人教版高中物理必修二机械能守恒定律1优质教案

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机械能守恒定律教学设计

机械能守恒定律教学设计

篇一:机械能守恒定律教学设计《机械能守恒定律》教学设计【课题】机械能守恒定律【课型】新授课【课标解读】普通高中物理课程标准要求:通过实验,验证机械能守恒定律.理解机械能守恒定律.用机械能守恒定律分析有关问题.关键词是:实验、理解、分析问题.关于验证机械能守恒定律的验证过程可以放在下一课时进行.所以本节课在引入、实验探究、理论探究和实际应用等各环节都要充分利用生产和生活中的问题.为了让学生理解机械能守恒定律,要充分发挥学生的自主能动性,让学生自主推导定律,并总结出机械能守恒定律的条件,然后进行巩固练习.【高考考试说明】ⅱ级要求【学情分析】通过初中的学习学生已经知道什么叫机械能,机械能的构成因素.通过前几节内容的学习,学生在此前已经历了探究守恒量,重力势能的概念和弹性势能的表达式的学习,学生知道了重力做功会引起重力势能的变化,弹簧的弹力做功将使弹性势能发生变化,合外力的功将引起物体动能的变化.学生对于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.那么,在动能、重力势能和弹性势能都参与转化的过程中,情况又将如何呢?这是学生急待解决的问题,机械能守恒定律的建立也倒了水到渠成的时候了.【教材分析】《机械能守恒定律》是人教版高中物理(必修二)第七章《机械守恒定律能》第八节的内容.本章逻辑结构是:“追寻守恒量”从上位概念是为引入能量概念为目的,从下位概念是揭示机械能守恒,基于学生认知发展顺序,教材采取了不完全归纳的思维体系,第四节到第七节“重力势能”“探究弹性势能的表达式”“实验:探究功与速度的变化关系”“动能和动能定理”是关于功和能关系的具体讨论.重力势能的概念和弹性势能的表达式的学习,学生知道了重力做功会引起重力势能的变化,弹簧的弹力做功将使弹性势能发生变化,合外力的功将引起物体动能的变化.该课节是对前面几节的综合.机械能守恒定律一节的内容与本章其他各节的内容有紧密的逻辑关系,是全章知识链中重要的一环,机械能守恒定律的探究建立在前面所学知识的基础上,而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况,守恒定律在物理学理论和实际应用中都十分重要.教学过程回顾已学知识,通过几个具体事例,先明确动能和势能的相互转化关系,引出对机械能守恒定律及守恒条件的理论探究,联系重力势能变化跟重力做功以及弹性势能变化跟弹力做功的关系的知识,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.本节教学内容的重点是通过机械能守恒定律的推导知道机械能守恒定律的内涵,理解机械能守恒定律的条件,学会应用机械能守恒定律解决实际问题;而正确分析物体系统所具有的机械能,判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒,以及定律的应用是学生学习中的难点.在教学设计时,力图通过生活和生产中的实例,展示相关情景,既激发学生的求知欲,又使学生体会到“物理就在我身边,身边处处有物理’,体现“从生活中学习物理,物理应用于生活”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,并通过规律的应用巩固知识,初步运用机械能守恒定律解释物理现象,体会自然界中的守恒规律和科学中的守恒思想,体会物理规律对生产和生活实践的作用,领悟运用机械能守恒定律解决问题的优越性,形成科学价值观.【不同版本比较】沪科版:必修二第四章《能量守恒与可持续发展》中的第二节《研究机械能守恒定律》,教材先介绍了机械能的概念,通过重锤下落分析论证机械能守恒定律,然后通过两个方案进行实验验证,然后应用机械能守恒定律分析生活中的一些问题.司南版:必修二第二章《能的转化与守恒》中的第三节《能量守恒定律》,教材先运用实验进行动能和重力势能的转化和守恒关系的探究,再通过自由落体运动进行理论推导,然后进行应用.人教版:人教版必修二第七章《机械能守恒定律》第八节《机械能守恒定律》,教材先通过生活实例分析了动能和势能的相互转化,再利用小球沿光滑曲面滑下的过程进行理论推导,然后解决一些实际问题.下一节再通过实验验证机械能守恒定律.与旧教材相比,过去是计算物体自由下落时的能量,从而得知机械能守恒,进而推广到普遍的机械能守恒定律.新教材重视理论联系实际,增加了许多生活中的实例,先定性地分析若干具体事例,猜测动能与势能在变化过程中的定量关系,然后定量计算物体只在重力作用下动能和势能各自的变化情况以及总机械能的不变性,最后得出机械能守恒的定量关系.综上所述,我认为人教版的安排更合理,因为在有理论推导的情况下,无论是探究性实验还是验证性实验,都很难在一个课时完成目标.另外在三个版本的教材中,都对机械能守恒定律的适用条件一带而过,而这恰是本节的难点,所以本节课在理论推导的过程中从不同情景来得到规律,进而得到适用条件,这对于学生全面理解和应用机械能定都是有利的.【教学目标】1.通过对生活中一些常见现象的观察与分析进一步明确机械能的各种形式,能够利用动能和势能之间的相互转化来分析一些现象产生的原因.2.能够利用动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系,通过自主与合作相结合的方式推导出机械能守恒定律的表达式,总结出机械能守恒的条件,并能利用精确的语言表述出机械能守恒定律的内容.3.能够运用机械能守恒定律分析生活中一些常见的物理现象,并能将其转化为简单的物理模型,领悟运用机械能守恒定律解决问题的优越性.4.通过理论推导和对生活中一些物理现象的分析,进一步体会功是能量转化的量度,能够从机械能有没有和其它形式的能发生相互转化的角度进一步理解机械能守恒.【教学重点、难点】1.通过物理现象的分析和机械能守恒定律的推导过程,能理解机械能守恒定律的内容和守恒的条件.2.会判定具体问题中机械能是否守恒,能运用机械能守恒定律分析一些简单的实际问题.【评价目标】1.通过课堂引入的视频、演示实验等完成教学目标1;2.通过实验推导和理论推导的过程完成教学目标2;3.通过实际应用、目标3评价和课后作业等完成教学目标3;4.通过单摆的演示实验,理论推导的过程,实际应用、课堂引入、目标4评价等完成教学目标4.【教学方法】自主思考、合作探究、即时评价.【教学过程】【创设情境,导入新课】【目标1】通过对生活中一些常见现象的观察与分析进一步明确机械能的各种形式,能够利用动能和势能之间的相互转化来分析一些现象产生的原因.播放世界上最美的瀑布、全球最陡的过山车运动、何雯娜2008年奥运会蹦床决赛等视频,把学生引入相关情景并激发学生的兴趣.上述视频中,能量分别是怎样转化的?【温故知新】1.动能定理的内容和表达式是什么?2.重力所做的功与物体重力势能有什么关系?3.弹簧的弹力做的功与弹簧弹性势能有什么关系?4.在能量转化的过程中,功扮演着怎样的角色?动能、重力势能、弹性势能之间可以相互转化,具有密切的联系,我们把它统称为机械能.动能和势能的转化是否存在某种定量关系?请看下面的实验.【实验探究】如图所示的装置,悬挂摆球的铁架台上固定一只水平放置的横杆,实验时:调整横杆的高度使小球从不同位置摆动,观察小球摆动的情况.用一把直尺在p点挡住悬线,看看这种情况下小球所能达到的最大高度.分析:(1)分析小球在摆动过程中受力情况,各力做功情况.(2)在小球的摆动过程中能量如何转化?教师总结:实验中小球在摆动过程中通过重力做功,势能与动能互相转换.小球下降时:重力做正功,重力势能减少,动能增加;小球上升时:重力做负功,重力势能增加,动能减少.【设问】小球摆动过程中总能回到原来高度,好像“记得”自己原来的高度,说明什么?说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的,是什么呢?重力势能与动能的总和保持不变,也就是机械能保持不变.要想实现这一不变,前提条件是什么?下面我们从理论上研究一下,生活中很多的物理情景在忽略一些次要因素的时候,都可以简化为我们熟悉的物理模型.比如下落的物体在忽略空气阻力时可以简化成自由落体运动,高空滑雪运动员在飞翔时可以简化成平抛运动,滑雪运动员在倾斜的赛道上比赛时可以简化成沿光滑斜面的运动,极限运动员在u型赛道上比赛时可以简化成沿光滑曲面下滑的运动,还有在弹簧的作用下小球的运动也可以简化成如下运动.下面请大家根据学案中提供的物理情景以及简化的模型,完成学案表格中的问题.【理论探究】【目标2】能够利用动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系,通过自主与合作相结合的方式推导出机械能守恒定律的表达式,总结出机械能守恒的条件,并能利用精确的语言表述出机械能守恒定律的内容.1.创设情景,任意选两个位置,让学生分析受力和运动情况,机械能及相互转化情况,然后完成学案中的表格,请把过程写在表格中.(全班分成5个大组,每个小组完成一个情景)情景1.一个自由下落的物体,由a位置运动到b位置,可以得到以下能量关系:情景2. 滑雪运动员腾空飞跃建立模型:一个做平抛运动的物体,由a位置运动到b位置,可以得到以下能量关系:情景3. 滑雪运动员在倾斜赛道上的运动建立模型:一个沿光滑斜面下滑的物体,由a位置运动到b位置,可以得到以下能量关系:情景4. u型篇二:机械能守恒定律教学设计教学设计学校名称:《机械能守恒定律》教学设计1235篇三:机械能守恒定律教学设计《机械能守恒定律》教学设计一、教学三维目标:【知识与技能】1、知道机械能的概念,理解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和守恒条件;1、通过实例分析,让学生体会能量的相互转化;2、通过定量计算,让学生感受机械能守恒是有条件的;3、通过机械能守恒条件的初步探究,让学生理解,做功和作用的区别;二、教学重点与难点:【教学重点】机械能守恒条件的教学【教学难点】机械能守恒定律的理论推导三、教学过程:(一)新课引入:实验1:(激疑)钢球用细绳悬起,请一同学靠近,将钢球拉至同学鼻子处释放,摆回时,观察该同学的反应,重锤为什么撞不到同学的鼻子?【提出课题】:机械能守恒定律本环节教学设计说明:(二)新课教学1、动能与势能之间可以相互转化引导学生分析通过重力或弹力做功可以实现动能和势能的相互转化。

