高教版中职物理通用类电子教案203机械能守恒定律及其应用

1、力争双十It做启HIGHEH EDUCATION PRESS主题二功和能第三节机械能守恒定律及其应用教学设计案例课程内容第二节机械能守恒定律及其应用课程类型启发讲授课课时2学时教材内容分析本节主要让学生通过控制变量实验，了解重力势能和弹性势能的概念及特点，知道机械能是人类生活中常见的能量形式。 通过实验，理解机 械能守恒定律，了解机械能守恒的条件， 能进行简单计算，并能用其分析 生产、生活中的有关问题。学情分析学生在初中已经初步建构了势能的概念， 但没有涉及定量计算。因此 在中职物理中，要重新重点建构重力势能的概念。 通过实验，观察物体的 重方势能与物体的质量和高度的关系。 重新建构机械能的概

2、念， 巩固在一 定的条件下，物体的势能和动能之间可以发生相互转化的观念。 通过观察 实验、分析演绎，理解机械能守恒定律，能进行简单计算等。1. 了解重力势能和弹性势能的概念及特点，知道机械能是人类生活中常见的能量形式。 理解机械能守恒定律，了解机械能守恒的条件， 能进 行简单计算，提高对物体运动、相互作用和能量关系的认识，形成物体的 机械能在一定条件卜可以相互转化并保持守恒等能量观念，并能用其分 析和解决生产、生活中简单的实际问题。2. 了解研究物体重力势能与其质量、高度关系时，使用的控制变量教学目标和比较等方法。了解定义重方势能使用的乘积定义法。了解研究机械能守恒定律时使用的分析、归纳、彳养

3、。寅绎、守恒原理等方法，增强科学论证等素3.通过“研究重方势能与物体质量、高度关系” “观察动能与重力势能的相互转化”等演示实验，增强实验观察、技术运用等核心素养。4.通过了解我国三峡水电站等大型水利工程等现代建设成就和水运仪象台等古代科学技术，增强民族自豪感和家国情怀。了解水力发电原理，养成节约能源的生活习惯，增强保护环境的社会责任感。教学重点让学生建构势能的概念，了解机械能守恒定律及其应用方法。教学难点推导机械能守恒定律过程中使用的分析、演绎方法，了解机械能守恒定律的应用条件及方法。教学策略让学生通过自主学习与合作学习了解新知识，形成新观念，提高实验观察能力，受到科学方法熏陶。主要教法启发

4、式讲授、演示实验、组织合作学习主要学法自主学习、观察实验、思考讨论、合作学习教学资源多媒体课件展示系统、 铁架台、沙箱、小铁桌、质量不向的两个祛码、刻度尺、夹子、细线、金属小球、绘图板、白纸等。课堂实施HIGHEH EDUCATION PRESS教学划、节教学内容教师活动学生活动设计意图1.什么是重力势能？1.安排学生对教材和教让学生通课前准备.在“研究重力势能与物体质量、 高度的关系”演示实验中，使用了 哪些科学方法？.物体的重方势能如何计算？.零势能面怎样选择？进行预习（阅学视频进行过课前自读教材、观看学习和思主学习，老师提供的考，并与同发现自己微课视频）。2.就学生提学讨论其中不理解的发

5、现的问问题，准5.什么是弹性势能？出的问题进题，将疑问备到课堂. “观察动能与重力势能的相互转化”演示实验，说明了什么？.机械能守恒定律的数学表达式行有针对性地备课，准备在课堂上学反馈给老上与同学师。讨论，与老师交是怎样的？生讨论时给流，解决8.机械能守恒定律的条件是什么？予指导。疑问。2新课创设情境：三峡水电站是当今世界上装机展示图片、提观看、思考激发学生问：学习动引容量最大的水力发电站。工程三峡大坝为力，明确入设计正常蓄水位175 m ,思库谷什么会有如学习目标3.93X1010 m3,总装机容量为2.25X 107 kW,年发电量约 1.0此巨大的发电量呢？x 1011 kW- 新课 教

6、学在建筑工地，经常可以看见打 夯机将重锤高高吊起，然后释 放，让重锤落T将地基夯得更 结实。被举高的重锤具有对地展示图片、讲述、提问：重力势能的大小跟哪些观看、倾听、思考从日常观察现象引出新教学内容。面做功的本领，因此说它具有 某种能量。在物理学中，把地因素有关呢？课堂实施球表向附近的物体由于被举局而具有的能量，称为重力势能。演示实验：研究重力势能与物体质量、高度的关系将装满细沙的沙箱放在桌子上，表回辅平。用铁架台和夹进行演示实观看实验、引导学生验，组织学生记录数据、归纳重力合作学习：通过比较 S1合作学习、势能与高回答：度的关子在沙箱里竖直安放一根直和$2，当祛码 的质量相同 时，初始高度

