课外读物第一课时教学实录

《机械能守恒定律》教案

一、教学目标

1、知识与技能

（1）掌握机械能的概念，理解动能和重力势能之间的转化，会选择零势能参考平面；

（2）知道机械能守恒的条件，理解弹性势能的存在和合理性；

（3）掌握运用机械能守恒定律解答题目的步骤和基本方法，体会机械能守恒定律的优越性和便捷性。

2、过程与方法

（1）通过参与课堂上的讨论和分析，理解能量之间的转化；

（2）通过应用动能定理理论推导机械能守恒定律的过程，掌握从已知推导未知的方法；

（3）通过例题的分析和讲解，初步掌握判断机械能守恒的方法和典型物理模型。

3、情感、态度与价值观

（1）通过讨论与交流，培养学生善于思考的习惯、积极合作的态度，同时也训练学生的表达能力；

（2）通过理论推导机械能守恒定律，培养学生灵活应用所学知识的能力，提高学生的逻辑思维和推理能力。

二、教学重难点

重点：（1）机械能守恒定律

（2）机械能守恒成立的条件

难点：（1）理论推导机械能守恒定律

三、学情分析

（1）学生刚学习完动能定理，具有一定的能量转化的观念，同时也具有一定的分析、解决实际问题的能力；

（2）学生对于动能定理的运用不够熟悉和清晰，可能无法顺利的完成机械能守恒定律的理论推导过程；

（3）学生的实验操作相对比较薄弱，无法有效的得出机械能守恒定律。

四、教学过程

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1、机械能的定义及表达式

教师：回顾动能和重力势能的相关概念和知识点。

学生：回忆动能和重力势能的相关知识，同时可以写出动能和重力势能的表达式：Ek12mv，Epmgh。

2教师：介绍机械能的概念，给出机械能的表达式：EEkEp12mvmgh。

22、动能和重力势能之间的转化

教师：展示以下图片，叫学生回答“图中物体的能量是怎么发生变化的，尤其是动能和重力势能的变化”。回答的形式为：什么物体在什么过程中的什么能量发生怎么样的变化。

瀑布（水的动能和重力势能）

蹦床（只讨论离开蹦床后运动员上升的过程）

学生：根据学过的知识和日常生活的感受回答上述两张图片的能量变化。图一：水在下落过程中重力势能减小，动能增加；图二：运动员上升过程中重力势能增加，动能减小。

教师：通过上述照片的分析，跟学生说明能量的转化，特别是动能和重力势能之间的转化，两者之间一大一小同时变化。

教师：在这里进行一个小游戏，游戏名称为“你是否勇敢”。游戏原理为一简单的单摆模型装置，让一位同学靠近装置站立不动，让另一位同学把悬挂的重球拉至该同学的鼻尖，

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由静止开始释放，让小球来回摆动，看看站立的同学是否有勇气不动。

学生：主动参与游戏。

教师：分析游戏过程中小球的能量变化：小球在下摆过程中，重力势能减少，动能增加；在上摆过程中，重力势能增加，动能减小。

教师：通过游戏的参与和调节，留给学生一个问题“在动能和重力势能的转化过程中，转化应该遵循什么样的规律？”

3、机械能守恒定律的理论推导

教师：分别以做自由落体运动和平抛运动的小球的运动过程为例让学生进行分析和计算，通过学生自己的动手得出机械能守恒定律。

学生：分小组完成解题任务，主动参与到题目的分析和解决中，并且能够上讲台写出自己的解题步骤和阐述自己的解题思路。

以下附上有关这两个运动的分析和解题步骤：

（1）现有一质量为m的小球，从A点静止开始自由下落，当下落到B点时速度为v1，距离地面高度为h1；当下落到C点时速度为v2，距离地面的高度为h2，当地重力加速度为g，试分析小球的能量变化关系？

