机械能守恒定律教案.doc

机械能守恒定律 使用教材：高级中学课本物理第三册（选修），人民教育出版社一、教学目标 、学习机械能守恒定律及掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。、学习从功和能的角度分析、处理问题的方法，提高运用知识综合分析、解决问题的能力。二、重点、难点分析 1机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。 2分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到，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。 3能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。 三、教具 演示物体在运动中动能与势能相互转化。 器材包括：麦克斯韦滚摆；单摆；弹簧振子。 四、主要教学过程 (一)引入新课 结合复习引入新课。 前面我们学习了动能、势能和机械能的知识。在初中学习时我们就了解到，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，下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的情况。 演示实验依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。 通过观察演示实验，学生回答物体运动中动能、势能变化情况，教师小结： 物体运动过程中，随动能增大，物体的势能减小；反之，随动能减小，物体的势能增大。 提出问题：上述运动过程中，物体的机械能是否变化呢？这是我们本节要学习的主要内容。 (二)教学过程设计 在观察演示实验的基础上，我们从理论上分析物理动能与势能相互转化的情况。先考虑只有重力对物体做功的理想情况。 教学激发：观看实验：依次演示单摆和弹簧振子，提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。 小结：物体运动过程中，随动能增大，物体的势能减小；反之，随动能减小，物体的势能增大。在观察演示实验的基础上，我们从理论上分析物体动能与势能相互转化的情况。先考虑只有重力对物体做功的理想情况。 1只有重力对物体做功时物体的机械能问题：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h处速度为v，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情况。分析：根据动能定理，有：下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有：WG=mgh1mgh2由以上两式可以得到小结：下落过程中，物体重力势能转化为动能，此过程中物体的机械能总量不变。问题：上述结论是否具有普遍意义呢？请同学们进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。明确：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。建立具体情景，学生有了思维的依托，在此基础上，进行知识的正向迁移，并为学生的猜想提供了依据，激励起学生的学习兴趣和求知欲，引导学生回答物体运动中动能、势能变化情况，并作小结。例、质量为m小球从一定高处自由落下，落到直立的下端固定的弹簧上，请分析系统的能量转化关系。（见演示课件）问题：系统中涉及几种形式的能量？那些力对小球作了功？机械能守恒吗？球运动过程中能量转化情况？ 然后跟学生一起分析2弹簧和物体组成的系统的机械能 以弹簧振子为例(未讲振动，不必给出弹簧振子名称，只需讲清系统特点即可)，简要分析系统势能与动能的转化。 明确：进一步定量研究可以证明，在只有弹簧弹力做功条件下，物体的动能与势能可以相互转化，物体的机械能总量不变。 3机械能守恒定律 在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情况下，物体的动能和势能可以相互转化，物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。 提出问题：学习机械能守恒定律，要能应用它分析、解决问题。下面我们通过具体问题的分析来学习机械能守恒定律的应用。在具体问题分析过程中，一方面要学习应用机械能守恒定律解决问题的方法，另一方面通过问题分析加深对机械能守恒定律的理解与认识。 4机械能守恒定律的应用 提出问题，引导学生思考分析： (1)小球能够在离心轨道内完成完整的圆周运动，对小球通过圆轨道最高点的速度有何要求？ (2)从小球沿斜轨道滑下，到小球在离心轨道内运动的过程中，小球的机械能是否守恒？ (3)如何应用机械能守恒定律解决这一问题？如何选取物体运动的初、末状态？ 归纳学生分析的结果，明确： (1)小球能够通过圆轨道最高点，要求小球在最高点具有一定速度，即此时小球运动所需要的向心力，恰好等于小球所受重力； (2)运动中小球的机械能守恒； (3)选小球开始下滑为初状态，通过离心轨道最高点为末状态，研究小球这一运动过程。 (三)课堂小结 1在只有重力做功的过程中，物体的机械能总量不变。通过例题分析要加深对机械能守恒定律的理解。 2应用机械能守恒定律解决问题时，应首先分析物体运动过程中是否满足机械能守恒条件，其次要正确选择所研究的物理过程，正确写出初、末状态物体的机械能表达式。 3从功和能的角度分析、解决问题，是物理学研究的重要方法和途径。通过本节内容的学习，逐步培养用功和能的观点分析解决物理问题的能力。 4应用功和能的观点分析处理的问题往往具有一定的综合性，例如与圆周运动或动量知识相结合，要注意将所学知识融汇贯通，综合应