课外读物教学设计

《机械能守恒定律》教学设计

一、教材分析

机械能守恒定律是学生进入高中系统学习物理学后第一次遇到的守恒定律，是能量守恒定律的一个特例，是高中学生对能量转化和守恒的启蒙。在学习本节内容之前，学生已经学习过了功、功率、动能、重力势能、弹性势能、功能关系、动能定理、重力做功与重力势能变化的关系，已经具备了从理论推导得出机械能守恒定律条件的能力。因此，通过本节内容的学习，既提供了一条解决力学问题的新途径，又可为后续课程的学习打下良好的基础。机械能守恒定律起着承前启后的作用，是必须牢固掌握的一个重要规律。

二、学情分析

学生已经在初中学习过有关机械能的基本概念，对“机械能”并不算陌生，接受起来相对轻松。通过前几节内容的学习，同学们对“机械能”这一概念较初中有了更深认识，在此基础上学习机械能守恒定律学生比较容易理解。

三、教学目标

1．知识与技能

（1）知道机械能的各种形式，能够分析动能和势能之间的相互转化。

（2）能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。

（3）知道机械能守恒的条件，能运用机械能守恒定律解决有关问题。

2．过程和方法

利用现代化技术处理实验数据，观察、想象、推理，获得机械能守恒定律，感受理想实验方法是学习和研究物理的一种科学方法。通过对机械能守恒条件的归纳，经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。

3．情感态度与价值观

培养学生发现和提出问题，并利用已有知识探索学习新知识的能力。使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。初步树立变中有恒、能量守恒的观点。

四、教学重点和难点

重点：1.运用理想实验探究机械能守恒定律

2.理解机械能守恒定律

难点：机械能守恒.定律，并能灵活运用机械能守恒定律解决问题. 五、教学资源

多媒体，篮球，单摆，斜面，小车 六、教学设计

机械能守恒定律是本章的重点内容，要求学生能初步掌握机械能守恒定律的内容并能用来解决一些简单问题。守恒定律在物理学理论和应用方面十分重要，不同运动形式的能量转化和守恒的思想能指引人们揭露自然规律、取得丰硕成果。但这种思想和有关的概念、规律都比较抽象，学生不易理解、掌握。机械能守恒作为普遍的能的转化与守恒的一个特例，虽然比较简单，学生要真正掌握和灵活运用也极困难。本课总体设计思想是：分两步得出机械能守恒定律，第一步是要学生理解动能与势能间可以相互转化；第二步是通过猜想、实验探究、理论推导说明在转化过程中机械能的总量是守恒的．最后通过实例分析加深学生对定律条件的理解。

七、教学过程

一、引人勇敢的游戏

用绳子拴住一个小球，将小球拉离平衡位置恰好至学生的鼻尖，由静止释放小球，小球向前摆去，接着又摆回来，同学原地不动，球会碰到他的鼻子吗？

生：不会

师：为什么不会碰到同学的鼻子？而且我们观察发现，小球每次运动到鼻尖便会戛然而止，它还会上升到另一边等高处。如果我们从能的角度分析这个现象，实验说明了什么?再分析另一个生活中的应用，有的地下铁道，车站的路轨为什么建得高些？要回答这两个问题需要学习--------机械能守恒定律

板书：机械能守恒定律（标题）

师：我们前面研究了动能、势能以及物体动能、势能发生变化各自对应关系。实际上重力势能、弹性势能、动能之间有密切的关系，统称为机械能。

板书：一、机械能：

1、

定义：动能、弹性势能、重力势能统称。

2、

公式：E= Ep+ Ek

师：在初中学习时我们就了解到，在一定条件下，物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化，下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的情况。

