機械能守恒定律教案

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【教學目標】

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.初步學會從能量轉化和守恒的觀點來解釋物理現象，分析問題。

三、情感、態度與價值觀

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，并能列出定律的數學表達式。

【教學難點】

1.從能的轉化和功能關系出發理解機械能守恒的條件;

2.能正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒，能正確分析物體系統所具有的機械能，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。

【教具】

細線、小球、帶標尺的鐵架臺。

【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化的，那么在相互轉化的過程中，他們的總量是否發生變化?這節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化

演示實驗：如圖所示，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

點，然后放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉化。我們看到，小球可以擺到跟

點等高的

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

點，但擺到另一側時，也能達到跟

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：觀察演示實驗，思考問題，選出代表發表見解。

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。

實驗結論：小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度。可見，重力勢能和動能的總和，即機械能應該保持不變。

教師：通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉化，那么在動能和勢能的轉化過程中，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

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系，推導出物體在

處的機械能和

處的機械能相等。

教師：為學生創設問題情境，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：獨立推導。

教師：巡視指導，及時解決學生可能遇到的困難。

推導的結果為：，

即

。

可見：在只有重力做功的物體系統內，動能和重力勢能可以相互轉化，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內，動能和彈性勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。

結論：在只有重力或彈力做功的物體系統內，動能和彈性勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。這就是機械能守恒定律。

3.例題與練習

例題：把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，如圖，擺長為

，最大擺角為

，小球運動到最低位置時的速度是多大?

學生：學生在實物投影儀上講解自己的解答，并相互討論;

教師：幫助學生總結用機械能守恒定律解題的要點、步驟，體會應用機械能守恒定律解題的優越性。

總結：

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，必須明確初末狀態機械能，要分析機械能守恒的條件。

練習一：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

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。

練：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。設整根鏈條質量為

，則單位長度質量(質量線密度)為

，設桌面重力勢能為零，由機械能守恒定律得：

解得

4.課下作業：完成25“問題與練習”中4.5題。

5.教學體會

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。

本節知識點包括：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容，本節教學的重點是使學生掌握物體系統機械能守恒的條件;能夠正確分析物體系統所具有的機械能;

分析物體系統所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節學習的難點之一。在教學中應讓學生認識到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面(零勢面)有關;而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關的。在討論物體系統的機械能時，應先確定參考平面。

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現過程是培養學生能力的關鍵，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。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。