机械能守恒定律教案

机械能守恒定律教案

机械能守恒定律教案机械能守恒定律教案篇一一、教学目标知识与技能知道机械能的概念,能够分析动能和势能之间的相互转化问题;理解机械能守恒定律的内容和适用条件,会判断机械能是否守恒。

过程与方法学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法,初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。

情感态度与价值观体会科学探究中的守恒思想,养成探究自然规律的科学态度,提高科学素养。

二、教学重难点重点机械能守恒定律的推导及内容。

难点对机械能守恒定律条件的理解。

三、教学过程环节一:导入新课教师先找一名学生配合完成小实验:把钢球用细绳悬起,请一同学靠近,将钢球偏至这位同学鼻尖处释放,当钢球摆回时,观察该同学反应,并让学生分析会不会碰到鼻子,思考原因。

由此引入新课《机械能守恒定律》。

环节二:新课讲授(一)动能与势能的相互转化教师播放视频:荡秋千、过山车、撑杆跳、瀑布等视频材料,初步深刻感受各种丰富多彩的'动能与势能发生相互转化的过程。

教师播放演示实验:滚摆、单摆、自由落体等实验。

教师:演示实验中物体自由下落时,重力势能怎样变化?变化的原因是什么?学生:重力势能减少,因为重力对物体做正功。

思考:减少的重力势能去哪了?学生:物体下落过程中,速度在逐渐增加,说明物体的动能增加了,即物体原来的重力势能转化成了动能。

教师:那如果物体由于惯性在空中竖直上升时,能量又是怎样变化的?学生:物体原有的动能转化为重力势能。

教师播放演示实验:水平弹簧振子在气垫导轨上振动的实验。

感受弹力做功引起弹性势能的变化。

教师举例说明:物体被弹簧弹出去之后,弹力做正功,弹簧的弹性势能减少,而物体的速度增加,动能增加。

也就是弹簧的弹性势能转化成了物体的动能。

学生总结:不仅重力势能可以与动能相互转化,弹性势能也可以与动能相互转化。

教师补充:从上面的例子可以发现:通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化成另外一种形式。

(二)机械能守恒定律教师提问:物体动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢?以动能和重力势能的相互转化为例,研究这一问题。