例如：

小球原来具有一定的速度，由于惯性沿斜面向上运动，重力做负功，物体的速度减小，表明动能减少了，减少动能去哪了？

生：转化为重力势能。

师：物体沿光滑斜面滑下时，重力做正功，重力势能减少了，减少的势能去哪了？

生：转化为动能

师：可见动能和势能可以相互转化。大家想一想，生活中还有那些动能和势能是相互转化的？

生：自由下落的运动，水坝。

师：高山滑雪，过山车，滚摆。弹性势能和动能可以相互转化吗？想一想有那些例子？

生：射箭运动，弹弓，蹦床

师：很好！师拿一弹弓做一实验。把橡皮筋用力向后拉，松手橡皮筋收缩，弹力对弹珠做功，弹性势能减少，动能增加。

师：动能和势能的相互转化是否存在某种定量关系呢？上述各运动过程中机械能是否变化呢？下面以动能和重力势能的转化为例，讨论这个问题。

质量为m的物体从某一位置自由下落，依次经过A,B两个位置时的速度分别为V1 V2,A,B离地面的高度分别 ，若以地面为参考平面，球在A点重力势能为Ep1; 在B点的重力势能为Ep2

V0=0

A

V1

B V2

h1

h2

师：从A到B动能和势能怎样转化的？

师：动能的增加和势能的减少相等吗？能不能证明？

1.

根据动能定理： 2.

WW1mv21mv2G2122

根据重力做功与重力势能变化量的关系：

WGmgh1mgh2两式相等得到：

12

1mgh21mv2mghmv1222

移向得：

12

12mv1mgh1mv2mgh22

2公式的左边为

初位置的动能 势能

和在一起为初位置的机械能，右边为末

置的机械能。用一句物理语言描述为

动能和势能相互转化，初位置的机械能, 末位置的机械能相等。

叫守恒

板书：二、机械能守恒

上述是在物体只有重力做功的情况下推出来的，若还存在其他力做功不为0的情况，就会出其他形式的能参与，不是只有动能和势能相互转化了。机械能不守恒了。

注意：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，总的机械能保持不变。

同理可以证明在只有弹力做功的物体系统能，动能和弹性势能相互转化，总

的机械能也保持不变。我们的结论是

1、内容：在只有重力做功或弹力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，总的机械能保持不变。

121mgh1mgh2mv2mv122、公式：①状态式Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

22 121mgh1mgh2mv2mv12②过程式Ep1- Ep2 =Ek2-Ek1

22

3守恒条件：（1）从做功角度：只有重力做功; （不是受重力）

（2）从能量转移的角度：系统内只有动能和势能相互转化

只有重力做功的理解可以分为以下情况：

（1）物体只受重力（或弹力）

；

（2）物体除重力（或弹力）外还受其他力，但只有重力（或弹力）做功；

（3）物体除重力（或弹力）做功外，其他力也做功，但其他力做功总和为零。

4、应用

1.下列实例中（除1外，都不计空气阻力），哪些情况机械能守恒？说明理由。

①跳伞员利用降落伞在空中匀速下落

②抛出的篮球在空中运动(等) 回顾课前的游戏，小球有没有可能碰到小帅的鼻子？

例1

下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是（）

A 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒

B 做匀变速直线运动的物体机械能可能守恒

C 合外力对物体做功为零时机械能一定守恒

D 只有重力做功时机械能一定守恒

E 当物体除受重力外还有其他力，但其他力要么不做功，要么做功的代数和为零，则物体机械能一定守恒

F 物体所受合外力不等于零，它的机械能可能守恒

例2

把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大？

例3如图所示，光滑的水平轨道与光滑半圆弧轨道相切.圆轨道半径R=0.4m，一小球停放在光滑水平轨道上，现给小球一个v0=5m/s的初速度，求：小球从C点抛出时的速度（g取10m/s2）

R

V

A

B

八、课堂小结

机械能守恒定律

一

动能和势能相互转化

二

机械能守恒定律

1 内容：只有重力（或弹力）做功时，物体的动能和势能相互转化，物体机械能守恒。

2

条件

三种情况

3 表达式

1121 mghAmvAmghBmv2B22

1122 mghA-mghBmvB-mv2A22