机械能守恒定律教案

机械能守恒定律教案

●教学目标

一、知识目标

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的内容.

3.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.

二、能力目标

1.学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒．

2.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.

三、德育目标

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

1.理解机械能守恒定律的内容.

2.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

1.从能的转化和功能关系出发理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.

●教学方法

1.关于机械能守恒定律的得出，采用师生共同演绎推导的方法，明确该定律数学表达公式的来龙去脉.

2.关于机械能守恒的条件，在教学时采用列举实例，具体情况具体分析的方法．

●教学用具

自制投影片、CAI课件.

●课时安排

1课时

●教学过程

一、导入新课

1.［投影］复习思考题：

①什么是动能？动能与什么因素有关？

②什么是势能？什么是重力势能和弹性势能？

③重力势能、弹性势能分别与什么因素有关？

2.［学生解答思考题］

①物体由于运动而具有的能量叫动能.动能的大小与物体的质量及速度有关系，且质量越大，速度越大，动能也越大.

②由相互作用的物体的相对位置决定的能量叫势能，也叫位能.

物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.

发生形变的物体在恢复原状时能够对外界做功，因而具有能量，这种能量叫弹性势能.

③重力势能与物体的质量及被举高的高度有关；弹性势能跟形变的大小及劲度系数有关.

3.［学生活动］

举例说明物体的动能和势能之间可以相互转化.

［例1］物体自由下落时，高度越来越小，速度越来越大.高度减小表示重力势能减小；速度增大表示动能增大.在这个过程中，重力势能转化为动能.

［例2］竖直向上抛出的物体，在上升过程中，速度越来越小，高度越来越大.速度减小表示动能减小；高度增大表示重力势能增大这个过程中动能转化为重力势能.

［例3］用一小球推弹簧被压缩，放开后弹簧可以把跟它接触的小球弹出去，弹簧的弹性势能转化为小球的动能.

4.［教师概括并导入］

同学们刚才所举的各个例子中，动能和势能之间确实发生了转化，那么在动能和势能的相互转化中，动能和势能的和即总的机械能如何变化呢？

二、新课教学

［知识板块一］机械能守恒定律的推导：

［程序一］［多媒体展示下列物理情景］

情景一：一个质量为m 的物体自由下落，经过高度为h 1的A 点（初位置）时速度为v 1，下落到高度为h 2的B 点（末位置）时速度为v 2.

情景二：一个质量为m 的物体做平抛运动，经过高度为h 1的A 点时速度为v 1，经过高度为h 2的B 点时速度为v 2.

情景三：一个质量为m 的物体沿光滑的斜面下滑，经过高度为h 1的A 点时速度为v 1，经过高度为h 2的B 点时速度为v 2.

［程序二］对上述三种情景中的物体分别写出动能定理的表达式及重力做功与重力势能变化之间的关系.

学生推导并在实物投影仪上展示：

情景一：由于物体做自由落体运动，只受重力作用.据动能定理得：

W G =mg (h 1－h 2)= 21mv 22－2

1mv 12 据重力做功和重力势能变化的关系得到：

W G =mgh 2－mgh 1

所以：mgh 2－mgh 1=

21mv 22－2

1mv 12 所以21mv 22－mgh 2=21mv 12－mgh 1 学生对上述推导进行诊断：

在上述推导过程中，在利用重力做功和重力势能改变之间的关系时应是重力所做的功等于初位置的重力势能减去末位置的重力势能，所以推导结果有误.

在投影仪上进行更正，得到：

情景二：物体只受重力，且只有重力做功，所以：

情景三：

物体沿斜面下滑过程中受到重力和支持力的作用，但支持力和速度方向垂直，始终不做功，所以只有重力做功.

［程序三］

［多媒体上显示下列式子］

mgh 1+21mv 12=mgh 2+21mv 22 同时显示下列图形：

［学生活动］

结合图形说明上述式子等号两端各物理量的含义：

等号左侧的mgh 1+21mv 12表示物体在初位置A 时的机械能；等号右边的mgh 2+21mv 22表示物体在末位置B 时的机械能.

该式说明在上述三种情景中，初态的机械能等于末态的机械能，即在运动过程中，机械能是守恒的. ［多媒体进行变换］

21mv 22－2

1mv 12=mgh 1－mgh 2 学生描述变换式的含义：

该式等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势能的减少量.

该式说明在上述物理情景中重力势能的减小量等于动能的增加量.

［教师总结］

同学们对上述两个表达式的含义描述得很好，我们分别用E k1和E k2分别表示物体的初动能和末动能，用E p1和E p2分别表示物体在初位置与末位置的重力势能，则上边式子可变为：

E k2+E p2=E k1+E p1

也就是末位置的机械能等于初位置的机械能，即机械能是守恒的.