粤教版必修2第04节 机械能守恒定律教案设计

这是一份粤教版必修2第04节 机械能守恒定律教案设计，共7页。教案主要包含了课程标准分析，教材分析，教法学法分析，教学目标，教学过程等内容，欢迎下载使用。


【教材分析】本节内容是本章的重点内容，它既是对前面的几节内容的总结，也是对能量守恒定律的铺垫。通过本节的学习，学生对功是能量转化的量度会有更加深刻的理解，也对从不用角度处理力学问题有了深刻的体会。通过学习，学生不难掌握机械能守恒的内容和表达式，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定的困难。
【教法学法分析】机械能守恒定律的得出、含义、适用条件是本节的重点，教学中用演示实验法，使学生有身临其境质感，为新知识的学习建立感知基础；机械能守恒的适用条件是本节的难点，通过“启发法、演示实验法、举例法、归纳法、演绎推导法”让学生分析受力情况及物理情景，分析物体运动时发生动能和势能相互转化时什么力做功。从感知认识上升到理论，从而形成物理概念，通过理论推导得出物理规律；培养学生的观察、分析、归纳问题的能力、和利用数学进行演绎推导的能力。
【教学目标】
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的内容，知道它的含义和适用条件。
3.在具体问题中，判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式
过程与方法：
通过科学探究机械能的过程，对物理现象（动能和势能的转化）的分析提出假设，再进行理论推导的物理研究方法；
经历归纳概括“机械能守恒条件”的过程，体会归纳的思想方法；
情感态度价值观：
通过有趣的演示实验，激发学生的学习热情，体会科学的魅力
通过机械能守恒定律，感悟自然界的守恒思想，体会自然的对称美、自然美。
【重点】
掌握机械能守恒定律的建立、推导过程，理解机械能守恒定律的内容。
在具体问题中能判断机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。
【难点】
从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒定律的条件。
能正确判断研究对象在所经历过程中机械能是否守恒。
【教学过程】
教学板书：
7.8机械能守恒定律
一. 动能和势能可以相互转化
机械能: Ｅ＝Ｅk＋ＥＰ
二. 机械能守恒定律：在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
两种表达式：
①状态式
②过程式
三.守恒条件：
（1）从做功角度：只有重力或系统内弹力做功;
（2）从能量的角度：系统内只有动能和势能相互转化.
教师活动
学生活动
设计意图
（一）引入（2min）：“碰鼻演示”
取一条1.5米的细线，下端拴一个小球。请学生中的“勇敢者”上台来配合实验。将小球拉离平衡位置恰好至该生的鼻尖，由静止释放小球。
为什么小球最终没有碰到这位同学的鼻子？
其实小球是“注定”不会碰到我们同学的鼻子的，为什么呢？学了这节课我们就知道怎么专业的解释这个现象了。
当小球摆回来时，无论下面的观察者还是讲台上的“勇敢者”都很害怕铁球运动回来砸到他的鼻子。但是小球却在鼻尖附近，戛然而止，参与者安然无恙。
学生自然会思考：为什么小球不会碰到鼻子？是不是与前面学过的动能和势能有关？
以简单有趣的实验，引起学生探索新知的兴趣，调动学生的积极性。
（二）动能和势能的相互转化(5min)
1.（演示摆球摆动）当摆球向下运动过程中
能转化为 能；摆球向上运动过程中 能转化为 。
2. 弓箭手拉弓射箭过程 能
转化为 能。
因此动能和势能之间可以相互转化，其中
动能和势能统称为机械能。
学生观察实验并回答问题。
（三）(16min)机械能守恒定律
1.(8min)(过渡)提问：动能和势能的相互转化是否存在某种定量关系呢？上述各运动过程中机械能是否变化呢？
下面以动能和重力势能的转化为例，讨论这个问题。
投影：如图所示：物体沿光滑曲面滑下，在下滑过程中任意选取两个位置A、B,以地面为参考平面，当物体经过位置A时的动能为Ek1,重力势能Ep1;经过位置B时，动能Ek2,重力势能Ep2。
提问：1.动能和势能怎样转化的？
2.重力势能的减少量和动能的增加量是不是相等呢？
3.能不能证明？
4.总结：重力势能减少量等于动能增加量，能量在机械能内部转化，体现总的机械能守恒。
移项后：初状态的机械能与末状态的机械能相等，也体现了守恒。
5.由此得到什么结论？
学生思考、讨论得出结论：物体受重力和光滑曲面的支持力，支持力不做功，只有重力对物体做功，物体的重力势能转化为动能。
讨论后在学案上写出过程，用幻灯片展示。
