《机械能守恒定律》教学设计.doc

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1、机械能守恒定律教学设计中山市龙山中学 罗北芳教学目标 1知识与技能（1）知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；（2）理解机械能守恒定律及其条件；（3）学会探究机械能守恒定律的实验操作，掌握相关仪器的使用技能。 2过程与方法（1）在机械能守恒定律的探究中，经历科学探索的过程，感受理想化是探究物理规律的一种重要手段；（2）运用能量转化和守恒的观点来解释物理现象、分析生活中的实际问题。 3情感、态度与价值观树立科学的观点，感受物理中守恒思想的意义。教学重点1、理解机械能守恒定律的内容。2、在具体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1、从能的转化和功能关系出发理

2、解机械能守恒的条件。2、能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。教学过程一、复习提问一、复习提问本章中我们学习了哪几种形式的能？它们各是如何定义的？它们的大小各由什么决定？动能定理的内容和表达式是什么？重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系？学生回答：学生回答：本章我们学习了以下几种能：动能、重力势能、弹性势能。动能定理的内容是：物体所受合外力所做的功等于物体动能的改变，即：2 12 221 21mvmvW总重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为： 21mghmghWG重力做正功时，重力势能减少，且减少的重力势能等于重力做的功相反，重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能

3、等于克服重力所做的功。教师：教师：动能、重力势能、弹性势能属于力学范畴，统称为机械能，本节课我们就来研究有关机械能的问题。二、课题引入二、课题引入请同学们做试卷中的第一题：根据题目提供的情景，描述它们的动能、势能是如何变化和转化的？以及力对物体做功的情况？（给学生演示实验 2）（1）弹性小球自由下落，接触地面后又向上弹起。（2）一被拉伸轻弹簧一端固定，另一端系一小球在光滑水平面上由静止释放，在弹簧恢复原长的过程中。根据实验情景分析完成下表：实验 1运动情况下落上升动能变化情况势能变化情况能量转化情况力做功情况实验 2能量转化情况力做功情况师：师：从以上几个问题的分析可以看出，在只有重力做功或弹

4、力做功时，动能和势能相互转化，在变化中有什么规律？猜想一下两者之间存在着什么样的数量关系？如果我们定义运动中任一时刻，动能和重力势能之和叫物体具有的机械能，那么物体各个时刻的机械能总量又会是什么关系？三、讲授新课三、讲授新课（一）机械能守恒定律的推导：（一）机械能守恒定律的推导：用多媒体出示思考题：思考题思考题 如图 2 所示，一个质量为 m 的物体做平抛运动，经过高度为 h1的 A 点时速度为 v1，经过高度为 h2的 B 点时速度为 v2，试写出物体在 A 点时的机械能和在 B 点时的机械能，并对这二点机械能之间的数量关系进行探究。机械能守恒定律的推导过程：机械能守恒定律的推导过程：解：解

5、：A 点的机械能等于12 121mghmvB 点的机械能等于22 221mghmv由于物体做自由落体运动和平抛运动，都是只受重力作用，且重力做正功，据动能定理得：2 12 221 21mvmvWG又据重力做功与重力势能的关系得到：21mghmghWG212 12 221 21mghmghmvmv12 122 221 21mghmvmghmv师问：师问：上述两个表达式说明了什么？学生回答。学生甲：学生甲：在表达式中等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。学生乙：学生乙：对于表达

6、式，等号左边是物体在末位置时的机械能，等号右边是物体在初位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和，即总的机械能保持不变。师总结：师总结：同学们对上述两个表达式的含义理解得很好，我们分别用 EK1和 EK2表示物体的初动能和末动能，用 EP1和 EP2分别表示物体在初位置的重力势能和末位置的重力势能，则得到：EK1+EP1=EK2+EP2，也就是初位置的机械能等于末位置的机械能，即机械能是守恒的。（二）机械能守恒的条件：（二）机械能守恒的条件：师：师：上边我们通过推导得到了机械能是守恒的这一结论，下边同学们思考： 在推导中，我们是以物体做平抛运动为例进行的，物体受力情况？什么力做功？生生：物体只

7、受重力作用；只有重力做功大家猜想：机械能在什么情况下守恒？生生：物体只受重力作用。学生还可能答：物体在运动中，只有重力做功，针对上述两种答案，师生评析后总结。教师总结：教师总结：通过上述分析，我们得到：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫机械能守恒定律机械能守恒定律。师：师：所谓的只有重力做功与物体只受重力有什么不同。学生：学生：所谓的只有重力做功，包括两种情况：第一种情况：物体只受重力，不受其他的力。第二种情况：物体除重力外还受其他的力，但其他力不做功。而物体只受重力仅包括一种情形。师：师：放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，

8、在这个过程中，能量是如何转化的？类比地，你能得到在这个过程中机械能守恒的条件吗？学生答：学生答：在小球被弹簧弹出的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。类比得到：如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。【演示实验演示实验】上边我们通过推导得到了在只有重力或弹力做功的条件下，物体AACC的机械能守恒，下边我们来做一个实验：介绍实验装置如图所示：做法：a、把球拉到 A 点，然后放开，观察小球摆动到右侧时的位置和位置 A 间的关系。b、把球同样拉到 A 点，在 O 点用尺子挡一下观察小球摆动到右侧时的位置，并比较该位置和释放点 A 之间的关系。通过观察到的现象，分析后你得到什么

9、结论？学生总结现象学生甲：学生甲：在做法 a 中，小球可以摆到跟释放点 A 高度相同的 C点；在做法 b 中，小球仍可以到达跟释放点 A 高度相同的 C点。学生乙：学生乙：在做法 a 中，小球可以摆到跟释放点 A 高度几乎相同的 C 点，在做法 b 中，小球可以到达跟释放点 A 点高度几乎相同的C点。针对上述结论展开讨论后得到：如果不考虑阻力作用，即物体只受到重力作用时，学生甲的结论正确；如果考虑空气阻力作用，学生乙的结论正确。教师总结：教师总结：在本实验中，我们对空气的阻力一般不考虑，因为阻力太小，对结果影响不大。得到结论：得到结论：物体在不受任何介质阻力，只有重力做功（只有重力做功（只发生

10、重力势能与动能的转化）或只有系统内部的弹力做功只有系统内部的弹力做功（只发生弹性势能与动能的转化）时,系统的机械能守恒。【例题例题】（出示如图 3 所示的投影片）如图所示，把一块质量是 3.0kg 的石头，从 20m 高处的山崖上以 30角、5.0ms 的速度朝斜上方抛出求石头落地时速度的大小 （空气阻力不计）师：石头从抛出到落地机械能是否守恒？生：守恒因为只受重力师：对于不同的抛体运动在不考虑空气阻力时，都是只有重力做功，机械能守恒教师板书：初状态的机械能：2 0121mvmghE末状态的机械能：2 221mvE 22 021 21mvmvmgh得：2 02vghv师：本题中石头落地时速度的

11、大小与哪些量有关系，与哪些量无关系？为什么？生：与石块抛出时的高度及抛出的速度有关，由于机械能守恒，表达式决定了落地速度大小与质量无关，机械能是标量，所以也与抛射角无关。【板书与小结板书与小结】 机械能守恒定律机械能守恒定律1、动能和势能统称为机械能。、动能和势能统称为机械能。2、机械能守恒定律：、机械能守恒定律：在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能相互转化，但在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能相互转化，但机械能的总量保持不变。机械能的总量保持不变。在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机械能的总量保持不变。机械能的总量保持不变。表达式：表达式：12 122 221 21mghmvmghmv1122PkPKEEEE