7、越高，将小铁 桌压入沙中 的 位 移 越,说明祛码对小 铁桌做的功 越,表初始高度越系。尺，使其零刻线与沙囿平齐。再将小铁桌轻轻放在沙面上，记卜小铁桌的高度值。1.保持祛码质量小笠， 改变祛码的高度先将质量为0.1 kg的祛码放置在小铁桌正上方 20 cm处，使其从静止开始落卜。祛码落在小铁桌上，将小铁桌压入沙中，高，将小铁 桌压入沙中 的位移越 大，说明祛 码对小铁桌做的功越 多，表明祛 码开始卜落HIGHEH EDUCATION PRESS3记T下小铁桌的高度值，计算出小铁桌白位移S1为；将小铁桌恢复原位，再将同一祛码放置在小铁桌正上方40明祛码开始下落前的重力 势能越。前的重力势能越大。

8、cm处，使其从静止开始落卜。 祛码落在小铁桌上,再次将小 铁桌压入沙中，记卜小铁桌的 高度值，计算出小铁桌的位移 多为。演示实验：2.保持祛码图度小艾，改变祛码的质里将小铁桌恢复原位，再将质量进行演示实观看实验、引导学生验，组织学生记录数据、归纳重力合作学习：通过比较 S1合作学习、势能与物回答：体质量的为0.2 kg的祛码放置在小铁杲 正上方20 cm处，使其从静止 开始落卜。祛码落在小铁桌上， 将小铁桌压入沙中，记卜小铁 桌的高度值，计算出小铁桌的位移S3为。和S3,当祛码 的初始高度 相同时，祛码 的质量越大， 将小铁桌压 入沙中的位 移越,说明祛码对 小铁桌做的 功越,表明祛码开 始下

9、落前的当祛码的初 始高度相同 时，祛码的 质量越大， 将小铁桌压 入沙中的位 移越大，说 明祛码对小 铁桌做的功 越多，表明 祛码开始下 洛前的重力 势能越大。关系。重力势能越。HIGHEH EDUCATION PRESS4【思维与方法】本实验采用的实验方法是控制 变量法，每一步骤都采用了比 较法。讲述倾听让学生了解科学方法。质量为m的物体从高处由静止开始竖直卜落图度 ho展示图片、讲解观看、倾听、理解、记忆让学生了解重力势由于物体只受重力，因此重力在卜落过程中做的功为W= mgh物理学中，把mgh作为物体在高度为h处的重力势能，用 Ep表示，即Ep= mgh能的计算方法。重方势能是标量，国际

10、单位制单位是J （焦）。实验和理论都可证明，物体重讲述零势能倾听、理解、了解零势力势能的大小与物体的重力和面的选择方记忆能面的选高度都成正比。物体的图度总是相对于杲一水 平囿来说的，这个水平囿称为 零势能面。在零势能面上的物 体，由于局度为0,因此重力势 能也为0。零势能面的选择是任意的，可 视研究问题的方便而定。一般 情况下，常选地面为零势能面。处于零势能面以上的物体，重 力势能为正值；处于零势能面 以下的物体，重力势能为负值。法。择方法。HIGHEH EDUCATION PRESS5重力势能为负值，表示物体的 重力势能比在零势能面的重力 势能小。卷紧的发条、拉伸或压缩的弹 簧、拉开的弓、止

11、在出球的球 拍、撑竿跳运动员手中弯曲的 跳竿等，这些物体由于发生了 弹性形变，而具后J做功的本 领。物理学中，把物体由于弹展示图片、讲 述弹性势能 的概念。观看、倾听、记忆让学生巩固弹性势能的概O性形变而具有的能量，称为弹性势能。动能和势能（包括重力势能和 弹性势能）统称为 机械能。在 一定的条件下，物体的动能和 势能之间可以相互转化。讲述倾听让学生巩固机械能的概念。演示实验：观察动能与重力势能的相互转化用细线将小球悬挂起来，把小进行演示实观看、思考让学生增验。加有关机械能转化球拉到一定高度的初始点A,与守恒的然后由静止开始释放，小球就感性认会经过最低点 O,摆到另一端识。的最高点Bo如果在小

12、球摆到最低点 O时，将细线在中间的某一点挡住，小球则会以该点为圆心，摆到一个新的最高点Co与本学习小组的同学讨 论，小球在从A摆向O点的过 程中，不考虑空气阻力，则只展示图片、组织学生合作合作学习、引导学生观察、讨论、分析小球质疑摆过程中HIGHEH EDUCATION PRESS6力单教专It版启HIGHEH EDUCATION PRESS有力对小球做功。小球的速度越来越 ,位置越来越,说明小球的动能越来越,重力势能越来越。即可判断出在此过程中，小球的一部分 能转化成了能。小球在从O点摆向B点的 过程中，也不考虑空气阻力， 则只后力对小球做功，小球的速度越来越 ,位置越来越。说明小球的动能越