机械能守恒定律教案

机械能守恒定律教案

机械能守恒定律优秀教案一、教学目标1. 让学生理解机械能的概念,掌握机械能的计算方法。

2. 引导学生了解机械能守恒定律的内容,理解守恒的条件和意义。

3. 通过实例分析,让学生能够运用机械能守恒定律解决实际问题。

二、教学内容1. 机械能的概念:动能和势能。

2. 机械能的计算方法:动能公式KE=1/2mv^2,势能公式PE=mgh。

3. 机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的系统中,系统的总机械能(动能加势能)保持不变。

4. 守恒的条件:只有重力或弹力做功,系统不受外力或外力做功为零。

5. 守恒的意义:能量不能创造也不能消失,只能从一种形式转化为另一种形式。

三、教学重点与难点1. 重点:机械能守恒定律的内容及其应用。

2. 难点:机械能守恒定律的判断和应用。

四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考和探索机械能守恒定律。

2. 通过实例分析和讨论,培养学生的分析和解决问题的能力。

3. 利用多媒体教学,生动展示机械能的转化过程。

五、教学过程1. 导入:通过展示一个简单的机械能转化的例子,如摆钟的上下运动,引发学生对机械能的思考。

2. 讲解:介绍机械能的概念和计算方法,讲解机械能守恒定律的内容和条件。

3. 实例分析:分析一些常见的机械能守恒问题,如抛体运动、滑块下滑等,引导学生运用守恒定律解决问题。

4. 练习:布置一些练习题,让学生运用机械能守恒定律进行解答。

6. 作业布置:布置一些相关的作业,巩固所学知识。

六、教学评估1. 课堂问答:通过提问学生,了解他们对机械能守恒定律的理解程度。

2. 练习题解答:检查学生对实例分析和练习题的解答情况,评估他们的应用能力。

3. 课后作业:评估学生作业的完成质量,检查他们对课堂所学知识的掌握情况。

七、教学拓展1. 机械能与其他能量形式的关系:引导学生思考机械能与其他能量形式(如热能、电能等)之间的关系。

2. 能量守恒定律:介绍能量守恒定律的内容,引导学生理解各种能量形式之间的转化关系。

《机械能守恒定律》教案

《机械能守恒定律》教案

人教版(2019)高中物理必修第二册第八章第4节《机械能守恒定律》教案一、核心素养目标:1、物理观念(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)掌握机械能守恒定律的内容及得出过程;2、科学思维(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,分析物理问题。

3、科学探究会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒,能运用机械能守恒定律解决有关问题,并领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性4、科学态度与责任通过机械能守恒定律的教学,使学生树立科学的观点,理解和运用自然界客观存在的规律,来解决生活中的实际问题。

二、教学重点:(1)掌握机械能守恒定律的内容及其条件。

(2)能在具体问题中判断机械能是否守恒,并能运用机械能守恒定律解决问题。

三、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。

四、教学方法:演绎推理法、分析归纳法、交流讨论法、探究式教学法。

五、教学工具:多媒体课件、细线、小球、带标尺的铁架台、悠悠球、平抛运动实验仪。

六、教学过程设计:(一)创设情景,引出新课1、温故知新(屏幕投影)(1)前几节我们学习了哪几种形式的能?各怎么表示?(2)动能定理的内容是什么?(3)重力做功和重力势能变化的关系是什么?(4)弹力做功与弹力势能变化的关系:指导学生把答案写在练习本上,巡视观察,并给予指导。

师:大家都写的很好,说明以往知识掌握得不错,作为奖励,下面观看精彩视频和表演!2、动能与势能的相互转化(1)【多媒体课件】让学生试着分析下面几种情况能量是怎么转化的?①视频1:伊辛巴耶娃撑杆跳学生回答,教师点评。

师:这短片怎样?太平淡?那来点刺激的!②视频2:高山滑雪学生回答,教师点评。

师:精彩是精彩了,可毕竟离我们有点远,还是不过瘾,要不来段真人秀?ok,有请自称“悠”灵杀手的小范同学!③真人秀:悠悠球表演学生回答,教师点评。

高中物理 《机械能守恒定律》教学设计方案 新人教版必修2

高中物理 《机械能守恒定律》教学设计方案 新人教版必修2
三、课堂练习:
如图所示,下列四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图A、B、C中的斜面是光滑的,图D中的斜面是粗糙的,图A、B中的F为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图A、B、D中的木块向下运动,图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是()
解析:机械能守恒的条件是:物体只受重力或弹力的作用,或者还受其它力作用,但其它力不做功,那么在动能和势能的相互转化过程中,物体的机械能守恒。依照此条件分析,ABD三项均错。答案:C。
理论推导过程:
物体只有重力做功,根据动能定理得:
(1)
又据重力做功与重力势能的关系得到: (2)
由(1)(2)两式可得:
(3)
移项得:
(4)
结论:只有重力做功时,动能和重力势能相互转化,但机械能守恒。
(三)机械能守恒定律
1、内容:在只有重力做功时,动能和重力势能相互转化,但机械能总量保持不变
2、理解:
3、机械能之间可以相互转化。
(二)机械能守恒定律的推导
演示实验:如图所示,用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。
把一个小球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度的A点,然后放开。我们看到,小球可以摆到跟A点等高的C点,如图甲。如果用尺子在某一点挡住细线,小球虽然不能摆到C点,但摆到另一侧时,也能达到跟A点相同的高度,如图乙。
3、机械能守恒定律在生活中的应用
课本例题:上海“明珠线”某轻轨车站,与站台连接的轨道有一个坡度,电车进站时要上坡,出站时要下坡,如果坡高2米,电车到A点时速度是25.2km/h,此后便切断电源,不计电车所受摩擦力。
(1)电车能否冲上电台?
(2)如果能冲上,到达B点的速度为多大?(g=10m/s2)
教学活动3

