《机械能》教学设计

机械能教学设计教学目标1.理解动能的概念；知道动能的定义式；理解动能定理及其推导过程。2.理解重力热能的概念，理解重力势能的变化和重力做功的关系。知道重力势能的相对性。了解弹性势能。3.知道物体的动能和势能可以相互转化。理解机械能守恒定律的内容。4.知道应用机械能守恒定律解题的步骤；教学重点机械能守恒定律教学难点机械能守恒定律的运用教学方法推理归纳法、讲授法、电教法、实验观察法、分析归纳法教学用具投影片、CAI课件、导轨、物块（或小球两个）、铁球（大小、质量均不同的两个）、透明玻璃容器、沙子、课时安排4课时教学步骤导入新课1、 用投影片出示复习思考题：什么是物体的动能？物体的动能与什么因素有关？什么是物体的势能？物体的势能与什么因素有关？它的种类有几种？机械能守恒定律的内容是什么？机械能守恒定律的数学表达式是什么？2、 学生答：物体由于运动而具有的能叫动能；物体的动能跟物体的质量和速度有关。在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能相互转化，但机械能的总量保持不变。在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机械能的总量保持不变。机械能守恒定律的表达式为： 3、 引入：本节课我们来学习机械能守恒定律的应用。板书：机械能守恒定律的应用。新课教学一、 动能（一）动能的概念（动画演示）物体由于运动具有的能量叫做动能。动能是描述物体运动状态的物理量，物体的运动速度越快大，质量越大，动能越大。物体动能的大小等于它的质量与它的速度平方乘积的一半。动能的量度式是：动能是标量，只有大小，没有方向。单位是“焦耳”。（二）动能定理动能定理：合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。动能定理研究的是物体动能变化跟合外力对物体做功之间的关系。（动画演示）动能定理表达式有：或。（三）动能、动能变化量、动能增量的区别动能：它是物体处于一个确定运动状态具有的动能。动能是状态量，但不能说具有多少功，可以说具有多少能。动能变化量：物体从一个运动状态变到另一个运动状态。它依附于一个运动过程即力对空间的累积，是跟功相关联的。动量变化量是状态量的变化量，是一个过程量，它可以说是外力做了多少功，但不能说外力具有多少能。 动能增量即，是指物体的末动能减初动能。一般规定：动能增加，其增量为正；反之为负，也就是说外力对物体做正功，物体动能增加；外力对物体做负功，物体动能减少。 二、 势能（一）势能的概念由物体位置（高度）决定的能量，定义为重力势能，用Ep表示。即Ep=mgh，式中h为物体重心的高度。重力势能是标量，但是有正、负值，其物理意义不同。重力势能是相对的，所选的参考面不同，重力势能的值是不同的。重力做功只决定于物体的初、末位置，即高度差，而跟移动时所经过的具体路径无关。（二）重力势能（动画演示）由物体位置（高度）决定的能量，定义为重力势能，用Ep表示。即Ep=mgh，式中h为物体重心的高度。重力势能是标量，但是有正、负值，其物理意义不同。重力势能是相对的，所选的参考面不同，重力势能的值是不同的。重力做功只决定于物体的初、末位置，即高度差，而跟移动时所经过的具体路径无关。（三）重力功与重力势能的关系重力对物体做的功等于物体重力势能增量的负值，或重力势能的减量。（动画演示）即：上式说明：重力对物体做多少功，物体的重力势能就减少多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就增加多少。（四）弹性势能物体因发生弹性形变而具有势能称为弹性势能。用Ep表示。（动画演示）弹性势能是因为物体发生弹性形变时，各部分之间存在着弹力相互作用而产生的。它的大小随各部分之间相对位置变化而变化。弹力功与弹性势能的关系是：弹力对于物体做的功等于弹性势能增量的负值。三、 机械能（一） 机械能动能和势能总称为机械能，常用E表示。我们从自由落体、物体沿光滑斜画运动、竖直上抛的物体及弹簧、弓箭等大量实例中看到，动能和势能是可以相互转化的。势能的变化是由于重大或弹力做功引起的。如果重大做正功，重大势能将减少，动能将增加，这个过程中势能转化为动能。 反之，如果重大做正功，重大势能将增加，动能将减小，这个过程中动能转化为势能。 （二） 机械能守恒定律在只有重力和弹力做功的物体系内，动能和势能可时目互转化，而总的机械能保持不变。这就是机械能守恒定律。 表达式为：（三） 机械能守恒思想的形成一个质量为m的物体自由下落,经过高度为h1的A点(初位置)时速度为V1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为V2 ,则 表明，物体只有重力做功时，物体初态动能和势能之和一定等于末态的动能和势能之和。（四） 机械能守恒条件机械能守恒的条件是：物体系内只有重力做功或弹力做功，其它一切力都不做功。所以，守恒条件又为：在外力和非保守力都不做功的条件下，机械能守恒。（五） 机械能守恒定律理解1、在机械能守恒时，物体系的动能与势能的相互转化是通过系统内部的重力或弹力（保守力）的做功来实现的。若物体系各物体所受的所有力都不做功，这是机械能守恒的特例，系统内各物体的动能、势能均不变化，即下发生相互转化。2、只有重力做功，其它力不做功是机械能守恒的条件。 除重力、弹力外，若其它大对物体系各物体做功的代数和为零。物体系的总机械能不变，机械能守恒。这可看作机械能守恒更为普遍的情况。 3、机械能守恒的表达式中的h、v必须以地面或其附近的物体为参照物。该定律仅在惯性参照系中成立。（六） 解题步骤1、明确研究对象，是由哪些物林组成的系统； 并正确分析系统内每个物体的受力情况。 2、判明各力做功情况。判断是否符合机械能守的适用条件。 3、该取零势能面，找出系统各物体初，末态的动能和势能。4、应用机械能守恒定律列出表达式，解题过程中注意统一单位制。 四、应用 （加入动画）教学小结：1、物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用Ek来表示，物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半（），动能是标是，状态量；动能定理是根据牛顿第二定律和运动学公式推导出来的。2、势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。势能是标量，单位是焦耳。3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。4、机械能守恒的关键是：只有重力或弹力做功；在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下两方面考虑：对于某个