自由落体运动分析：小球运动过程中只受到重力的作用，所以依据动能定理

可得：WG112mv2mv12

①

22另外，由重力做功和重力势能变化之间的关系可得：

WGmgh1mgh2

②

1212mv2mv1mgh1mgh2

221122所以mgh1mv1mgh2mv2

22由①②可得或EP1EK1EP2EK2

A

B

v1

h1 C

v2 h2

（2）现有一质量为m的小球，从A点以一定的初速度做平抛运动，当下落到B点时速度为v1，距离地面高度为h1；当下落到C点时速度为v2，距离地面的高度为h2，当地重力加速度为g，试分析小球的能量变化关系？

平抛运动分析：小球运动过程中只受到重力的作用，所以依据动能定理

可得：WG112mv2mv12

①

22A B

v1

h1 C

v2

h2 另外，由重力做功和重力势能变化之间的关系可得：

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WGmgh1mgh2

②

1212mv2mv1mgh1mgh2

221122所以mgh1mv1mgh2mv2

22由①②可得或EP1EK1EP2EK2

教师：由于理论推导过程比较枯燥乏味，所以教师应该抓住学生上台书写的机会，点错学生书写中错误的地方，同时也要下讲台巡视，督促学生完成理论推导过程。

教师：通过指导学生纠正上述两个理论推导过程的错误点，给出机械能守恒定律的内容和表达式。

（1）内容：物体只有重力做功时，其机械能守恒。

（2）表达式：EP1EK1EP2EK2，初始的机械能等于末时的机械能

（3）条件：只有重力做功（拓展：只有重力和弹力做功）

4、知识应用

（1）判断下列各题中物体的机械能是否守恒？

（1）木块沿光滑斜面下滑

（2）小球在竖直平面内做圆周运动

（3）两个不同质量的小球做竖直方向的运动

（4）小球在竖直圆轨道内做圆周运动

教师：帮助学生分析上述各种运动的情况，掌握判断机械能守恒的方法。

（1）机械能守恒；因为斜面对木块的支持力与位移垂直，所以支持力不做功，整个

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过程只有重力做功。

（2）机械能守恒；因为绳子的拉力与小球的速度方向时时刻刻都垂直，所以拉力对小球不做功，过程中只有重力做功。

（3）两个小球组成的系统的机械能守恒，其中任何单独一个小球的机械能不守恒；因为两个小球通过绳子连接，所以机械能会相互的转移，所以对于整个系统机械能才守恒。

（4）小球机械能守恒；因为圆轨道的支持力每时每刻都与小球的速度方向垂直，所以该支持力不做功，过程中只有重力做功。

五、小结和布置练习

教师：对本节课内容进行一个小结，主要总结机械能守恒的表达式和守恒的条件，同时要求学生掌握判断机械能守恒的方法。

练习：教材相关练习题。

六、教学反思

1、学生对于动能定理的掌握相对而言较好，容易把机械能守恒定律与动能定理弄混，尤其是学生的书面作业上的定理名称，有“动能守恒定理”、“机械能守恒定理”、“机械能定理”等等，这些都表明学生没有留心机械能守恒定律的条件，知识单纯的认为和动能定理一样无条件使用，而且使用起来没有规范性而言，所以教学过程中教师要起好带头作用，争取规范性的作用；

2、对于机械能守恒定律的条件，学生很容易把合外力为零和只有重力做功混淆，学生普遍认为合外力为零就是机械能守恒的时候，所以教学过程中要多次强调这两个概念的差别；

3、学生无法很好的做到分析物体受力的做功情况，经常会把非机械能守恒情况误当做是守恒的情况，特别是遇到圆周运动时，很多学生无法理解为什么细线的拉力不做功或者是滑面的支持力不做功这两种情况，所以教师在教学过程中一定要把这两种情况的受力分析画出来，通过说明拉力或者是支持力与速度方向垂直，从而不做功，这样才能使学生便于理解。

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