人教版物理必修二7.8 机械能守恒定律 精品教案.doc

178机械能守恒定律机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在机械运动范围内的具体体现是能量守恒的特殊形式是高生对能量转化和守恒的启蒙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学生将通过本节课理解机械能守恒定律及其条件同时通过学习体验探究物理规律的一种手段理想实验研究方法本节内容是本章教材的重点内容它既是对前面几节内容的总结也是对能量守恒定律的铺垫机械能守恒定律的探究建立在前面所学知识的基础上教材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定律在解决实际问题时的优越性在教学设计时力图通过生活实例和物理实验展示相关情景激发学生的求知欲引出对机械能守恒定律的探究体现从生活走向物理的理念通过建立物理模型由浅入深进行探究让学生领会科学的研究方法并通过规律应用巩固知识体会物理规律对生活实践的作用通过本节内容的学习学生对功是能量转化的量度会有更加深刻的理解也为从不同的角度处理力学问题提供了良好的途径学生已经在初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在上这节课之前通过前几节内容的学习学生已经知道了重力做功会引起重力势能的变化弹簧的弹力做功会引起弹性势能发生变化合外力的功将引起物体动能的变化使学2生看到曾在初中阶段学过的一些定性的东西逐渐找到了定量方面的联系对功能关系的认识加深了也萌发了继续探究的兴趣学法指导根据我设计的教法及科学的构建主义学法观点学习不是接受现成的知识信息而是基于原有经验的转变学习不是个体构建的过程也是社会构建的过程学生应当采取这样学习方法在具体的物理情景及老师的引导下进行探究式学习体现由物讲理的基本方法学生应当在具体的物理情景会思考与分析演绎推理归纳与总结在物理情景中去思考我们的问题分析它的特点用我们已掌握的知识进行探究式的演绎推理最后去归纳总结新的物理规律总之学生要学会学习知识的来龙去脉这是最重要的学习方法为适应高一学生的认识和思维发展水平根据新课内容要求创设自由落体平抛沿斜面下滑三个物理情境作为铺垫由易到难引导学生进行实践认识再实践再认识完成认识上的飞跃通过设疑启发学生思考在归纳机械能守恒定律的使用条件时引导学生进行讨论鼓励学生提出自己的观点并能加以评价培养学生的学习兴趣以及对物理学习的自信心机械能守恒定律是力学中的一条重要定律更是普遍的能的转化和守恒定律的一种特殊情况是本节的重点学生对定律的得出含义适用条件应该有明确的认识这是能够用这个定律解决力学问题的基础在教学中通过物理事实和物理实验的现象创设物理气氛可使学生有身临其景之感通过观察到的物理现象为新知识的学习建立坚实的感知基础知识与能力知道什么是机械能知道物体的动能和势能可以相互转化3正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒理解机械能守恒定律的内容知道它的含义和适用条件在具体问题中能判定机械能是否守恒并能列出机械能守恒的方程式过程与方法学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象分析问题情感态度价值观通过能量守恒的教学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教学重点掌握机械能守恒定律的推导建立过程理解机械能守恒定律的内容在具体的问题中能判定机械能是否守恒并能列出定律的数学表达式教学难点从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒能正确分析物体系统所具有的机械能尤其是分析判断物体所具有的重力势能多媒体素材课件细线小球带标尺的铁架台弹簧振子新课导入我们已学习了动能重力势能和弹性势能各种形式的能可以相互转化物体所受合外力所做的功等于物体动能的改变重力对物体所做的功等于物体初位置的重力势能与末位置重力势能的差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本节课我们就来定量地研究它们间相互转化时遵循的规律放开被压缩的弹簧可以把跟它接触的小球弹出去在小球被弹簧弹出的过程中弹簧4的弹性势能转化为小球的动能类比得到如果有弹力做功动能和弹性势能之和保持不变即机械能守恒所谓只有弹力做功包括物体只受弹力作用不受其他的力物体除受弹力外还受其他的力但其他力不做功进一步定量研究可以证明在只有弹簧弹力做功条件下物体的动能与势能可以相互转化物体的机械能总量不变从功的角度来表述机械能守恒的条件是只有重力和弹簧弹力对物体做功其它力不做功或功等于零在阶段主要定量计算重力势能和动能之间相互转化时的机械能守恒因而课本中只强调只有重力做功这个条件但要注意分析含有弹簧弹力做功情况下机械能守恒的定性分析从能量的角度来表述机械能守恒的条件对某一物体系统如果没有摩擦和介质阻力只发生动能和势能的相互转换无机械能和非机械能的转换则物体系统的机械能保持不变表达式初状态的机械能跟末状态的机械能相等机械能的变化量为零初状态的动能和势能之和等于末状态的动能和势能之和动能或势能的增加量等于势能或动能的减少量物体机械能的增加量等于物体机械能的减少量说明机械能守恒定律说明了机械能中的动能和势能这两种形式的能量在一定条件下可以相互转化同时还说明了动能和势能在相互转化的过程中所遵循的规律即总的机械能保持不变机械能守恒定律的研究对象为物体系统因机械能中的势能属物体系统共有定律中所说物体为习惯说法它实际上应为包括地球在内的物体系统5机械能守恒定律的应用例题1把一个小球用细线悬挂起来就成为一个摆如图摆长为l最大偏角为小球运动到最低位置时的速度是多大小球在最高点与最低点的高度差为llcos这点可由几何关系得出解小球在最高点作为初状