《机械能守恒定律》教案

《机械能守恒定律》教案

一、教学目标1. 让学生理解机械能的概念及其守恒原理。

2. 培养学生运用机械能守恒定律解决实际问题的能力。

3. 引导学生通过实验探究,提高观察、分析、解决问题的能力。

二、教学内容1. 机械能的定义及分类2. 机械能守恒的条件3. 机械能守恒定律的表达式4. 机械能守恒定律的应用5. 实验探究:验证机械能守恒定律三、教学重点与难点1. 重点:机械能守恒定律的内容及其应用。

2. 难点:机械能守恒定律在复杂情境下的应用。

四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究机械能守恒定律。

2. 利用实验教学,让学生通过实践操作,感受机械能守恒的现象。

3. 运用案例分析法,分析实际问题,提高学生解决问题的能力。

五、教学过程1. 导入新课:通过生活中的实例,引导学生思考机械能的概念及守恒原理。

2. 讲解机械能的定义及分类,阐述机械能守恒的条件。

3. 推导机械能守恒定律的表达式,并解释其物理意义。

4. 运用实例分析,讲解机械能守恒定律的应用。

5. 安排实验:让学生分组进行实验,验证机械能守恒定律。

6. 总结归纳:通过实验结果,总结机械能守恒定律的正确性。

7. 布置作业:让学生运用机械能守恒定律解决实际问题,巩固所学知识。

六、教学评价1. 采用学生自评、互评和教师评价相结合的方式,对学生的学习情况进行全面评价。

2. 评价内容包括:对机械能概念的理解、机械能守恒定律的应用、实验操作技能等。

3. 评价方法:课堂提问、作业批改、实验报告等。

七、教学拓展1. 引导学生关注机械能在实际生活中的应用,提高学生学以致用的能力。

2. 介绍机械能守恒定律在其他学科领域的应用,拓宽学生的知识视野。

3. 组织学生进行小研究,探讨机械能守恒定律在现代科技发展中的作用。

八、教学资源1. 教材:《物理》(八年级上册)2. 实验器材:斜面、小车、弹簧测力计、细线、钩码等。

3. 多媒体课件:用于辅助教学,提高课堂效果。

九、教学进度安排1. 第1-2课时:讲解机械能的概念及分类,阐述机械能守恒的条件。

新人教版高中物理必修二《机械能守恒定律》精品教案

新人教版高中物理必修二《机械能守恒定律》精品教案
提示2:实验证明,小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化.小球在往复运动过程中总能回到原来的位置,可见,弹性势能和动能的总和应该不变.
1.6机械能:动能和重力势能和弹性势能的总和叫做__________能.
1.7结论:上述几个例子中,虽然动能不断地变化,势能也不断地变化,它们的变化应该存在一个规律,即总的机械能不变.
1.5动能和弹性势能之间的关系是什么呢?我们看下面一个演示实验.
(实验演示,如图,水平方向的弹簧振子.用振子演示动能和弹性势能的相互转化)
思考:实验中,小球受力情况如何?各个力做功情况如何?这个小实验说明了什么?
___________球在往复运动过程中,竖直方向上受重力和杆的支持力,水平方向上受弹力.重力、支持力和速度方向总垂直,对小球不做功;只有-------对小球能做功.
4.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.
点重
1.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.
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.
知识主干
一、动能和势能的相互转化
1.举例
2.推导
3.结论
______________
______________
________________________________________________________________________
1.2推导竖直上抛运动的物体运动过程势能与动能的关系
上升过程的减速阶段:_____________________________________________________
解析:链条下滑时,因桌面光滑,没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒,可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为m,则单位长度质量(质量线密度)为m/L

《机械能守恒定律》教案

《机械能守恒定律》教案

《机械能守恒定律》教案一、教学目标1. 让学生理解机械能的概念,掌握机械能的计算方法。

2. 让学生了解机械能守恒定律的内容,能够运用机械能守恒定律解决问题。

3. 培养学生的实验操作能力,提高学生的科学探究能力。

二、教学内容1. 机械能的概念与计算2. 机械能守恒定律的表述3. 机械能守恒定律的应用4. 实验:验证机械能守恒定律三、教学重点与难点1. 教学重点:机械能的概念与计算机械能守恒定律的表述与应用2. 教学难点:机械能守恒定律的微观解释实验操作与数据分析四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生通过实验观察和数据分析,探索机械能守恒定律。

2. 利用多媒体教学资源,展示机械能守恒定律的微观过程,帮助学生形象理解。

3. 组织小组讨论,培养学生的团队合作能力和科学探究能力。

五、教学过程1. 导入:通过一个简单的机械能转化实例,引导学生思考机械能的概念和守恒现象。

2. 讲解:介绍机械能的概念和计算方法,讲解机械能守恒定律的表述,并通过示例进行分析。

3. 实验:组织学生进行验证机械能守恒定律的实验,指导学生正确操作实验设备,收集实验数据。

4. 分析:引导学生根据实验数据进行分析,探讨机械能守恒定律的微观机制。

六、教学延伸1. 引导学生思考机械能守恒定律在实际工程中的应用,例如物体自由下落、抛体运动等。

2. 介绍机械能守恒定律与其他物理学定律的关系,如牛顿运动定律、能量守恒定律等。

七、课堂作业1. 请学生完成课后习题,巩固机械能的概念、计算方法和机械能守恒定律的应用。

2. 布置一道应用题,要求学生运用机械能守恒定律解决实际问题。

八、课后反思2. 学生分享自己在课堂上的收获和感受,提出疑问和建议。

九、教学评价1. 课堂表现评价:观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,了解学生的学习状态。

2. 作业评价:检查学生完成的课后习题和应用题,评估学生的理解和应用能力。

3. 实验报告评价:评估学生在实验过程中的操作技能和数据分析能力。

新教材人教版高中物理必修第二册 第八章 机械能守恒定律 优秀教案教学设计

新教材人教版高中物理必修第二册 第八章 机械能守恒定律 优秀教案教学设计

第八章机械能守恒定律8.1功与功率 ................................................................................................................... - 1 - 8.2重力势能 ................................................................................................................. - 11 - 8.3动能和动能定理...................................................................................................... - 20 - 8.4机械能守恒定律...................................................................................................... - 29 - 8.5实验:验证机械能守恒定律.................................................................................. - 40 -8.1功与功率教学过程一.导入新课:起重机竖直提升重物时,重物运动的方向与力的方向一致,则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。

