8.4 机械能守恒定律 教案
文档属性
| 名称 | 8.4 机械能守恒定律 教案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 5.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-20 12:41:13 | ||
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文档简介
8.4 机械能守恒定律
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第二册第八章《机械能守恒定律》第四节的教学内容，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
概念：物体的动能、势能的总和，即E＝EK＋EP
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。
教师：我们先来看自由落体运动的物体，自由落体运动是一种最简单的加速运动，在这个运动过程中能量是怎样转化的
学生：在自由落体运动中，物体在下落的过程中速度不断增大，动能是增加的；而随着高度的减小，物体的重力势能是减少的。
教师：在竖直上抛过程中能量的转化情况是怎样的
学生：在竖直上抛过程中，先是物体的动能减少，重力势能增加，然后是重力势能减少，动能增加．
教师：我们下面再看这样一个例子：
(演示：如图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。把小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度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)
教师：在这个小实验中，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问题
学生：小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。拉力和速度方向总垂直，对小球不做功，只有重力对小球能做功。
实验证明，小球在摆动过程中重力势能和动能不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，二者的总和不变。
二、机械能守恒定律
现在我们以做自由落体运动的小球为例，从理论上探究势能与动能之间发生转化，机械能的总量遵循什么规律？
如图所示，一个质量为m的物体从A点自由下落，经过离地面高
度为h1的B点时速度为v1，下落到高度为h2的C点时速度为v2，试写出物体在B点时的机械能和在C点时的机械能，并找到这二个机械能之间的数量关系。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）引导学生分析讨论上面表达式的物理意义：等号的左侧表示末态的机械能，等号的右侧表示初态的机械能，表达式表明初态跟末态的机械能相等。即在小球下落的过程中，重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转化为动能。
提问：此表达式具有普遍意义吗？还是仅在只受重力的自由落体运动中成立？
引导学生自己推导竖直上抛、平抛的过程是否成立。
引导学生分析在上述过程中物体的受力情况。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。
拓展 ： 在只有弹力做功的牨体系统内呢？
课件展示：展示弹簧振子的运动情况，分析物理过程.
对弹簧与小球的运动过程简要分析，得到动能
与势能的转化关系，并明确：在只有弹力对物
体做功时物体的机械能守恒。通过上面只有重力
做功与只有弹力做功两个部分的推导，师生总结
机械能守恒定律的内容：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。
表达式：Ek2+Ep2=Ep1+Ek1
三、机械能守恒定律的条件
根据机械能守恒定律的内容，突出强调守恒的受力前提。引导学生自己总结守恒的条件。
守恒条件是否是只受重力或弹力还是只有重力或弹力做功？
教师提出问题，激发学生思考的积极性：这两种说法有什么不同吗？
学生讨论：只有重力或弹力做功，还包含这样的意思：可能还受其他力，但其他力不做功。
教师：机械能守恒定律的条件应该怎样表述呢？举例说明。
学生总结：机械能守恒定律的条件可以表述为:
1.只受重力（弹力），不受其他力。
2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功。
(
A
l
C
O
)例题 把一个小球用细绳悬挂起来,就成为一个摆。摆长为l,最大偏角为θ.小球运动到最底位置时的速度是多大？
引导学生思考分析，提出问题：小球摆动过程中，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？解：（略）
（对学生的回答进行评价、修正，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。）
教师：通过这个题目的解答，你能够得到什么启发呢
学生：机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便。
学生：用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。
教师：下面大家总结一下用机械能守恒定律解决问题的一般步骤
1.根据题意选取研究对象（物体或系统）
2.明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒。
3.恰当地选取零势能面，确定研究对象在过程中的初末状态的机械能。
4.根据机械能守恒定律的不同表达式列方程，并求解。
四、作业：P78 1、2
五、板书设计：
8．4 机械能守恒定律
一、动能和势能的相互转化
二、机械能守恒定律
1．内容：P76
表达式：
2、条件：只有重力做功（或弹力做功）
3．应用：应用机械能守恒定律解题
六、教学反思
继动能定理以后，我们又学习用能量方法解决问题的另外一个重要的知识点，在这一节的教学中，首先让学生能够从各种不同的例子中体会能量之间可以相互转化，而机械能内部的动能和重力势能以及弹性势能之间当然可以相互转化，转化的条件是相应的重力做功或者弹力做功。在教学中利用例题让学生自己总结用机械能守恒定律解决问题的一般步骤，由于是学生自己推导出来的，所以记忆当然深刻。在教学中对学有余力的同学可以安排较难的题目供他们选择，也可以让他们分别用动能定理和机械能守恒定律解决同样一个问题，以便比较这两种方法的相同点和不同点。
