机械能教学设计

《机械能》教学设计

教学目标

1.理解动能的概念；知道动能的定义式；理解动能定理及其推导过程。

2.理解重力热能的概念，理解重力势能的变化和重力做功的关系。知道重力势能的相对性。了解弹性势能。

3.知道物体的动能和势能可以相互转化。理解机械能守恒定律的内容。

4.知道应用机械能守恒定律解题的步骤；

教学重点

机械能守恒定律

教学难点

机械能守恒定律的运用

教学方法

推理归纳法、讲授法、电教法、实验观察法、分析归纳法

教学用具

投影片、CAI 课件、导轨、物块（或小球两个）、铁球（大小、质量均不同的两个）、透明玻璃容器、沙子、

课时安排

4课时

教学步骤

导入新课

1、 用投影片出示复习思考题：

①什么是物体的动能？物体的动能与什么因素有关？

②什么是物体的势能？物体的势能与什么因素有关？它的种类有几种？

③机械能守恒定律的内容是什么？机械能守恒定律的数学表达式是什么？

2、 学生答：

①物体由于运动而具有的能叫动能；物体的动能跟物体的质量和速度有关。

②

在只有重力做功的情形下，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。

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。

机械能守恒定律的表达式为：

1212222

121mgh mv mgh mv +=+ 2222P K P K E E E E +=+

3、 引入：本节课我们来学习机械能守恒定律的应用。板书：机械能守恒定律的应用。

新课教学

一、 动能

（一）动能的概念（动画演示）

物体由于运动具有的能量叫做动能。

动能是描述物体运动状态的物理量，物体的运动速度越快大，质量越大，动能越大。

物体动能的大小等于它的质量与它的速度平方乘积的一半。

动能的量度式是：

动能是标量，只有大小，没有方向。单位是“焦耳”。

（二）动能定理

动能定理：合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。

动能定理研究的是物体动能变化跟合外力对物体做功之间的关系。（动画演示）

动能定理表达式有：或

。

（三）动能、动能变化量、动能增量的区别

动能：它是物体处于一个确定运动状态具有的动能。动能是状态量，但不能说具有多少功，可以说具有多少能。

动能变化量：物体从一个运动状态变到另一个运动状态。它依附于一个运动过程即力对空间的累积，是跟功相关联的。动量变化量是状态量的变化量，是一个过程量，它可以说是外力做了多少功，但不能说外力具有多少能。

动能增量即，是指物体的末动能减初动能。一般规定：

动能增加，其增量为正；反之为负，也就是说外力对物体做正功，物体动能增加；外力对物体做负功，物体动能减少。

二、势能

（一）势能的概念

由物体位置（高度）决定的能量，定义为重力势能，用Ep表示。即Ep=mgh，式中h为物体重心的高度。重力势能是标量，但是有正、负值，其物理意义不同。重力势能是相对的，所选的参考面不同，重力势能的值是不同的。

重力做功只决定于物体的初、末位置，即高度差，而跟移动时所经过的具体路径无关。

（二）重力势能（动画演示）

由物体位置（高度）决定的能量，定义为重力势能，用Ep表示。即Ep=mgh，式中h为物体重心的高度。重力势能是标量，但是有正、负值，其物理意义不同。重力势能是相对的，所选的参考面不同，重力势能的值是不同的。

重力做功只决定于物体的初、末位置，即高度差，而跟移动时所经过的具体路径无关。

（三）重力功与重力势能的关系

重力对物体做的功等于物体重力势能增量的负值，或重力势能的减量。（动画演示）

即：

上式说明：重力对物体做多少功，物体的重力势能就减少多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就增加多少。

（四）弹性势能

物体因发生弹性形变而具有势能称为弹性势能。用Ep表示。（动画演示）

弹性势能是因为物体发生弹性形变时，各部分之间存在着弹力相互作用而产生的。它的大小随各部分之间相对位置变化而变化。

弹力功与弹性势能的关系是：弹力对于物体做的功等于弹性势能增量的负值。

三、机械能

（一）机械能

动能和势能总称为机械能，常用E表示。我们从自由落体、物体沿光滑斜画运动、竖直上抛的物体及弹簧、弓箭等大量实例中看到，动能和势能是可以相互转化的。

势能的变化是由于重大或弹力做功引起的。如果重大做正功，重大势能将减少，动能将增加，这个过程中势能转化为动能。反之，如果重大做正功，重大势能将增加，动能将减小，这个过程中动能转化为势能。

（二）机械能守恒定律

在只有重力和弹力做功的物体系内，动能和势能可时目互转化，而总的机械能保持不变。这就是机械能守恒定律。

表达式为：

（三）机械能守恒思想的形成

一个质量为m的物体自由下落,经过高度为h1的A点(初位置)时速度为V1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为V2 ,则

表明，物体只有重力做功时，物体初态动能和势能之和一定等于末态的动能和势能之和。

（四）机械能守恒条件

机械能守恒的条件是：物体系内只有重力做功或弹力做功，其它一切力都不做功。

所以，守恒条件又为：在外力和非保守力都不做功的条件下，机械能守恒。

（五）机械能守恒定律理解

1、在机械能守恒时，物体系的动能与势能的相互转化是通过系统内部的重力或弹力（保守力）的做功来实现的。