更普遍的情形是物体运动的方向与力的方向不一致,例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。

这时应当怎样计算功呢?【教师引导】回忆初中学过的功的计算公式和做功条件(1)表达式W=FS。

(2)做功条件:力和物体在力的方向上发生的位移,两者缺一不可。

讲授新课:(1)功【教师引导】当力F的方向与运动方向成某一角度时,如图,可以把力F分解为两个分力:与位移方向一致的分力1F,与位移方向垂直的分力2F。

高中物理必修二《机械能守恒定律》精品教学案(全章整理)

高中物理必修二《机械能守恒定律》精品教学案(全章整理)

高中物理必修二《机械能守恒定律》精品教学案(全章整理)第一节追寻守恒量教学目标:(一)知识与技能1、了解守恒思想的重要性。

2、知道能量慨念的形成过程。

3、知道动能和势能的慨念,了解势能和动能的决定因素。

4、知道势能和动能可以相互转化,且在转化过程中能量守恒。

(二)过程与方法1、通过实验观察,让学生感知事物本身存在的规律。

2、学生列举生活中物理现象,进一步体会守恒的基础性、普遍性、重要性。

(三)情感、态度与价值观培养学生实事求是的态度,并能依据守恒的思想去解决实际问题。

教学重点:追寻守恒量,建立能量概念的过程。

教学难点:在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。

教学方法:教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、实验观察。

教学用具:计算机、投影仪、CAI课件、录像片教学过程:(一)引入新课教师指导学生列举生活中能量转化的例子,让学生初步体会“能量”在人类生活中的重要性。

学生积极思考,列举实例并与其他同学交流。

(二)新课教学教师让同学们自己阅读教材,提出问题:什么叫守恒?教材中说:在牛顿之前,伽利略的斜面理想实验已经显现了能量及其守恒的思想,这个实验中什么是不变的?学生阅读课文,思考、讨论与同学交流结果。

演示斜面实验:让学生观察,当小球沿A斜面从一定的高处由静止滚下时,小球的高度不断减少,而速度不断增大,这说明小球凭借其位置而具有的物理量不断减少,而由于运动而具有的物理量不断增大。

当小球从斜面底沿另一个斜面向上滚时,小球的位置不断升高,而速度不断减小,说明小球凭借位置而具有的物理量不断增加,由于运动而具有的物理量逐渐减少。

如果斜面是光滑的,当小球到达B斜面的相同高度时,速度为零,小球好像“记得”自己起始的高度。

演示滚摆实验和单摆实验,进一步强化,如果没有摩擦和介质阻力,物体好像“记得”自己初始的高度,即某一量是守恒的。

总结上述实验得出:将实际生活中的问题理想化后,确实存在着某一物理量是不变的。

能量:在物理学中,我们把以上这一事实说成是“有某一量是守恒的”,并且把这个量叫做能量(energy)或能。

机械能守恒定律教案

机械能守恒定律教案

机械能守恒定律优秀教案一、教学目标1. 让学生理解机械能的概念,掌握机械能的计算方法。

2. 让学生了解机械能守恒定律的定义,理解机械能守恒的条件。

3. 培养学生运用机械能守恒定律解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 机械能的概念与计算2. 机械能守恒定律的定义与条件3. 机械能守恒定律的应用三、教学重点与难点1. 教学重点:机械能的概念,机械能守恒定律的定义与条件,机械能守恒定律的应用。

2. 教学难点:机械能守恒定律的应用,解决实际问题。

四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究机械能的概念与计算方法。

2. 采用案例分析法,让学生通过实际案例理解机械能守恒定律的定义与条件。

3. 采用任务驱动法,培养学生运用机械能守恒定律解决实际问题的能力。

五、教学过程1. 导入:通过生活中的实例,引导学生思考机械能的概念。

2. 新课:讲解机械能的概念与计算方法,让学生掌握机械能的基本知识。

3. 案例分析:分析实际案例,让学生理解机械能守恒定律的定义与条件。

4. 应用实践:布置任务,让学生运用机械能守恒定律解决实际问题。

5. 总结:对本节课的内容进行总结,巩固学生对机械能守恒定律的理解。

6. 作业布置:布置相关练习题,巩固所学知识。

六、教学评价1. 评价内容:学生对机械能概念的理解,机械能计算方法的掌握,机械能守恒定律的定义与条件的理解,以及运用机械能守恒定律解决实际问题的能力。

2. 评价方法:课堂提问、作业批改、小组讨论、实例分析报告。

七、教学资源1. 教材:机械能守恒定律相关章节。

2. 辅助材料:PPT、实例分析、练习题。

3. 仪器设备:实验器材,如滑轮组、重物、计时器等。

八、教学进度安排1. 课时:本节课计划安排2课时。

2. 教学环节:导入(5分钟)、新课(20分钟)、案例分析(15分钟)、应用实践(10分钟)、总结(5分钟)、作业布置(5分钟)。

九、教学反思1. 反思内容:教学方法、教学内容、教学过程、学生反馈。

物理人教版高中必修2机械能守恒定律教案

物理人教版高中必修2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,二、能力目标: 1、学会在具体的问题中判这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、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五、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式公式的来龙去脉。

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。

教学过程一、导入新课1、投影思考题:①本章中我们学习了哪几种形式的能?②动能定理的内容和表达式是什么?③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:①本章我们学习了以下几种能:动能、重力势能、弹性势能。

②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:W=E K2-EK1。

③重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为:WG=EP1-EP23、教师总结:①同学们要注意动能定理中动能的变化量是末动能减去初动能,而重力做功与重力势能改变之间关系式中初位置的重力势能与末位置重力势能的差。

②引入: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、新课教学(一)机械能1、概念:物体的动能、势能的总和即E=EK +EP(1)机械能是标量,具有相对性(需要设定势能参考平面)(2)机械能之间可以相互转化。

实例分析:滚摆上卷然后自由释放说明重力势能和动能间的相互转化。

播放图片,请学生认真观察瀑布、撑杆跳、蹦床运动分析起动能和势能的转化。

过渡:通过上述分析,我们得到动能和势能之间可以相互转化,那么在动能势能的转化过程中,动能和势能的和有什么变化呢?(二)机械能守恒定律的推导老师与学生一起做个小实验:小球会不会碰桌子?这个例子有势能和动能的转换,如果我们掌握了其中的规律,就能采取恰当的方式处理了。