态如果把最低点的重力势能定为0在最高点的重力势能就是EP1mgllcos而动能为零即EK10小球在最低点为末状态势能EP20而动能可以表示为EK2运动过程中只有重力做功所以机械能守恒即Ek2EP2Ek1EP1把各个状态下动能势能的表达式代入得由此解出解决一个问题之后要对结论进行分析如果与已有的知识或日常经验不一致则要认真考虑看看是否出现了错误从得到的表达式可以看出初状态的角越大cos越小1cos就越大v也就越大也就是说最初把小球拉得越高它到达最下端时的速度也就越大这与生活经验是一致的另解选择点所在的水平面作为参考平面时小球在最高点时的机械能为6小球摆球到达最低点时的重力势能动能机械能根据机械能守恒定律有所以点评由本题的求解过程可以看出在应用机械能守恒定律解题时参考平面的选择是任意的与解题结果无关在具体解题时应视解题方便来选择参考平面变式练习长l80cm的细绳上端固定下端系一个质量m100g的小球将小球拉起至细绳与竖直方向成60角的位置然后无初速释放不计各处阻力求小球通过最低点时细绳对小球拉力多大取g10ms2提出问题引导学生分析思考释放后小球做何运动通过最低点时绳对小球的拉力是否等于小球的重力能否应用机械能守恒定律求出小球通过最低点时的速度归纳学生分析结果明确小球做圆周运动通过最低点时绳的拉力大于小球的重力此二力的合力等于小球在最低点时所需向心力绳对小球的拉力不对小球做功运动中只有重力对球做功小球机械能守恒7交流与讨论你能不能直接用牛顿第二定律和运动学的公式来处理这个问题应用机械能守恒定律解题的优越性从这个例题可以看出应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和末状态不必考虑两个状态间过程的细节如果直接用牛顿定律解决问题往往要分析过程中各种力的作用而这些力又往往在变化着因此一些难于用牛顿定律解决的问题应用机械能守恒定律则易于解决思考与讨论一个小球在真空中自由下落另一个同样的小球在粘滞性较大的液体中由静止开始下落它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方在这两种情况下重力所做的功相等吗重力势能的变化相等吗动能的变化相等吗重力势能各转化成什么形式的能例题一个物体从光滑斜面项端由静止开始滑下如图斜面高长不计空气阻力物体滑到斜面底端的速度是多大解法一用动力学运动学方法求解物体受重力和斜面对物体的支持力将重力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解沿斜面方向根据牛顿第二定律有8得又故又所以根据机械能守恒定律有所以把两种解法相比较可以看出应用机械能守恒定律解题可以只考虑运动的初状态和末状态不必考虑两个状态之间的过程的细节不涉及加速度的求解所以用机械能守恒定律解题在思路和步骤上比较简单如果把斜面换成光滑的曲面如右图同样可以应用机械能守恒定律求解而阶段则无法直接用牛顿第二定律求解例题在距离地面高处以的初速度水平抛出一小球不计空气阻力取求小球落地速度大小引导学生思考分析提出问题前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题9小球抛出后至落地之前的运动过程中是否满足机械能守恒的条件如何应用机械能守恒定律解决问题归纳学生分析的结果明确小球下落过程中只有重力对小球做功满足机械能守恒条件可以用机械能守恒定律求解应用机械能守恒定律时应明确所选取的运动过程明确初末状态小球所具有的机械能解析取地面为参考平面抛出时小球具有的重力势能动能为落地时小球的重力势能动能为根据机械能守恒定律有落地时小球的速度大小为提出问题请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么点评在应用机械能守恒定律解题时应用系统中动能的变化量和势能的变化量相等来解题可免去参考平面的选择及初末状态机械能的分析确定使解题得到简化小结本节课我们学习了机械能守恒定律机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力做功在具体判断机械能是否守恒时一般从以下两方面考虑对于某个物体若只有重力做功而其他力不做功则该物体的机械能守恒对于由两个或两个以上物体包括弹簧在内组成的系统如果系统只有重力做功或弹簧弹力做功物体间只有动能重力势能和弹性势能之间的相互转化系统与外界没有机械能的转移系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能就守恒这种从能量的角度判断的方法对复杂问题更适用也便于说明如果除重力或弹簧弹力之外的其他力做了功物体系统的机械能将不守恒其他力做了的功与机械能变化之间存在怎样的关系呢请同学们自己去推证布置作业教材第页问题与练习板书设计108机械能守恒定律一动能与势能的相互转化1动能和重力势能的相互转化2动能和弹性势能的相互转化通过重力或弹力做功机械能可以从一种形式转化成另一种形式二机械能守恒定律机械能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和弹性势能3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与势能可以互相转化而总的机械能保持不变这叫做机械能守恒定律机械能守恒的条件只有重力对物体做功时物体的机械能守恒弹簧和物体组成的系统的机械能守恒只有重力和弹簧弹力对物体做功其它力不做功或功等于零对某一物体系统如果没有摩擦和介质阻力只发生动能和势能的相互转换无机械能和非机械能的转换则物体系统的机械能保持不变表达式11说明机械能守恒定律的应用应用机械能守恒定律解题的一般步骤确定研究对象对研究对象进行正确的受力分析判定各个力是否做功并分析是否符合机械能守恒的条件视解题方便选取零势能参考平面并确定研究对象在始末状态时的机械能根据机械能守恒定律列出方程或再辅之以其他方程进行求解