機(jī)械能守恒定律教案

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【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.知道什么是機(jī)械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化;

2.會正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運(yùn)動過程中的機(jī)械能守恒，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件;

3.在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式。

二、過程與方法

1.學(xué)會在具體的問題中判定物體的機(jī)械能是否守恒;

2.初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。

三、情感、態(tài)度與價值觀

通過能量守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來解決實(shí)際問題。

【教學(xué)重點(diǎn)】

1.掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容;

2.在具體的問題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

【教學(xué)難點(diǎn)】

1.從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒的條件;

2.能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機(jī)械能是否守恒，能正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。

【教學(xué)方法】

演繹推導(dǎo)法、分析歸納法、交流討論法。

【教具】

細(xì)線、小球、帶標(biāo)尺的鐵架臺。

【教學(xué)過程】

一、引入新課

教師活動：我們已學(xué)習(xí)了重力勢能、彈性勢能、動能。這些不同形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的，那么在相互轉(zhuǎn)化的過程中，他們的總量是否發(fā)生變化?這節(jié)課我們就來探究這方面的問題。

二、進(jìn)行新課

1.動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化

演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，用細(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺等做實(shí)驗(yàn)。

把一個小球用細(xì)線懸掛起來，把小球拉到一定高度的

點(diǎn)，然后放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化。我們看到，小球可以擺到跟

點(diǎn)等高的

點(diǎn)，如圖甲。

如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線，小球雖然不能擺到

點(diǎn)，但擺到另一側(cè)時，也能達(dá)到跟

點(diǎn)相同的高度，如圖乙。

問題：這個小實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何?各個力的做功情況如何?這個小實(shí)驗(yàn)說明了什么?

學(xué)生：觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考問題，選出代表發(fā)表見解。

小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直，對小球不做功;只有重力對小球能做功。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度。可見，重力勢能和動能的總和，即機(jī)械能應(yīng)該保持不變。

教師：通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中，動能和勢能的和是否真的保持不變?下面我們就來定量討論這個問題。

2.機(jī)械能守恒定律

物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功。用我們學(xué)過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關(guān)系，推導(dǎo)出物體在

處的機(jī)械能和

處的機(jī)械能相等。

教師：為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。讓學(xué)生親歷知識的獲得過程。

學(xué)生：獨(dú)立推導(dǎo)。

教師：巡視指導(dǎo)，及時解決學(xué)生可能遇到的困難。

推導(dǎo)的結(jié)果為：，

即

。

可見：在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。

同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。

結(jié)論：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。這就是機(jī)械能守恒定律。

3.例題與練習(xí)

例題：把一個小球用細(xì)線懸掛起來，就成為一個擺，如圖，擺長為

，最大擺角為

，小球運(yùn)動到最低位置時的速度是多大?

學(xué)生：學(xué)生在實(shí)物投影儀上講解自己的解答，并相互討論;

教師：幫助學(xué)生總結(jié)用機(jī)械能守恒定律解題的要點(diǎn)、步驟，體會應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)越性。

總結(jié)：

1.機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便;

2.用機(jī)械能守恒定律解題，必須明確初末狀態(tài)機(jī)械能，要分析機(jī)械能守恒的條件。

練習(xí)一：如圖所示，下列四個選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的

為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動，圖C中的木塊向上運(yùn)動。在這四個圖所示的運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒的是()

解析：機(jī)械能守恒的條件是：物體只受重力或彈力的作用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那么在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，物體的機(jī)械能守恒。依照此條件分析，ABD三項(xiàng)均錯。答案：C。

練：長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的1/4垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多大?

解析：鏈條下滑時，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機(jī)械能守恒，可用機(jī)械能守恒定律求解。設(shè)整根鏈條質(zhì)量為

，則單位長度質(zhì)量(質(zhì)量線密度)為

，設(shè)桌面重力勢能為零，由機(jī)械能守恒定律得：

解得

4.課下作業(yè)：完成25“問題與練習(xí)”中4.5題。

5.教學(xué)體會

機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一個特例，要使學(xué)生對定律的得出、含義、適用條件有一個明確的認(rèn)識，這是能夠用該定律解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)。

本節(jié)知識點(diǎn)包括：機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo);機(jī)械能守恒定律的含義和適用條件。

機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件;能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能;

分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面(零勢面)有關(guān);而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的。在討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時，應(yīng)先確定參考平面。

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本;親自實(shí)踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。