《机械能守恒定律》教学设计

《机械能守恒定律》教学设计

“机械能守恒定律”教学设计整体设计思路:首先,通过两个演示实验导入新课,引发学生思考动能与势能的转化过程;进而教师总结过渡,引出“机械能守恒定律”的学习,最后通过练习巩固和学生一、新课引入以综艺节目——《加油向未来》的一段视频来引入,撒贝宁坐在摆球中被拉到距离地面8m高的空中,张腾跃则坐在和摆球完全对称的位置上。

在摆球完成摆动的过程中,两人在8m的高空尝试击掌。

师:小撒坐在大摆球中能否与张腾跃在空中击掌成功,以及为什么,学完本节课,同学们自然可以知晓答案。

【§7.8 机械能守恒定律】(板书)二、新课教学【一、动能与势能的相互转化】(板书)演示实验1:如下图,用细线、小球、带有标尺的铁架台等进行实验。

把一个小球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度的A 点,然后放开,小球在摆动过程中,重力势能和动能相互转化。

我们看到,小球可以摆到跟A 点等高的C 点,如图甲。

如果用尺子在某一点挡住细线,小球虽然不能摆到C 点,但摆到另一侧时,也能达到跟A 点相同的高度,如图乙。

师:这个小实验中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么? 实验证明,小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。

在摆动过程中,小球总能回到原来的高度。

【重力势能−−−→←相互转化动能】(板书)演示实验2:如图,水平方向的弹簧振子。

拉动弹簧振子,使之在水平方向做往复运动。

师:这个小实验中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么? 实验证明,小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化。

小球在往复运动过程中总能回到原来的高度。

【弹性势能−−−→←相互转化动能】(板书)师:从上面的讨论可以看到,重力势能、弹性势能与动能之间具有密切的联系,我们把它们统称为机械能。

【机械能:势能与动能的总和】(板书) 师:通过上述分析,我们得到动能和势能之间可以相互转化,那么在动能和势能的转化过程中,动能和势能的和是否真的保持不变?下面我们就来定量讨论这个问题。

《机械能守恒定律》教案

《机械能守恒定律》教案

《机械能守恒定律》教案一、教学目标1. 让学生理解机械能的概念,掌握机械能的计算方法。

2. 让学生了解机械能守恒定律的内容,能够运用机械能守恒定律解决实际问题。

3. 培养学生的实验操作能力,提高学生的科学探究能力。

二、教学内容1. 机械能的概念及计算方法2. 机械能守恒定律的表述3. 机械能守恒定律的应用4. 实验:验证机械能守恒定律三、教学重点与难点1. 教学重点:机械能的概念及计算方法机械能守恒定律的表述与应用实验操作与数据处理2. 教学难点:机械能守恒定律的微观解释实验中误差的分析与处理四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生思考机械能的概念及其重要性。

2. 利用多媒体课件,生动展示机械能守恒定律的应用实例,增强学生的理解。

3. 开展实验活动,让学生亲自动手操作,提高学生的实践能力。

4. 组织课堂讨论,鼓励学生发表自己的观点,培养学生的团队协作能力。

五、教学过程1. 导入新课:复习上节课的内容,引导学生思考机械能的概念。

提问:什么是机械能?为什么需要研究机械能?2. 讲解新课:讲解机械能的概念及计算方法。

讲解机械能守恒定律的表述及应用。

3. 课堂互动:开展课堂讨论,让学生分享自己对机械能守恒定律的理解。

回答学生提出的问题,解答学生的疑惑。

4. 实验环节:布置实验任务,讲解实验原理及操作步骤。

学生分组进行实验,记录实验数据。

布置作业,让学生巩固所学知识。

六、教学评价1. 评价内容:学生对机械能概念的理解程度。

学生对机械能守恒定律的掌握情况。

学生的实验操作技能及数据处理能力。

2. 评价方法:课堂问答:通过提问,了解学生对机械能概念和机械能守恒定律的理解程度。

实验报告:评价学生在实验中的操作技能和数据处理能力。

作业完成情况:检查学生对课堂所学知识的巩固程度。

七、教学反思1. 针对不同学生的学习情况,采用差异化教学策略,提高教学针对性。

2. 在实验环节,加强指导,确保学生能够熟练操作,掌握实验方法。

2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《机械能守恒定律》

2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《机械能守恒定律》

教学设计:2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《机械能守恒定律》教学目标(核心素养)1.物理观念:理解机械能的概念,掌握机械能守恒定律的内容及条件,能够识别机械能守恒的系统和过程。

2.科学思维:通过案例分析,培养学生运用机械能守恒定律解决物理问题的能力,提升逻辑推理和问题解决能力。

3.科学探究:通过实验或模拟实验,观察机械能转化与守恒的现象,体验科学探究的过程,培养观察、记录、分析数据的能力。

4.科学态度与责任:激发学生对物理学的兴趣,培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神,认识机械能守恒定律在日常生活和工程技术中的应用价值。

教学重点•机械能守恒定律的内容、表达式及条件。

•运用机械能守恒定律解决物理问题。

教学难点•理解机械能守恒的条件,即只有重力或弹力做功时,机械能守恒。

•复杂情境下机械能守恒定律的应用。

教学资源•多媒体课件(含动画演示机械能转化、守恒过程)。

•实验器材(如单摆、滚摆、斜面、小球等,用于演示机械能守恒实验)。

•教材、教辅资料及网络资源。

教学方法•讲授法:系统讲解机械能守恒定律的基本概念、内容和条件。

•演示法:利用实验或多媒体演示,直观展示机械能转化与守恒的现象。

•讨论法:组织学生讨论机械能守恒定律的应用实例,促进思维碰撞。

•探究法:引导学生设计实验方案,探究机械能守恒定律的适用性。

教学过程导入新课•生活实例导入:展示过山车在轨道上运动的视频,提问:“过山车在运动过程中,哪些能量在变化?它们之间有何关系?”引导学生思考能量守恒的思想,引出机械能守恒的概念。