13、来越,重力势能越来越。小球到达最高点B时，速度变为,即可判断出在此过程中，小球的 能又全部转化成了 能。本实验现象说明，小球在 从A摆向B的过程中，机械能 总量保持。当细线在摆动中被阻挡 时，小球到达另,端的取局点 C 与初始点 A 的高 度,说明在此过程中小球的机械能总量也保 持。产习、巡视、一|指导、答疑机械能的转化与守恒情况。一个质量为 m自由卜落的物展示图片、讲观看、倾听、让学生了体，从图度为hi的A点卜落到解推导机械理解、记忆解机械能高度为h2的B点，速度从vi能守恒定律守恒定律增加到V2。的数学表达数学表达根据动能定理 ?(?1 - ?2) =1?- 2?2?得 !?+ ? = ；

14、?+?在此过程中，物体的重力势能 减少了，而动能增加了，物体 的重力势能减少的量等于动能 增加的量，即物体的机械能保 持/、变。式及其物理意义。式的推导 过程及物 理意义。在自由落体运动中，只有重力展示图片、讲观看、倾听、让学生全做功，动能与重力势能可以相解理解、记忆向了解机互转化，而总的机械能保持不械能守恒变。在各种抛体运动中，如果定律及守忽略空气阻力，物体的总机械恒条件。能也保持不变。光滑水平面上，一个小球撞向一个一端固定的弹簧，弹簧被压缩后，又把小球弹开，。在此 过程中，若只有弹簧的弹力做 功，则小球的动能与弹簧的弹 性势能发生了相互转化，动能 与弹性势能之和保持不变。通过大量实验，人们

15、归纳出： 在只有重力(或弹力)做功的 情况下，物体的动能和重方势HIGHEH EDUCATION PRESS8甥力手孜中士履#HIGHER EDUCATION PRESS能（或弹性势能）发生相互转 化，机械能的总量保持不变。 这个结论称为机械能守恒定 律。机械能守恒定律是力学中 的一个重要规律，也是能量守 恒定律的一种形式。【思维与方法】 守恒原理 运用守恒原理是物理学研究中 一种重要的科学方法，在判断 出物体在某运动或变化过程中 某一物理量守恒以后，可以只 关注物体在该过程的始、末状 态，从而使问题的研究过程大 为简化。讲述倾听让学生了解科学方法。示例 一位小朋友从l m高、2展示图片、讲解

16、例题观看、倾听、让学生了m长的滑梯顶端，由静止开始理解、记忆解应用机滑F,若不计摩擦力和空气阻械能守恒力，他到达滑梯底端时速度有定律解决多大？分析由十/、计摩擦力和空气 阻力，小朋友在下滑的过程中 只受支持力和重力的作用。在 下滑过程中，支持力的方向始 终与运动方向垂直，因此对小 朋友不做功。只有重力对小朋 友做功，因此机械能守恒。实际问题的方法。解设小朋友的质量为 m,并选取地面为零势能面，根据机械能守恒定律，有92?+ ?=2?+ ?122?+ 0=0+ ? = v2?7 =，2 X9.8 x 1 m/s =4.4 m/s【行为与责任】当我们骑行或开车遇到下坡 时，车辆的速度可能会越来越

17、大，因此要注意采取制动措施， 控制好车速卜坡。车辆上路前 要对车辆进行制动检查，确保 车辆的制动系统工作正常，防 止因制动系统失灵，而导致车 速过快，发生安全事故。讲述倾听让学生了解机械能守恒定律在生活中的应用，提高安全意识【应用与拓展】水力发电水力发电一般是指利用水的重 力势能和动能进行发电。水力 发电最常用的方法就是在河流 上修筑能集中水流落差和调节 流量的拦河坝和引水管涵等， 将分散在河段上的水能资源集 中起来，然后靠引水管涵引导 水流去冲击水轮机，使水轮机 带动发电机旋转，从而产生电 能。水力发电是目前人类大规 模利用清洁能源的方式之一。组织学生自主学习、巡视、指导、答疑阅读、质疑让学

18、生了解水力发电技术。二峡水库蓄水后，形成长约回应本节开始“情境与问倾听了解三峡600 km,高175 m,总面积水库的发达1 084 km2的人工湖泊，HIGHEH EDUCATION PRESS10总库容3.93X 1010 m3,蓄积题”栏目中的电原理和了大量的重力势能。为了将问题特点。重力势能转化为电能，三峡水电站安装了 32台单机容量为7.0X 105 kW的水电机组，再加上三峡电站自身的两台5X 104 kW的电源电站，总装机容量达到了 2.25X107 kW,因此年发电量达到约 1.0X 10kW/- ho 三峡水电站是我国“西电东送”工程中的巨型电源点，共安装了 15回500 kV高压输电线路，将电力源源不断地送往华东、华南各省，为我国经济快速发展做出了巨人贝献。【技术中国】长江上的大组织学生自阅读、讨论对学生进型水利工程我国是世界上河流水能资源最 丰富的国家，目前技术可开发 装机容量约为5.42 X 108 kW , 开发潜力巨大。为充分利用我 国水力资源，缓解电力缺乏困 境，国务院