2020-2021学年高中物理-第四章-机械能和能源-第4节-机械能守恒定律教案1-粤教版必修2.doc

2020-2021学年高中物理 第四章 机械能和能源 第4节 机械能守恒定律教案1 粤教版必修2

2020-2021学年高中物理 第四章 机械能和能源 第4节 机械能守恒定律教案1 粤教版必修2

年级：
姓名：

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机械能守恒定律
教材分析
机械能守恒定律一节的内容与本章的各节内容有紧密的逻辑关系，是全章知识链中重要的一环．机械能守恒定律的探究既建立在前面所学知识的基础上，又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况，教材联系第一节中追寻守恒量．通过多个具体实例，先猜测动能和势能的相互转化的关系，引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究，联系重力势能和重力做功及弹性势能与弹力做功的关系的学习，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会机械能守恒定律在解决实际问题时的优越性。
l 教学目标
知识与技能
1、知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化；
2、理解机械能守恒定律的内容和适用条件；
3、会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题。
过程与方法
1、学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法；
2、初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。
情感、态度与价值观
体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，
形成科学的价值观。
l 教学重点
1、机械能守恒定律的推导与建立，以及机械能守恒定律含义的理解；
2、机械能守恒定律的条件和机械能守恒定律的实际应用。
l 教学难点
1、机械能守恒的条件及对机械能守恒定律的理解。
2、正确分析物体系统内所具有的机械能，判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。
l 教学器材：多媒体
l 教学过程
（一） 引入
我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。我们把这三种形式的能量统称为机械能。
（1）定义：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。机械能包括动能、重力势能、弹性势能。
（2）表达式：Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ
练一练：质量为2Kg的小球在距离地面10m高处瞬时速度是10m/s，求出此刻小球的机械能?(g=10m/s2) （以地面为参考面为参考面）
这些不同形式的能是可以相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们的总量是否发生变化？这节课我们就来探究这方面的问题。
（二）进行新课
1、动能与势能的相互转化
动能
弹性势能
拉弓射箭：
例举：通过重力或弹力做功，动能与势能相互转化。

过山车（视频）：

动能
重力势能

蹦床（视频）：
重力势能

弹性势能
动能

分析上述各个过程中能量转换及重力、弹力做功的情况。
总结：通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和是否真的保持不变？下面我们就来定量讨论这个问题。
2、 机械能守恒定律
质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。
A点 B点
根据动能定理，有
重力做功在数值上等于物体重力势能的减少量。
由以上两式可以得到
即 即
可见：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，而总的机械能保持不变。同样可以证明：在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。
（1）内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这就是机械能守恒定律。
（2）表达式：或
（3）机械能守恒条件的理解
1.从能量转化的角度看，只有系统内动能和势能相互转化，无其它形式能量之间（如内能）转化；
2.从系统做功的角度看，只有重力或弹力做功。
（4）只有重力或弹力做功与只受重力或弹力作用的含义不同。
1.只受重力或弹力；
2.除重力或弹力外，还受其它力，但其它力不做功或其它力所做功代数和为零（如摆球的摆动）。

例1：下列几种情况中，机械能一定守恒的是：（ BC ）
A.做匀速（F合=0）直线运动的物体
B.水平抛出的物体（不计空气阻力）
C.固定光滑曲面上运动的物体
D.物体以0.8g的加速度竖直向上做匀减速运动

例2：在离地面高h的地方，以v0的速度水平抛出一石块，若空气阻力不计，求石块刚落至地面时速度的大小？

（5）应用机械能守恒定律解题的一般步骤：
（1）确定研究对象(物体或系统) 及研究的过程
（2）对研究对象进行受力分析，弄清各力在研究过程中的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。
（3）选取参考平面，确定研究对象在过程中的初始状态和末状态的机械能(包括动能和势能)。
A
l
C
O
（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解。
例3: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？
练习：
1.如图，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到最大高度的过程中，下列说法正确的是（ D）
A、子弹的机械能守恒。
B、木块的机械能守恒。
C、子弹和木块的总机械能守恒。
D、以上说法都不对
2、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，则： ⑴物体上升的最大高度是多少？
⑵上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）
(四)课堂小结
这节课我们主要通过实验探究和理论探究，总结出机械能守恒定律的条件，得出了机械能守恒定律的内容，其后，我们应用机械能守恒定律解决了一些实际问题，得出了用机械能守恒定律解题的一般步骤。
（五）板书设计
一、机械能：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。

二、物体的动能和势能可以相互转化。
三、机械能守恒定律
1.内容： 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能 可以相互转化，而总的机械能保持不变。
2.表达式：
或
或 （动能的增加等于势能的减少）
3、守恒条件：a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）
b、只发生动能和势能间的相互转化。
（六） 教学反思：
从学生的学习情况来看，这部分内容的处理基本达到了教学设计的要求，学生能够判断一些简单情景中机械能是否守恒。不足之处在于，所举的实例难以涵盖所有的情景，课堂时间有限，难以展开讲解。所以，在今后教学中，我应该注重基本方法和基本思路的形成，培养学生独立分析的能力。只有让学生掌握了最基本和最朴实的物理思想方法，才能以不变应万变，真正做到让学生举一反三，提高学习效率。