机械能守恒定律教案(同名13794).doc

77.8机械能守恒定律教案（三门峡市实验高中物理组 李文静）教学目的：1、知道什么是机械能，能够分析物体的动能和势能（包括弹性势能）的相互转化问题。2、能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。3、在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并运用机械能守恒定律解决相关问题。4、理解机械能守恒定律的条件，领会机械能守恒定律解决问题的优点。教学重点:1、机械能守恒定律的推导过程。2、理解机械能守恒的条件，并用机械能守恒定律解决实际问题教学方法：探究、讲授、交流讨论、练习教学过程(一) 、预习检查、总结疑惑（课下完成导学案的第一次批阅） 检查落实学生的预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性（二）、进行新课 一.动能与势能的相互转化 前面我们学习了动能、势能和机械能的知识.在一定条件下，物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化，动能与势能相互转化的例子在生活中非常多，请同学们举出生活中的例子来说明动能与势能的相互转化.教师：我们先来看第几个例子，动能势能都是如何改变的？学生：在乘坐过山车时，向上时人的动能转化为人的重力势能，向下时人的势 转化为人的动能。 撑杆跳时，杆的弹性势能转化为运动员的重力势能和动能 射箭时，弓的弹性势能转化为箭的动能 水从高处往下流的过程中，水的重力势能转化为水的动能教师:上述几个例子中，动能与势能间相互转化的原因是什么？学生：受重力作用，弹力作用教师：在光滑水平面上的做匀速运动的物体，虽然也受重力，但是是否有动能势能的转化？学生：重力或弹力做功2、 机械能守恒定律猜测：教师：在有重力或弹力做功时，机械能可以从一种形式转化为另一种形式，动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢？上述各运动过程中，物体的机械能是否变化呢？教师：我们看一下这个例子，铁架台上用一根细绳挂上一个小铁球，小铁球会不断地左右摆动，而且是上升到与下落点等高处，第二次我们给中间加了个杆，小球依然可以上升到等高处，由此大家可以猜测出什么？ 小球在做这一运动时动能势能之和，有可能不变。理论推导： 现在我们以做自由落体运动的小球为例，从理论上探究势能与动能之间发生转化，机械能的总量遵循什么规律？如图所示，质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1处速度为v1，下落至高度h2处速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化，并找到这二个机械能之间的数量关系。小球下落过程物体只有重力做功根据动能定理得：（1）又据重力做功与重力势能的关系得到：（2）由（1）（2）两式可得 （3）移项得： （4） 引导学生分析讨论上面表达式的物理意义：等号的左侧表示末态的机械能，等号的右侧表示初态的机械能，表达式表明初态跟末态的机械能相等。即在小球下落的过程中，重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转化为动能。提问：此表达式具有普遍意义吗？还是仅在只受重力的自由落体运动中成立？引导学生自己推导竖直上抛、平抛的过程是否成立。引导学生分析在上述过程中物体的受力情况。可以证明，在只有重力做功的情况下，物体动能和势能可以相互转化，而机械能总量保持不变。拓展 ：在只有弹力做功的系统内呢？课件展示：展示弹簧振子的运动情况，分析物理过程. 对弹簧与小球的运动过程简要分析，得到动能与势能的转化关系，并明确：在只有弹力对物体做功时物体的机械能守恒。通过上面只有重力做功与只有弹力做功两个部分的推导，师生总结机械能守恒定律的内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。表达式：Ek2+Ep2=Ep1+Ek1三、机械能守恒定律的条件 根据机械能守恒定律的内容，突出强调守恒的受力前提。引导学生自己总结守恒的条件。 守恒条件是否是只受重力或弹力还是只有重力或弹力做功？教师提出问题，激发学生思考的积极性：这两种说法有什么不同吗？学生讨论：只有重力或弹力做功，还包含这样的意思：可能还受其他力，但其他力不做功。思考与讨论：一个小球在真空中自由下落，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落。它们都由高度h1的地方下落到高度为h2的地方。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能？ 这两种情况下，重力做功相等，重力势能的变化相等，但动能变化不相等，第一次减小的重力势能完全转化为动能，第二次减小的重力势能除了转化为动能外，还有一部分转化为内能。 教师：我们发现其它力做功会引起机械能与内能等其他能量的相互转换，所以机械能守恒定律的条件应表述为： 1.只受重力（弹力），不受其他力。2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功。注意：机械能守恒是指，在物体的整个运动过程中，每个时刻的机械能都守恒。如果仅仅是物体运动始末位置的机械能守恒，则不足以判断整个运动过程中机械能是否守恒。练习：下列运动中能满足机械能守恒的是()A手榴弹从手中抛出后的运动(不计空气阻力)B子弹射穿木块C细绳一端固定，另一端拴着一个小球，使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动D吊车将货物匀速吊起E物体沿光滑圆弧面从下向上滑动F降落伞在空中匀速下降AlCO课本例题 把一个小球用细绳悬挂起来,就成为一个摆。摆长为l,最大偏角为.小球运动到最底位置时的速度是多大？引导学生思考分析，提出问题：小球摆动过程中，是否满足机械能守恒的条件？如何应用机械能守恒定律解决问题？解：1，选择研究对象：小球2，进行受力分析：受重力和拉力，重力做正功，拉力不做功。机械能守恒。3，选择零势能面，列方程：以0点所在的平面设计为零势能面得：4，解方程：（对学生的回答进行评价、修正，让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面。）教师：通过这个题目的解答，你能够得到什么启发呢?学生：机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便。学生：用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。学生：用能量解决问题，不用考虑方向。教师：下面大家总结一下用机械能守恒定律解决问题的一般步骤1.根据题意选取研究对象（物体或系统）特别注意如果牵扯弹簧的话，弹簧必须选在系统内。 2.明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒。3.恰当地选取零势能面，确定研究对象在过程中的初末状态的机械能。一般选择最低点位零势能面。4.根据机械能守恒定律的不同表达式列方程，并求解。（三）、作业： P78 1、2（四）、板书设计： 78 机械能守恒定律一、动能和势能的相互转化 二、机械能守恒定律 1、内容： 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。表达式：2、条件：只有重力做功（或弹力做功）3、解题步骤1，选取研究对象2，受力分析，判断机械能是否守恒3，选取