高一物理第四章 第4節(jié)機(jī)械能守恒定律教案 粵教版 必修2

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1、高一物理第四章 第4節(jié)機(jī)械能守恒定律教案 1．知識與技能 （1）了解動能與重力勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，初步領(lǐng)會機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。 （2）會正確推導(dǎo)自由落體過程中的機(jī)械能守恒定律。 （3）正確理解機(jī)械能守恒定律的含義及適用條件，并能判斷物體機(jī)械能守恒的條件，會合理選擇零勢面． （4）分析實(shí)際生活中的事例，進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒定律的含義及適用條件。 （5）掌握應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟，知道機(jī)械能守恒定律處理問題的優(yōu)點(diǎn)，提高運(yùn)用所學(xué)知識綜合分析、解決問題的能力． 2．過程與方法 (1) 通過討論與交流，使學(xué)生知道物體的動能和勢能之間是如何實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化的. (2) 通過理論推導(dǎo)

2、，掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)方法與過程. (3) 通過討論與交流，知道機(jī)械能守恒的條件——只有重力和彈力做功．加深對機(jī)械能守恒條件的理解． (4) 通過例題的講解，掌握應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟，知道利用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)點(diǎn)． 3．情感、態(tài)度與價值觀 (1) 通過討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的習(xí)慣、積極合作的態(tài)度、敢于提出問題的膽識、準(zhǔn)確的表述能力． (2) 通過理論推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力，提高學(xué)生的推理論證能力． (3) 通過對例題的分析，培養(yǎng)學(xué)生靈活處理實(shí)際問題的能力，如將實(shí)際問題抽象化，抓住主要因素而忽略次要因素等能力． 4.重點(diǎn)難點(diǎn)：

3、 1．推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律。 2．正確理解機(jī)械能守恒定律的含義及適用條件 3. 會用機(jī)械能守恒定律解決力學(xué)問題 三、教學(xué)過程： （一）引入新課： 1.復(fù)習(xí)動能定律的內(nèi)容和適合條件。 2.在初中我們已經(jīng)學(xué)過，重力勢能和動能之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，如物體自由下落或豎直上拋時，前者下落過程中高度不斷減小，重力勢能減小，速度增加，動能增大，是一個重力勢能向動能轉(zhuǎn)化的過程；后者在上升過程中高度不斷增大，重力勢能增加，速度減小，動能減小，是一個動能向重力勢能轉(zhuǎn)化的過程。既然重力勢能和動能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么“轉(zhuǎn)化”過程中的動能和勢能之和即機(jī)械能變不變呢？這就是我們這堂課要研究的機(jī)械能守恒定律

4、的知識。 板書課題：機(jī)械能守恒定律 （二）進(jìn)行新課： 1．機(jī)械能：物體的動能和勢能之和稱為物體的機(jī)械能。用E表示，即E=EK+EP。 2．重力勢能與動能之間的相互轉(zhuǎn)化。 觀察圖，分析出哪個過程是動能向重力勢能轉(zhuǎn)化，哪個過程是重力勢能向動能轉(zhuǎn)化。 自由落體運(yùn)動是重力勢能向動能的轉(zhuǎn)化過程，我們應(yīng)用學(xué)過的動能定理和重力做功與重力勢能的關(guān)系等知識，可推導(dǎo)證明在這個過程中機(jī)械能守恒。 3．證明機(jī)械能守恒定律 如圖4所示，設(shè)一個質(zhì)量為m的物體自由下落，經(jīng)過高為h1 的B點(diǎn)（初位置）時速度為V1。下落到高度為h2的C點(diǎn)（末位置）時速度為V2，在自由落體運(yùn)動中，物體只受重力G=mg的作用，重力

5、做正功，設(shè)重力所做的功為WG，則由動能定理可得： (1) （1）式表示，重力所做的功等于動能的增加。 另一方面，由重力做功與重力勢能的關(guān)系知道： WG=mgh1-mgh2 (2) （2）式表示，重力所做的功等于重力勢能的減少。由（1）式和（2）式可得： （3） 由（3）式可知，在自由落體運(yùn)動中，重力做了多少功，就有多少重力勢能轉(zhuǎn)化為等量的動能。通過對（3）式移項(xiàng)后可得： 或?qū)懗蒃K2+EP2= EK1+EP1 （4） （4）式表明，在自由落體運(yùn)動中，動能和重力勢能之和即總機(jī)械能保持不變。 同樣，我們還可以分析