新课教学1.机械能的概念•复习动能、重力势能和弹性势能的概念。

•引入机械能的概念:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

•举例说明不同情况下物体机械能的组成。

2.机械能守恒定律的提出•分析实例(如自由落体、平抛运动、单摆运动等),引导学生观察机械能的变化特点。

•提出疑问:在什么情况下,物体的机械能保持不变?•引出机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。

《机械能守恒定律》教案

《机械能守恒定律》教案

7.8机械能守恒定律教案一、教案背景1.面向学生:高中2.学科:物理3.课时:1课时4.学生课前准备:①复习动能和势能的相关知识;②预习新课二、教学课题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。

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三、教材分析《机械能守恒定律》是人教版高中物理必修二第七章《机械能》第八节的教学内容,主要学习机械能守恒定律,掌握机械能守恒的条件,本节内容是本章的主要内容,占有重要地位。

教学重点: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过程中机械能是否守恒教学准备:1.教师的教学准备:多媒体课件制作课前预习学案课内探究学案课后延伸拓展学案2.教具准备:投影仪、细线、小球,带标尺的铁架台、弹簧振子3.学生的学习准备:预习并填写学案四、教学方法探究、讲授、交流讨论、练习五、教学过程(一) 预习检查、总结疑惑检查落实学生的预习情况并了解学生的疑惑,使教学具有针对性(二)导入新课教师利用事先准备好的演示器材,请同学配合,指导他们完成一个小游戏,让同学们认真观察并思考游戏里面的科学道理。

器材:细线、小钢球、铁架台实验:拉开用细线悬挂的小球,以“勇敢”学生的鼻尖为初始位置释放,观察该同学的反应,小球能否碰到该同学的鼻子呢?教师活动:前面我们学习了动能、势能和机械能的知识,并了解到在一定条件下,物体的动能与势能可以相互转化,动能与势能相互转化的例子在生活中很多,请同学们举出生活中的例子来说明动能与势能的相互转化。

(三)、进行新课一.动能与势能的相互转化1.机械能1)概念:物体的动能、势能的总和,即E=EK +EP1)机械能是标量,具有相对性(需要设定势能参考平面)3)机械能之间可以相互转化2.观看视频资料:荡秋千、翻滚过山车、撑杆跳高、瀑布等视频资料,让学生深刻感受各种多彩的动能与势能发生相互转化的过程。

高中物理 新人教版必修二 机械能守恒定律 第1课时 教案

高中物理 新人教版必修二   机械能守恒定律  第1课时  教案

第八章机械能守恒定律机械能守恒定律教学设计教学过程一.导入新课:伽利略曾研究过小球在料面上的运动。

他发现:无论斜面B比料面A陡些或缓些,小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0,这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。

在小球的运动过程中,有哪些物理量是变化的?哪些是不变的?你能找出不变的量吗?讲授新课:(1)追寻守恒量【教师引导】小球能滑到与A相同高度的斜面B的条件是没有摩擦,而没有摩擦的斜面不存在故伽利略的斜面实验也叫理想实验。

理想实验又叫“思想上的实验”,它源于科学实验的实践活动,是一种更高形式的思维活动,理想实验的核心是“可靠的事实+严密的逻辑推理”。

【教师提问】(1)在伽利略理想斜面实验中,小球在B上某点停下时的高度与出发时高度相同,好像“记得”自己的起始高度,怎样解释?(2)怎样解释下坡时速度越来越大?(3)怎样解释上坡时速度越来越小?【小组讨论】(1)“记得”是“某个量是守恒的”,这个量叫能量。

(2)把小球从桌面升高到起始点高度时,小球被赋予一种形式的能量——势能,小球释放后开始运动获得速度;到达桌面上,它在初学生观察图片思考讨论学生经过老师引导,体会伽利略理想斜面实验通过回顾上节学过的知识,激发学生的学习兴趣,引出本节课题通过联系之前已知的知识,思考伽利略理想斜面实验相互转化,弹性势能也可以与动能相互转化。

例如,被压缩的弹簧具有弹性势能,当弹簧恢复原来形状时,就把跟它接触的物体弹出去。

这一过程中,弹力做正功,弹簧的弹性势能减少,而物体得到一定的速度,动能增加。

再如,运动员从跳板上弹起的过程中,跳板的弹性势能转化为运动员的动能(如图),也是这样一种过程。

【教师总结】1、重力做正功,重力势能转化为动能;克服重力做功,动能转化为重力势能。

2、弹性势能也可以与动能相互转化。

3、重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式,统称为机械能。

【思考与讨论】一个小球在真空中做自由落体运动,另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落(如图)。

人教版高中物理必修二第六节 机械能守恒定律优质教案

人教版高中物理必修二第六节 机械能守恒定律优质教案

学 ②相对性(v 应相对同一惯性参照系,h 应相对同一零势面)
1、通过练习题 1
③系统性(机械能是物体与地球、物体与弹簧所组成的系统所共有的) 让学生总结判断

用总结性语言强调对物理概念、规律的理解应注重其内涵和性质, 机械能是否守恒
而不能只满足于记忆。
的方法:

三、课堂练习
①定义法:直接
1、在下面列举的各个实例中(除 A 外都不计空气阻力),哪些情况 比较始末状态的
到最短的过程中下列说法正确的是:(A、D)
A、物体重力势能减小
B、物体重力势能转化为物体的动能
C、物体的机械能守恒
D、物体、地球和弹簧组成的系统机械能守恒
3、教材第 130 面:一个小球在真空中自由下落,另一个质量相同 的小球在粘滞性较大的液体中匀速下落,它们都由高度为 h1 的地方下落 实 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
我们也可以证明动能和势能之和保持不变,即机械能守恒。
(3)机械能守恒定律的内容:
在只有重力(及系统内弹簧的弹力)做功的情形下,物体的动能和
重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
(4)机械能守恒定律的表达形式:
① Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 (必须选择零势面) 初状态的动能和势能之和 等于末状态的动能和势能之和
容。(给出板书)
施 二、新课讲授
学法指导:

板书:第六节:机械能守恒定律
1、涉及到重力势
1、机械能:物体在机械运动中具有的动能和势能统称为机械能. 能就一定要设定

动能: Ek= 1 mv2 ;势能: 重力势能 Ep=mgh
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机械能守恒定律·教案
一、教学目标
1.在已经学习有关机械能概念的基础上,学习机械能守恒定律,掌握机械能守恒的条件,掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。

