《2.3 机械能守恒定律》教学设计

《2.3机械能守恒定律》教学设计【教学内容】第二单元第3节第2课时：机械能守恒定律。【教学目标】1.：知道机械能的定义；掌握机械能守恒定律，知道它的含义和适用条件；会用机械能守恒定律处理力学问题，知道应用这一定律的基本步骤和应用它处理问题的优点。2.通过机械能守恒定律的建立过程及运用，逐步学会运用能量守恒的观点分析求解力学问题。3.通过对机械能守恒定律的理解与运用，体会变与不变的辩证关系，培养理论联系实际的学习习惯。【教学重点】机械能守恒定律。【教学难点】机械能守恒定律的运用。【教具准备】小球、铁架台、细线，PPT课件等。【教学过程】◆创设情境──引出课题1．复习回顾上节内容（1）重力势能的大小与什么因素有关系？怎样计算重力势能？（2）动能的大小与什么因素有关系？怎样计算动能？（3）弹性势能的大小与什么因素有关系？2．引导学生做教材第67页“碰鼻实验”并进行讨论（1）小球运动中，它的重力势能、动能发生变化吗？怎样变化？由最高点到最低点，重力势能减少，动能增加；由最低点到最高点，重力势能怎加，动能减少。（2）物体总共具有多少机械能？释放时具有的重力势能。（3）每次都能回到出发点，没有高出出发点，说明什么？说明运动中小球的机械能没有增加。3．提出问题：小球运动中，机械能总量如何变化？◆合作探究──新课学习一、物体运动中势能与动能的转化1．重力势能与动能的转化：（1）演示与举例：从高处下落的小球，越落越低，具有的重力势能越来越小；同时越落速度越大，动能越来越大，它的重力势能转化成了它的动能。上抛的物体上升过程中，高度越来越高，重力势能越来越大；同时速度越来越小，动能越来越小，它的动能转化成了它的重力势能。小球下落到竖直的弹簧上，弹簧被压缩，具有的弹性势能越来越大，同时小球越来越低，重力势能越来越小，速度越来越小，动能越来越小，它的动能、重力势能转化成了弹簧的弹性势能。小球下落到最低点后，又被弹簧推着上升，弹簧的弹性势能越来越小，小球的重力势能越来越多，弹簧的弹性势能转化成了小球的重力势能及动能。过山车运动中不停发生动能与重力势能的相互转化。2．归纳小结：物体的动能、势能可以相互转化。3．提出问题：物体的动能与势能相互转化过程中，机械能的总量是增加、减少、还是保持不变？二、机械能守恒定律1．探究下落物体运动中的机械能以打桩机重锤的运动为例：不计空气阻力，设想质量为m的重锤从距地面H高度处由静止下落，选地面为重力势能零位置：释放时重锤的机械能总量：下降到距地面h高度处的速度大小为v2，则此时的机械能总量为：，由匀变速直线运动的速度位移关系式有：，由两式可得：下落到地面时重锤的机械能总量为：，由匀变速直线运动的速度位移关系式有：，由两式可得：2．归纳小结：下落运动的物体，若只受重力的作用，下落运动中重力势能转化为动能，但机械能的总量保持不变；同理可以证明只受重力作用，上升物体运动中它的动能转化为重力势能，机械能的总量保持不变。这一结论对沿任意路径运动的物体都成立。如“碰鼻实验”中，如果不计空气阻力，小球的机械能就保持不变，将永远来回运动下去。3．动能、重力势能与弹性势能转化过程中的机械能科学研究证明，如没有其它阻力，仍然是机械能总量保持不变。4．机械能守恒定律的内容（1）内容：在没有摩擦力和介质阻力的情况下，一个物体只受重力（或弹力）作用，发生动能和势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。保持就是守住的意思，恒就是不变的意思，所以这一结论叫“机械能守恒定律”。（2）机械能守恒的条件：只有重力对物体做功。满足这一条件有两种情况：一是物体只受重力作用，当然只是重力做功了，如不计空气阻力时在空中运动的物体；另一种情况是，物体虽然还受有其它力，但其它力不做功，那也只是重力做功了，如在光滑斜面上运动的物体，由于斜面的支持力与位移垂直，不做功。（3）注意事项：机械能守恒不守恒，关键看物体所受力的做功情况，与运动形式无关。保持不变的是机械能总量，是动能、重力势能、弹性势能的总和。5．机械能守恒定律的两种表示：（1）机械能总量不变形式：（2）重力势能的增量（减量）等于动能的减量（增量）形式：◆案例研究──巩固所学1．案例研究例1

讲解教材第67页“例题3”：熟悉运用机械能守恒定律的一般思路和程序。例2

讲解教材第68页“例题4”：再加上牛顿定律解法，最后说明：运用机械能守恒定律求解力学问题比运用动能定理、牛顿运动定律要方便得多，这是因为它不需要计算各力的功，不需要考虑速度的方向，不需要考虑运动过程的具体细节，只需分析是否只是重力做功，选取运动中的两个状态列式即可。◆归纳小结──运用机械能守恒定律分析求解力学问题的思路与程序选择物体的运动过程；分析物体运动过程中所受到的外力；分析运动过程中每个力的做功情况，若只有重力做功，则物体在这一运动过程中的机械能守恒；选出运动过程中的两个状态列式，一般选势能、动能已知的一个状态和机械能总量表达式中含有位置量的一个状态。列式时，一般采用势能的增量（减量）等于动能的减量（增量）形式，这样不需要选择重力势能的