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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第二册第八章《机械能守恒定律》第四节的教学内容，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
概念：物体的动能、势能的总和，即E＝EK＋EP
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。
教师：我们先来看自由落体运动的物体，自由落体运动是一种最简单的加速运动，在这个运动过程中能量是怎样转化的
学生：在自由落体运动中，物体在下落的过程中速度不断增大，动能是增加的；而随着高度的减小，物体的重力势能是减少的。
教师：在竖直上抛过程中能量的转化情况是怎样的
学生：在竖直上抛过程中，先是物体的动能减少，重力势能增加，然后是重力势能减少，动能增加．
教师：我们下面再看这样一个例子：
(演示：如图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。把小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度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)
教师：在这个小实验中，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问题
学生：小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。拉力和速度方向总垂直，对小球不做功，只有重力对小球能做功。
实验证明，小球在摆动过程中重力势能和动能不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，二者的总和不变。
二、机械能守恒定律
现在我们以做自由落体运动的小球为例，从理论上探究势能与动能之间发生转化，机械能的总量遵循什么规律？
如图所示，一个质量为m的物体从A点自由下落，经过离地面高
度为h1的B点时速度为v1，下落到高度为h2的C点时速度为v2，试写出物体在B点时的机械能和在C点时的机械能，并找到这二个机械能之间的数量关系。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）引导学生分析讨论上面表达式的物理意义：等号的左侧表示末态的机械能，等号的右侧表示初态的机械能，表达式表明初态跟末态的机械能相等。即在小球下落的过程中，重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转化为动能。
提问：此表达式具有普遍意义吗？还是仅在只受重力的自由落体运动中成立？
引导学生自己推导竖直上抛、平抛的过程是否成立。
引导学生分析在上述过程中物体的受力情况。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。
拓展 ： 在只有弹力做功的牨体系统内呢？
课件展示：展示弹簧振子的运动情况，分析物理过程.
对弹簧与小球的运动过程简要分析，得到动能
与势能的转化关系，并明确：在只有弹力对物
体做功时物体的机械能守恒。通过上面只有重力
做功与只有弹力做功两个部分的推导，师生总结
机械能守恒定律的内容：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。
表达式：Ek2+Ep2=Ep1+Ek1
三、机械能守恒定律的条件
根据机械能守恒定律的内容，突出强调守恒的受力前提。引导学生自己总结守恒的条件。
守恒条件是否是只受重力或弹力还是只有重力或弹力做功？
教师提出问题，激发学生思考的积极性：这两种说法有什么不同吗？
学生讨论：只有重力或弹力做功，还包含这样的意思：可能还受其他力，但其他力不做功。
教师：机械能守恒定律的条件应该怎样表述呢？举例说明。
学生总结：机械能守恒定律的条件可以表述为:
1.只受重力（弹力），不受其他力。
2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功。
(
A
l
C
O
)例题 把一个小球用细绳悬挂起来,就成为一个摆。摆长为l,最大偏角为θ.小球运动到最底位置时的速度是多大？
引导学生思考分析，提出问题：小球摆动过程中，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？解：（略）
（对学生的回答进行评价、修正，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。）
教师：通过这个题目的解答，你能够得到什么启发呢
学生：机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便。
学生：用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。
教师：下面大家总结一下用机械能守恒定律解决问题的一般步骤
1.根据题意选取研究对象（物体或系统）
2.明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒。
3.恰当地选取零势能面，确定研究对象在过程中的初末状态的机械能。
4.根据机械能守恒定律的不同表达式列方程，并求解。
四、作业：P78 1、2
五、板书设计：
8．4 机械能守恒定律
一、动能和势能的相互转化
二、机械能守恒定律
1．内容：P76
表达式：
2、条件：只有重力做功（或弹力做功）
3．应用：应用机械能守恒定律解题
六、教学反思
继动能定理以后，我们又学习用能量方法解决问题的另外一个重要的知识点，在这一节的教学中，首先让学生能够从各种不同的例子中体会能量之间可以相互转化，而机械能内部的动能和重力势能以及弹性势能之间当然可以相互转化，转化的条件是相应的重力做功或者弹力做功。在教学中利用例题让学生自己总结用机械能守恒定律解决问题的一般步骤，由于是学生自己推导出来的，所以记忆当然深刻。在教学中对学有余力的同学可以安排较难的题目供他们选择，也可以让他们分别用动能定理和机械能守恒定律解决同样一个问题，以便比较这两种方法的相同点和不同点。
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