2.学习从功和能的角度分析、处理问题的方法,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。

二、重点、难点分析
1.机械能守恒定律是本章教学的重点内容,本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件;能够正确分析物体系统所具有的机械能;能够应用机械能守恒定律解决有关问题。

2.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,是本节学习的难点之一。

在教学中应让学生认识到,物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关;而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。

在讨论物体系统的机械能时,应先确定参考平面。

3.能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。

通过本节学习应让学生认识到,从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一;同时进一步明确,在对问题作
具体分析的条件下,要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。

三、教具
演示物体在运动中动能与势能相互转化。

器材包括:麦克斯韦滚摆;单摆;弹簧振子。

四、主要教学过程
(一)引入新课
结合复习引入新课。

前面我们学习了动能、势能和机械能的知识。

在初中学习时我们就了解到,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,下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的情况。

[演示实验]依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。

通过观察演示实验,学生回答物体运动中动能、势能变化情况,教师小结:
物体运动过程中,随动能增大,物体的势能减小;反之,随动能减小,物体的势能增大。

提出问题:上述运动过程中,物体的机械能是否变化呢?这是我们本节要学习的主要内容。

(二)教学过程设计
在观察演示实验的基础上,我们从理论上分析物理动能与势能相互转化的情况。

先考虑只有重力对物体做功的理想情况。

1.只有重力对物体做功时物体的机械能
问题:质量为m的物体自由下落过程中,经过高度h1处速度为v1,下落至高度h2处速度为v2,不计空气阻力,分析由h1下落到h2过程中机械能的变化(引导学生思考分析)。

分析:根据动能定理,有
下落过程中重力对物体做功,重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。

取地面为参考平面,有
W G=mgh1-mgh2
由以上两式可以得到
引导学生分析上面式子所反映的物理意义,并小结:下落过程中,物体重力势能转化为动能,此过程中物体的机械能总量不变。

指出问题:上述结论是否具有普遍意义呢?作为课后作业,请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。

明确:可以证明,在只有重力做功的情况下,物体动能和势能可以相互转化,而机械能总量保持不变。

提出问题:在只有弹簧弹力做功时,物体的机械能是否变化呢?
2.弹簧和物体组成的系统的机械能
以弹簧振子为例(未讲振动,不必给出弹簧振子名称,只需讲清系统特点即可),简要分析系统势能与动能的转化。

明确: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。

综上所述,可以得到如下结论:
3.机械能守恒定律
在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情况下,物体的动能和势能可以相互转化,物体机械能总量保持不变。

这个结论叫做机械能守恒定律。

提出问题:学习机械能守恒定律,要能应用它分析、解决问题。

下面我们通过具体问题的分析来学习机械能守恒定律的应用。

在具体问题分析过程中,一方面要学习应用机械能守恒定律解决问题的方法,另一方面通过问题分析加深对机械能守恒定律的理解与认识。

4.机械能守恒定律的应用
例1.在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g=10m/s2,求小球落地速度大小。

引导学生思考分析,提出问题:
(1)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?
(2)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:
(1)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;
(2)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。

例题求解过程:
取地面为参考平面,抛出时小球具有的重力势能E p1=mgh,动能
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?
例2.小球沿光滑的斜轨道由静止开始滑下,并进入在竖直平面内的离心轨道运动,如图所示,为保持小球能够通过离心轨道最高点而不落下来,求小球至少应从多高处开始滑下?已知离心圆轨道半径为R,不计各处摩擦。

提出问题,引导学生思考分析:
(1)小球能够在离心轨道内完成完整的圆周运动,对小球通过圆轨道最高点的速度有何要求?
(2)从小球沿斜轨道滑下,到小球在离心轨道内运动的过程中,小球的机械能是否守恒?
(3)如何应用机械能守恒定律解决这一问题?如何选取物体
运动的初、末状态?
归纳学生分析的结果,明确:
(1)小球能够通过圆轨道最高点,要求小球在最高点具有一定速度,即此时小球运动所需要的向心力,恰好等于小球所受重力;
(2)运动中小球的机械能守恒;
(3)选小球开始下滑为初状态,通过离心轨道最高点为末状态,研究小球这一运动过程。

例题求解过程:
取离心轨道最低点所在平面为参考平面,开始时小球具有的机械能E1=mgh。

通过离心轨道最高点时,小球速度为v,此时小球的机械能
成完整的圆周运动。

进一步说明:在中学阶段,由于数学工具的限制,我们无法应用牛顿运动定律解决小球在离心圆轨道内的运动。

但应用机械能守恒定律,可以很简单地解决这类问题。

例3.长l=80cm的细绳上端固定,下端系一个质量m=100g 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g=10m/s2。

提出问题,引导学生分析思考:
(1)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?
(2)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:
(1)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;
(2)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。

例题求解过程:
小球运动过程中,重力势能的变化量ΔE p=-mgh=
-mgl(1-cos60°),
在最低点时绳对小球的拉力大小为
提出问题:通过以上各例题,总结应用机械能守恒定律解决问题的基本方法。

归纳学生的分析,作课堂小结。

(三)课堂小结
1.在只有重力做功的过程中,物体的机械能总量不变。

通过例题分析要加深对机械能守恒定律的理解。

2.应用机械能守恒定律解决问题时,应首先分析物体运动过程中是否满足机械能守恒条件,其次要正确选择所研究的物理过程,正确写出初、末状态物体的机械能表达式。

3.从功和能的角度分析、解决问题,是物理学研究的重要方法和途径。

通过本节内容的学习,逐步培养用功和能的观点分析解决物理问题的能力。

4.应用功和能的观点分析处理的问题往往具有一定的综合性,例如与圆周运动或动量知识相结合,要注意将所学知识融汇贯通,综合应用,提高综合运用知识解决问题的能力。

五、说明
势能是相互作用的物体系统所共有的,同样,机械能也应是物体系统所共有的。

在中学物理教学中,不必过份强调这点,平
时我们所说物体的机械能,可以理解为是对物体系统所具有的机械能的一种简便而通俗的说法。

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