《2.3 機械能守恒定律》教學設計

《2.3機械能守恒定律》教學設計【教學內容】第二單元第3節(jié)第2課時：機械能守恒定律?！窘虒W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問題，知道應用這一定律的基本步驟和應用它處理問題的優(yōu)點。2.通過機械能守恒定律的建立過程及運用，逐步學會運用能量守恒的觀點分析求解力學問題。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系，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的學習習慣?！窘虒W重點】機械能守恒定律?！窘虒W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過程】◆創(chuàng)設情境──引出課題1．復習回顧上節(jié)內容（1）重力勢能的大小與什么因素有關系？怎樣計算重力勢能？（2）動能的大小與什么因素有關系？怎樣計算動能？（3）彈性勢能的大小與什么因素有關系？2．引導學生做教材第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──新課學習一、物體運動中勢能與動能的轉化1．重力勢能與動能的轉化：（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?。煌瑫r越落速度越大，動能越來越大，它的重力勢能轉化成了它的動能。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化。2．歸納小結：物體的動能、勢能可以相互轉化。3．提出問題：物體的動能與勢能相互轉化過程中，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，設想質量為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系式有：，由兩式可得：2．歸納小結：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化為重力勢能，機械能的總量保持不變。這一結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化過程中的機械能科學研究證明，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容（1）內容：在沒有摩擦力和介質阻力的情況下，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，關鍵看物體所受力的做功情況，與運動形式無關。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──運用機械能守恒定律分析求解力學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