【教学设计】《机械能守恒定律》（人教）

机械能守恒定律 教材分析本节内容是本章的重点内容，它既是对前面的几节内容的总结，也是对能量守恒定律的铺垫。通过本节的学习，学生对功是能量转化的量度会有更加深刻的理解，也对从不用角度处理力学问题有了深刻的体会。通过学习，学生不难掌握机械能守恒的内容和表达式，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定的困难。 教学目标【知识与能力目标】(1)知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；(2）掌握机械能守恒定律的内容及得出过程；(3)会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题，并领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。【过程与方法目标】（1）学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；（2）初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析物理问题。【情感态度价值观目标】通过机械能守恒定律的教学，使学生树立科学的观点，理解和运用自然界客观存在的规律，来解决生活中的实际问题。 教学重难点 【教学重点】（1）掌握机械能守恒定律的内容及其条件。（2）能在具体问题中判断机械能是否守恒，并能运用机械能守恒定律解决问题。【教学难点】 从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。 课前准备PPT课件，相关视屏资源；小车，斜面，摆球，弹簧 教学过程 1、 新课导入1、 复习提问：（1）什么叫机械能？（2）重力势能，弹性势能，动能的定义及其表达式2、 趣味实验：师生互动完成：取一条1.5米的细线，下端拴一个小球。请学生中的“勇敢者”上台来配合实验。将小球拉离平衡位置恰好至该生的鼻尖，由静止释放小球。学生观察：当小球摆回来时，无论下面的观察者还是讲台上的“勇敢者”都很害怕铁球运动回来砸到他的鼻子。但是小球却在鼻尖附近，戛然而止，参与者安然无恙。师：为什么小球最终没有碰到这位同学的鼻子？学生激烈讨论学习热情高涨。师引入：其实小球是“注定”不会碰到我们同学的鼻子的，为什么呢？学了这节课我们就知道怎么专业的解释这个现象了。2、 新课教学探究一：动能与势能是否可以相互转化？演示1：下车从斜面上滚下，上滑。演示2：压缩的弹簧把物块推开。教师演示，学生观察现象，并分析对应过程的能量转化，体会动能与势能是可以相互转化的。师分别播放滚摆实验视频及撑杆跳视频学生分析对应过程的能量转化。师生总结1：动能与势能之间可以相互转化。探究二：动能与势能的相互转化是否存在某种定量关系？师：动能与势能之间可以相互转化。那么动能与势能的相互转化是否存在某种定量关系呢？课件展示动画，引导学生猜想。生：在一定的条件下（如不计摩擦等阻力时）物体的机械能保持不变。师：下面以动能和重力势能的转化为例，讨论这个问题。课件展示：如如图质量为m的物体小球(可看成质点)从光滑曲面上滚下，在下滑过程中任意选取两个位置A、B,经过高度为h1的A点时速度为v1，经过高度为h2的B点时速度为v2，证明A点与B点的机械能相等。在下滑过程中任意选取两个位置A、B,以地面为参考平面，当物体经过位置A时的动能为Ek1,重力势能Ep1;经过位置B时，动能Ek2,重力势能Ep2。提问引导：1.动能和势能怎样转化的？2.重力势能的减少量和动能的增加量是不是相等呢？3.能不能证明？讨论后在回答并写出推导过程，用幻灯片展示。问题总结：1.动能减少，重力势能增加 。2.重力势能的减少量和动能增加量相等。3.根据动能定理：根据重力做功与重力势能变化量的关系：两式相等得到：移向得：师总结：重力势能减少量等于动能增加量，能量在机械能内部转化，体现总的机械能守恒。移项后：初状态的机械能与末状态的机械能相等，也体现了守恒。由此得到什么结论？生：在只有重力做功的物体系内，动能和重力势能都发生了变化，但机 械能的总量保持不变。师：教师设疑：在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同样作为机械能组成部分的势能，是否在只有弹力做功的情况下，机械能也能守恒呢？设置情境引导学生进行一般性的推导分析。师生完成一般性的理论推导：系统只有重力或弹力做功时，由功能关系：由动能定理： 在只有重力或弹力做功的系统内：则：.即教师引导，提问（1）谁能把刚才得到的结论完整的叙述一下？（2）.机械能守恒定律的表达式怎么写？（3）学生预习课本相关内容讨论：机械能守恒的对象是什么？机械能守恒的条件是什么？师生总结机械能守恒定律（课件展示）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： 3.条件：只有重力做功或弹力做功机械能守恒定律条件的理解师：通过以上内容的学习，我们理解了机械能守恒定律的表达式，但真正应用到解题过程还是有限制的.大屏幕投影机械能守恒定律的内容，并用不同颜色展示“在只有重力或弹力做功的物体系统内”，突出强调守恒的受力前提.引导学生自己总结守恒的条件加深理解：.师：请同学们说一说你对机械能守恒条件的认识？生： 有的学生认为守恒条件应该是只受重力或弹力;有的学生认为守恒条件应该是只有重力或弹力做功.师：在肯定两位学生认真思考的基础上，教师质疑两位学生的意见，激发他们思考的积极性：两位同学说的有什么不同吗？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.思维追踪：机械能守恒定律的条件应该怎样表述呢？下面我们通过实题来分析一下3.沿水平面做匀速 圆周运动的小球课件展示实例让学生判断机械能是否守恒，并说明理由，必要时给予点评引导。2.用绳拉着一个物体沿着 光滑的斜面匀速上升。1.匀速下落的降落伞4.光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来。v研究对象：（1)小球（2）小球，弹簧，地球组成的系统师生总结判断物体机械能是否守恒的思路：（1）从做功的角度判断：只有重力或系统内弹力做功系统只受重力或弹力系统受其他外力，但这些力不做功系统受其他外力，但这些力做功的代数和为0（2）从能量转化的角度判断：只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化探究三：机械能守恒定律的应用课件展示例题: 把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为 .小球运动到最低位置时的速度是多大？指导学生用机械能守恒定律解题，总结应用机械能守恒定律解题的步骤：确定研究对象物体系或物体。根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒。选取参考平面，确定研究对象初、末状态的机械能。根据机械能守恒定律列方程，进行求解。3、 课堂小结课件引导学生总结归纳构建知识体系，帮助学生解答疑难。四、课堂练习1.下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是：( C ) A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B.合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒 C.物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机械能守恒 D.运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒 E.做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒 2.一辆小车静止在光滑的水平面上，小车立柱上固定一条长为L，拴有小球的细绳.小球由与悬点在同一水平面处释放.如下图所示，小球在摆动的过程中，不计阻力，则下列说法中正确的是（ ） A.小球的机械能守恒 B.小球的机械能不守恒 C.小球和小车的总机械能守恒 D.小球和小车的总机械能不守恒3.如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径OA在水平方向，一个质量为m的小球从顶端A点由静止开始下滑，不计摩擦，求小球到达轨道底端B点时小球对轨道压力的大小为多少？4.长为L的均匀链条放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示.松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？解析：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功.整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解.设整根链条质量为m，则单位长度质量（质量线密度）为m/L.设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得解得v=.点拨：求解这类题目时，一是注意零势点的选取，应尽可能使表达式简化，该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点，则初始势能就比较麻烦.二是灵活选取各部分的重心，该题开始时的势能应取两部分（桌面上和桌面下）势能总和，整根链条的总重心便不好确定，最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分，可对整根链条求出重力势能.精选习题练习，及时巩固，了解学情，以便调整教学策略。5、 作业布置教材问题与练习：1,3,46、 板书设计7.8 机械能守恒定律一、动能与势能的相