(shí)，也能達(dá)到跟點(diǎn)相同的高度，如圖乙。問(wèn)題：這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？學(xué)生：觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考問(wèn)題，選出代表發(fā)表見(jiàn)解。小球在擺動(dòng)過(guò)程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直，對(duì)小球不做功；只有重力對(duì)小球能做功。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：小球在擺動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動(dòng)過(guò)程中，小球總能回到原來(lái)的高度?？梢?jiàn)，重力勢(shì)能和動(dòng)能的總和，即機(jī)械能應(yīng)該保持不變。教師：通過(guò)上述分析，我們得到動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能的和是否真的保持不變？下面我們就來(lái)定量討論這個(gè)問(wèn)題。2．機(jī)械能守恒定律物體沿光滑曲面滑下，只有重力對(duì)物體做功。用我們學(xué)過(guò)的動(dòng)能定理以及重力的功和重力勢(shì)能的關(guān)系，推導(dǎo)出物體在處的機(jī)械能和處的機(jī)械能相等。教師：為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。讓學(xué)生親歷知識(shí)的獲得過(guò)程。學(xué)生：獨(dú)立推導(dǎo)。教師：巡視指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生可能遇到的困難。推導(dǎo)的結(jié)果為：，即?？梢?jiàn)：在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。結(jié)論：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。這就是機(jī)械能守恒定律。3．例題與練習(xí)例1：下列有關(guān)機(jī)械能守恒的說(shuō)法正確的是（）A:做勻速直線的物體機(jī)械能一定守恒。B:做勻加速直線的物體機(jī)械能不可能守恒。C：運(yùn)動(dòng)物體只要不守摩擦力，機(jī)械能一定守恒。D：物體只發(fā)生勢(shì)能與動(dòng)能之間轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)械能一定守恒。答案：D例2如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球A和B，中間用輕質(zhì)桿相連，在桿的中點(diǎn)O處有一固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸，把桿置于水平位置后釋放，在B球順時(shí)針擺動(dòng)到最低位置的過(guò)程中A．B球的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．A球的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能也增加，A球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒。C．A球、B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D:C．A球、B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒答案：選BC例題：把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺，如圖，擺長(zhǎng)為，最大擺角為，小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？學(xué)生：學(xué)生在實(shí)物投影儀上講解自己的解答，并相互討論；教師：幫助學(xué)生總結(jié)用機(jī)械能守恒定律解題的要點(diǎn)、步驟，體會(huì)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)越性。總結(jié)：1．機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，用它來(lái)處理問(wèn)題要比牛頓定律方便；2．用機(jī)械能守恒定律解題，必須明確初末狀態(tài)機(jī)械能，要分析機(jī)械能守恒的條件。練習(xí)：質(zhì)量為25Kg的小孩坐在秋千板上，秋千的繩長(zhǎng)為2．5m．如果秋千擺到最高點(diǎn)時(shí)，繩子與豎直方向的夾角是，則秋千擺到最低點(diǎn)時(shí)：（1）小孩的運(yùn)動(dòng)速度多大？（2）小孩對(duì)秋千板的壓力是多少？(g=)點(diǎn)評(píng)：此題在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律可以處理，重點(diǎn)規(guī)范學(xué)生的解題步驟。3、機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和條件內(nèi)容在只有重力或彈簧彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化而總的機(jī)械能保持不變。4．課下作業(yè)：完成課時(shí)訓(xùn)練單”中4．5、6題。5．教學(xué)體會(huì)機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一個(gè)特例，要使學(xué)生對(duì)定律的得出、含義、適用條件有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，這是能夠用該定律解決力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)。本節(jié)知識(shí)點(diǎn)包括：機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)；機(jī)械能守恒定律的含義和適用條件。機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能；分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能，是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，物體