机械能守恒定律教案

机械能守恒定律【教学目的】 1.掌握机械能的定义 2.掌握机械能守恒定律，并能理解机械能守恒的条件【教学重点】 机械能守恒定律【教学难点】 机械能守恒的条件【教学媒体】 投影仪、投影片【教学方法】 启发、诱导、探索、研究【教学过程】一、引入新课 师：前面我们已经学习了动能定理，动能定理的内容及其表达式是什么？ 生：动能定理叙述为外力对物体做的总功等于动能的变化表达式是WEk2-Ek1 师：重力做功与重力势能的变化有何关系？ 生：重力做正功时，重力势能减少，且减少的重力势能等于重力做的功相反，重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功 师：（出示如图1所示的投影片）请同学们根据题目提供的情景，描述它们的动能、势能是如何变化和转化的？以及力对物体做功的情况？（分别找三位同学，并注意给学生留出思考的时间）（1）小球自由下落h高度（2）一滑块自光滑斜而底端以某一初速度往上滑（3）一被拉伸轻弹簧一端固定，另一端系一小球在光滑水平面上由静止释放，在弹簧恢复原长的过程中图1生：题（1）中动能增加，重力势能减少，重力势能转化为动能，只有重力做功题（2）中动能减少，重力势能增加，动能转化为重力势能，只有重力做功题（3）中动能增加，弹簧的弹性势能减少，弹簧的弹性势能转化为动能，只有弹力做功 师：从以上几个问题的分析可以看出，在只有重力做功或弹力做功时，动能和势能相互转化，在变化中有什么规律？猜想一下两者之间存在着什么样的数量关系？如果我们定义（板书）运动中任一时刻，动能和重力势能之和叫物体具有的机械能，那么物体各个时刻的机械能又会是什么关系？ （说明：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强烈求知欲教师总结猜想情况）二、讲授新课 板书：1.机械能守恒定律师：（出示如图2所示的投影片）自由落体运动中能的转化投影所展示的自由落体运动，只有重力做功，而且动能和重力势能在一方增加时，另一方必然减少请同学们自己探索、研究，增加一方和减少一方的数量关系各个时刻机械能有什么关系（学生推导、讨论并举手发言） 生：对动能和势能一方增加，另一方必然减少 师：你能说出表达式吗？ 生： （板书） 师：这个表达式充分表明动能、势能相互转化，在数值上一方的增加等于另一方的减少请大家继续发言 生：任一时刻物体动能和势能之和不变 师：你是怎样推导出这个结论的？ 生：由表达式移项后即可得出机械能相等（板书） （说明：让学生独立推导此定律，突出学生的主体地位，不仅能提高学生的推理能力，而且也能使学生体会到成功的乐趣） 师：通过大家努力得出动能、重力势能相互转化的数量关系或者说不同时刻的机械能是相等的，请大家思考机械能保持不变的条件是什么？ 生：只有重力做功 教师归纳：（板书）在只有重力做功的情况下，物体的动能和势能相互转化，但机械能的总量保持不变，称为机械能守恒定律 师：本定律分为两部分第一，定律成立的条件第二，结果就是只发生动能和重力势能的相互转化，其总和不变在本节课出示的前两个问题中，机械能是否守恒？为什么？生：守恒第（l）题属于只受重力如抛体运动，第（2）题虽然受其他力但不做功 （说明：联系前面的问题，初步理解机械能守恒的条件） 师：在第（3）问题中，动能与弹簧的弹性势能之和是否守恒？ 生：守恒 师：在只有弹力做功时，动能与弹性势能的总和保持不变 （说明；引申只有弹力做功时，机械能的转化也遵循“机械能守恒定律”） 如果这三个问题中物体受到了空气阻力或摩擦阻力，机械能守恒吗？ 生：不守恒，会生热 板书：2.例题（出示如图3所示的投影片）如图所示，把一块质量是3.0kg的石头，从20m高处的山崖上以30角、5.0ms的速度朝斜上方抛出求石头落地时速度的大小（空气阻力不计）图3师：石头从抛出到落地机械能是否守恒？生：守恒因为只受重力 师：对于不同的抛体运动在不考虑空气阻力时，都是只有重力做功，机械能守恒如何写出表达式？ 生：mgh 师：本题中石头落地时速度的大小与哪些量有关系，与哪些量无关系？为什么？ 生：与石块抛出时的高度及抛出的速度有关，由于机械能守恒，表达式决定了与质量无关，机械能是标量，所以也与抛射角无关三、小结 师：今天我们一起揭示了力学中的一条规律，物体的机械能在一定条件下，一是可以互相转化，二是转化过程中机械能守恒 机械能守恒有它成立的条件，那就是物体只有重力或弹力做功时可分为其一，只受重力；其二，有除重力外的其他力，但其他力不做功 机械能守恒定律可用语言表达，也可用数学等式表示，只需找出初、末状态参量，特别是数学表达式做较深的理解后，对解决的有关问题带来方便四、反馈练习 1.课本第196页练习五（1） 2.质量为m的物体从高为h的光滑斜面以初速度v0沿斜面滑下若物体在斜面顶端时的机械能为零，则滑到斜面底端时，机械能为_，动能为_，本题零势能面选在距地面高度为_的地方 3.一物体从地面竖直上抛，不计空气阻力，最大高度为h若上升高度为h2，则其速度大小为（ ）A. gh B. gh2 C. D.（学生练习，由学生说明理由和答案，给予肯