6、物體做豎直上拋運(yùn)動及平拋運(yùn)動幾種情況下的受力情況、做功情況及能量轉(zhuǎn)化情況，歸納總結(jié)出：在只有重力做功的情況下，不論物體做直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)動（如豎直上拋運(yùn)動、平拋等），物體的機(jī)械能總量保持不變。 4．機(jī)械能守恒定律 （1）．內(nèi)容：在只有重力做功的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變． 板書（2）．適用條件：1.只有重力做功。 以上學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律的基本內(nèi)容，下面進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒定律及其適用條件． 5． 進(jìn)一步認(rèn)識機(jī)械能守恒定律 下面我們對機(jī)械能守恒的適用條件進(jìn)行擴(kuò)展．我們可想像到，在光滑的水平面上，放開一根被壓縮的彈簧，它可以把跟它接觸的小球彈出

7、去，這時彈簧的彈力做功，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能．以后可以證明：在彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化中，如果只有彈力做功，動能和彈性勢能之和保持不變，即機(jī)械能守恒，所以機(jī)械能守恒的適用條件還有： 板書2．在只有彈力做功的情形下，物體系（彈簧和物體）的機(jī)械能也守恒。 通過以上學(xué)習(xí)，我們可以歸納出機(jī)械能守恒定律的適用條件： 只有重力或彈力做功，沒有任何外力做功。 做課本練習(xí)2（學(xué)生對機(jī)械能守恒定律的適用條件應(yīng)該有明確的認(rèn)識，并且會根據(jù)適用條件判斷具體過程中機(jī)械能是否守恒，這是應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題的前提。） 歸納：在判定物體機(jī)械能是否守恒時，常從兩方面來考慮：對于物體來說，要看除重力外，

8、還有沒有其它外力做功。如果沒有，機(jī)械能守恒. 6．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的基本思路： 應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時，相互作用的物體間的力可以是變力，也可以是恒力，只要符合守恒條件，機(jī)械能就守恒。而且機(jī)械能守恒，只涉及物體系的初、末狀態(tài)的物理量，而不須分析中間過程的復(fù)雜變化，使處理問題得到簡化。應(yīng)用的基本思路如下； 選取研究對象----物體系或物體。 根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力，做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒。 恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初、末態(tài)時的機(jī)械能。 圖3 根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解。 【例題1】課本例題 【例題2】一物體從光滑斜面頂端由靜止開始滑下

9、，如圖3所示， 斜面高1m，長2m 。不計空氣阻力，物體滑到斜面底端的速度是多大？ 解析：斜面是光滑的，不計摩擦，又不計空氣阻力，物體所受的力有重力和斜面的支持力。支持力與物體的運(yùn)動方向垂直，不做功。物體在下滑過程中只有重力做功，所以可用機(jī)械能守恒定律求解。 設(shè)物體質(zhì)量為m，地面為零勢點(diǎn)。物體在開始下滑時，EP1=mgh,EK1=0;設(shè)物體到達(dá)斜面底端時的速度為V，則有EP2=0，EK2=。 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：EK2+EP2=EK1+EP2，即 課堂小結(jié)： 1．機(jī)械能守恒定律：在只有重力或彈力做功的情況下，物體的動能和重力勢能或彈性勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變．

10、2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的基本思路： 選取研究對象----物體系或物體。 根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力，做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒。 恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初、末態(tài)時的機(jī)械能。 根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解。 （三）作業(yè)： 做課本練習(xí)第（4）、（5）題。 說明： 　　1．機(jī)械能守恒定律是本意的重點(diǎn)，學(xué)生對定律的得出、含義、適用條件應(yīng)該有明確的認(rèn)識。這是能夠用這個定律解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)。教學(xué)中首先要著重這些內(nèi)容，而不要一開始就著重解題。 　　2．課本是就自由落體的情形推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律的，教師可以補(bǔ)充就豎直上拋運(yùn)動的上升階段進(jìn)行推導(dǎo)。課后可建議學(xué)生就自由落體運(yùn)動的情形獨(dú)立推導(dǎo)這個定律，以加深對這個定律的認(rèn)識，提高推導(dǎo)論證的能力。 　　3．學(xué)生對機(jī)械能守恒定律的適用條件應(yīng)該有明確的認(rèn)識，并且會根據(jù)適用條件判斷具體過程中機(jī)械能是否守恒，這是應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題的前提。課本練習(xí)第2題就是為了使學(xué)生明確定律的適用條件而設(shè)的。 　　4．課本對機(jī)械能守恒定律的表述，限于動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化的情況。有彈性勢能參與轉(zhuǎn)化的情況，只要求學(xué)生知道，并能定性地解釋有關(guān)的現(xiàn)象。