2019-2020年高中物理《機械能守恒定律》教案17 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理機械能守恒定律教案17 新人教版必修2新課標要求（一）知識與技能1、知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；2、會正確推導物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恒，理解機械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件；3、在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。（二）過程與方法1、學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恒；2、初步學會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來解釋物理現(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，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規(guī)律，并用來解決實際問題。教學重點1、掌握機械能守恒定律的推導、建立過程，理解機械能守恒定律的內(nèi)容；2、在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學表達式。教學難點1、從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機械能守恒的條件；2、能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒，能正確分析物體系統(tǒng)所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。教學方法演繹推導法、分析歸納法、交流討論法。教學工具投影儀、細線、小球、帶標尺的鐵架臺、彈簧振子。教學過程（一）引入新課教師活動：我們已學習了重力勢能、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）進行新課1、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化教師活動：AAC甲乙演示實驗1：如右圖，用細線、小球、帶有標尺的鐵架臺等做實驗。把一個小球用細線懸掛起來，把小球拉到一定高度的A點，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A點等高的C點，如圖甲。如果用尺子在某一點擋住細線，小球雖然不能擺到C點，但擺到另一側(cè)時，也能達到跟A點相同的高度，如圖乙。問題：這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個小實驗說明了什么？學生活動：觀察演示實驗，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。實驗證明，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?？梢?，重力勢能和動能的總和，即機械能應(yīng)該保持不變。教師活動：演示實驗2：如圖，水平方向的彈簧振子。用彈簧振子演示動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化。問題：這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個小實驗說明了什么？學生活動：觀察演示實驗，思考問題，選出代表發(fā)表見解。 小球在往復(fù)運動過程中，豎直方向上受重力和桿的支持力作用，水平方向上受彈力作用。重力、支持力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有彈簧的彈力對小球能做功。實驗證明，小球在往復(fù)運動過程中彈性勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。小球在往復(fù)運動過程中總能回到原來的高度，可見，彈性勢能和動能的總和，即機械能應(yīng)該保持不變。教師活動：總結(jié)、過渡：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、機械能守恒定律教師活動：投影：教材圖5.83。物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功。用我們學過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關(guān)系，推導出物體在A處的機械能和B處的機械能相等。點評：為學生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導學生運用所學知識獨立推導出機械能守恒定律。讓學生親歷知識的獲得過程。學生活動：在練習本上獨立推導。教師活動：巡視指導，及時解決學生可能遇到的困難。投影學生的推導過程，和其他學生一起點評。推導的結(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，總的機械能也保持不變。這就是機械能守恒定律。教師活動：投影例題（教材23頁），引導學生一起分析、解決。學生活動：學生在實物投影儀上講解自己的解答，并相互討論；教師幫助學生總結(jié)用機械能守恒定律解題的要點、步驟，體會應(yīng)用機械能守恒定律解題的優(yōu)越性。1、機械能守恒定律不涉及運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、用機械能守恒定律解題，必須明確初末狀態(tài)機械能，要分析機械能守恒的條件。點評：通過分析實例，培養(yǎng)學生進行情景分析，加深對規(guī)律的理解能力，加強物理與生活實踐的聯(lián)系。（三）課堂總結(jié)、點評教師活動：讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。（四）實例探究 對機械能守恒定律條件的理解例1如圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，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F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動。在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是解析：機械能守恒的條件是：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，物體的機械能守恒。依照此條件分析，ABD三項均錯。答案：C 對機械能守恒定律的應(yīng)用例2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。整根鏈條總的機械能守恒，可用機械能守恒定律求解。設(shè)整根鏈條質(zhì)量為m，則單位長度質(zhì)量（質(zhì)量線密度）為mL設(shè)桌面重力勢能為零，由機械能守恒定律得 解得 點撥：求解這類題目時，一是注意零勢點的選取，應(yīng)盡可能使表達式簡化，該題如選鏈條全部滑下時的最低點為零勢能點，則初始勢能就比較麻煩。二是靈活選取各部分的重心，該題最開始時的勢能應(yīng)取兩部分（桌面上和桌面下）勢能總和，整根鏈條的總重心便不好確定，最后剛好滑出桌面時的勢能就沒有必要再分，可對整根鏈條求出重力勢能。課余作業(yè)書面完成P25“問題與練習”中1- 5題。教學體會思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。附1：課后練習1、關(guān)于物體的機械能是否守恒的敘述，下列說法中正確的是 （ D ） A做勻速直線運動的物體，機械能一定守恒 B做勻變速直線運動的物體，機械能一定守恒 C外力對物體所做的功等于0時，機械能一定守恒 D物體若只有重力做功，機械能一定守恒 2、從離地高為H的陽臺上以速度v豎直向上拋出質(zhì)量為的物體，它上升h后又返回下落，最后落在地面上，則下列說法中正確的是（不計空氣阻力，以地面為參考面）（ ACD ） A物體在最高點時機械能為mg（Hh） B物體落地時的機械能為mg（Hh）mv2C物體落地時的機械能為mgHmv2D物體在落回過程中，經(jīng)過陽臺時的機械能為mgHmv23、質(zhì)量均為的甲、乙、丙三個小球，在離地面高為h處以相同的動能在豎直平面內(nèi)分別做平拋、豎直下拋、沿光滑斜面下滑，則（ ABC ） A三者到達地面時的速率相同 B三者到達地面時的動能相同 C三者到達地面時的機械能相同 D以上說法都不正確 4、一個人把重物加速上舉到某一高度，下列說法正確的是（ ACD ） A物體所受的合外力對它所做的功等于物體機械能的增量 B物體所受合外力對它所做的功等于物體的動能的增量 C人對物體所做的功和重力對物體所做的功的代數(shù)和等于物體機械能的增量 D克服重力所做的功等于物體的重力勢能的增量 5、下列實例（均不計空氣阻力）中的運動物體，機械能守恒的應(yīng)是（ BD ） A被起重機吊起的貨物正在加速上升 B物體做平拋運動 C物體沿粗糙斜面勻速下滑 D一個輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一重物，重物沿豎直方向做上下振動 6、推證：做平拋和豎直上拋運動時的物體的機械能守恒。附：教材分析機械能守恒定律是能量守恒定律的一個特例，要使學生對定律的得出、含義、適用條件有一個明確的認識，這是能夠用該定律解決力學問題的基礎(chǔ)。 本節(jié)知識點包括：機械能守恒定律的推導；機械能守恒定律的含義和適用條件。機械能守恒定律是本章教學的重點內(nèi)容，本節(jié)教學的重點是使學生掌握物體系統(tǒng)機械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機械能；分析物體系統(tǒng)所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節(jié)學習的難點之一。在教學中應(yīng)讓學生認識到，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)的機械能時，應(yīng)先確定參考平面。