动能减少，重力势能增加
重力势能的减少量和动能增加量相等。
根据动能定理：
根据重力做功与重力势能变化量的关系：
两式相等得到：
移向得：
结论：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，总的机械能保持不变。
让学生利用所学的知识得出机械能守恒的结论，提高了学生的分析问题能力，又对机械能守恒产生理性认识。
2.(4min)在只有弹力做功的系统呢？
在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同样作为势能的弹性势能，是不是在只有弹力做功的情况下，机械能也守恒呢？
教师演示：弹簧连接的滑块在气垫导轨上往复运动。
滑块运动过程中能量如何转化？
动能和势能的总和是否保持不变？
能不能类比重力做功？
教师适当加以辅助；再对弹簧与物块的运动过程简要分析，得出动能和势能的转化关系，并明确：在只有弹力做功是物体和弹簧的机械能守恒。
学生观察实验，并讨论怎样证明弹力做功的时候，弹性势能和动能之和为定值。
学生讨论后，请一个学生：
只需把上面推导中的“重力做功”改成“弹力做功”就可以推出，任意两个状态的弹性势能和动能之和相等，即机械能守恒。
让学生掌握一定的分析问题，解决问题的能力，进一步强化机械能守恒的建立和推导方法。
3.(4min)（1）.根据以上两个实例，谁能把刚才得到的结论完整的叙述一下？
（2）.机械能守恒定律的表达式怎么写？
（3）.请同学们讨论：
机械能守恒的对象是什么？
机械能守恒的条件是什么？
只有重力或弹力做功，能否换成只受重力或弹力？
从能量转化的角度，只能是势能和动能相互转,为什么？它们都属于机械能。
学生回答：（1）.在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
（2）.表达式为①状态式
②过程式
（3）机械能守恒的对象是系统：“物体和地球”或“物体和弹簧”
机械能守恒的条件是：
只有重力做功或者弹力做功
（老师引导，只有重力或弹力做功时发生动能和势能的转化，其他力做功会引起机械能与其他形式的能量之间的转化）
只有重力或弹力做功，可以受到其他力作用，但其他力不做功。
（四）（14min）课堂反馈练习1.下列实例中（除1外，都不计空气阻力），哪些情况机械能守恒？说明理由。
①跳伞员利用降落伞在空中匀速下落
②抛出的篮球在空中运动
③用绳拉着一个物块沿着光滑斜面匀速上滑
④光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来
回顾课前的游戏，小球有没有可能碰到小帅的鼻子？
学生一一分析，并给出原因
体会强化机械能守恒条件
课堂反馈练习2：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为θ .小球运动到最低位置时的速度是多大？请用本节学的机械能守恒定律解答。
选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。
根据机械能守恒定律有：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
末状态的机械能为：Ek2+Ep2=1/2mv2
初状态的机械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcsθ）
1.通过以上的解答，我们发现用机械能守恒定律解这个题，有什么好处？
2.下面大家总结一下：用机械能守恒定律解决问题的一般思路。
1.机械能守恒定律，不涉及运动过程的加速度和时间，用他来处理问题，比用牛顿运动定律简单。
2.解题思路（步骤）：
①选取研究对象（单个物体或系统）
②确定研究过程，分析各力做功及能量转化情况，判断机械能是否守恒
③确定研究对象在始末状态的机械能（需确定参考平面）或机械能的变化情况
④选择合适的表达式列式求解
通过巧设的题目，让学生自己总结归纳应用机械能守恒定律的解题步骤，达到学以致用，应用延伸，知识升华的目的。
（五）(2min)小结：我们一起总结学了本节，我们有哪些收获？
一.机械能：物体的动能和势能之和称为机械能:Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ
二. 机械能守恒定律：在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
两种表达式：
①状态式
②过程式
三.守恒条件：
（1）从做功角度：只有重力或系统内弹力做功，其它力不做功或其它力合力所做功为零。
（2）从能量的角度：系统内只有动能和势能相互转化，无其它形式能量之间（如内能）转化。