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1、機(jī)械能守恒定律
一.教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo):
1、知道什么是機(jī)械能,知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。
2、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。
3、在具體問題中,能判定機(jī)械能是否守恒,并能列出機(jī)械能守恒的方程式。
能力目標(biāo):
1、學(xué)會(huì)在具體的問題中判這定物體的機(jī)械能是否守恒;
2、初步學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來(lái)解釋物理現(xiàn)象,分析問題。
德育目標(biāo):
通過(guò)能量守恒的教學(xué),使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn),理解和運(yùn)用自然規(guī)律,并用來(lái)解決實(shí)際問題。
二. 教學(xué)重點(diǎn)
1、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。
2、在具體問題中能判定機(jī)械能是否守恒,并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
三. 教學(xué)難點(diǎn)
1、從能的轉(zhuǎn)化和
2、功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒的條件。
2、能正確判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒。
四. 教學(xué)用具
自制投影片、CAI課件。
五.教學(xué)過(guò)程
(一).動(dòng)能與勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化
1.機(jī)械能:動(dòng)能與勢(shì)能(包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能)
h1
h2
A
B
v1
v2
2.動(dòng)能與勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化
先讓學(xué)生觀摩課本P75 圖片后思考(用多煤體找出圖片)
如圖4-4-3的能量轉(zhuǎn)化:動(dòng)能→彈性勢(shì)能→重力勢(shì)能
(二).機(jī)械能守恒定律的理論推導(dǎo):
推導(dǎo)過(guò)程:(課本P76)如下:
設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m的物體自由下落,經(jīng)過(guò)高度為h1的A點(diǎn)時(shí)速度為v1,下落到高度h2為的B點(diǎn)
3、時(shí)速度為v2,在自由落體運(yùn)動(dòng)中,小球只受到重力作用,重力做
正功.設(shè)重力所做的功為,則由動(dòng)能定理可得
?、?
上式表示,重力所做的功等于小球動(dòng)能的增加.
由重力所做的功等于小球重力勢(shì)能變化的關(guān)系可知:
?、凇 D1
上式表示,重力所做的功等于小球重力勢(shì)能的減少.
由①和②式可得:
?、?
可見,在自由落體運(yùn)動(dòng)中,重力做了多少功,就有多少重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為等量的動(dòng)能.
把③移項(xiàng)得:
?、?
或 ⑤
上式表示,小球在自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,動(dòng)能與重力勢(shì)能之和不變,亦即它的機(jī)械能保持不變.從而得出結(jié)論:
機(jī)械能守恒定律:
4、①在只有重力做功的條件下,物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變。
②在只有彈力做功的條件下,物體的動(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變
(三).機(jī)械能守恒定律的條件:
只有重力或彈力做功,而沒有受到其他外力作用.
(1).從做功的角度看,只有重力(或彈力)做功,機(jī)械能守恒.
a.只有重力做功,單個(gè)物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,物體的機(jī)械能守恒.
b.只有彈簧的彈力做功,物體的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
c.只有重力和彈簧的彈力做功,物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,物體和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
(
5、2).從能量轉(zhuǎn)化角度看,只有系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,無(wú)其他形式能量的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
(3).合外力為零,機(jī)械能不一定守恒.
(4).合外力做功為零,機(jī)械能不一定為零.
(四).機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用
1.基本解題思路:
①.選取研究對(duì)象
②.根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過(guò)程,進(jìn)行受力,做功分析,判斷機(jī)械能是否守恒.
③.恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面,確定研究對(duì)象在過(guò)程的初末時(shí)刻的機(jī)械能.
④根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程,進(jìn)行求解.
2.例題:
一跳水運(yùn)動(dòng)員站在h=10m的高臺(tái)上做跳水表演,已知運(yùn)動(dòng)員跳離跳臺(tái)時(shí)速度=5m/s,求運(yùn)動(dòng)員落至水面時(shí)速度v的大小,忽略運(yùn)動(dòng)員身高的影
6、響和空氣阻力.()
解:以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,從跳離跳臺(tái)到落至水面,因?yàn)橹挥兄亓ψ龉?,機(jī)械能守恒,所以有:
所以運(yùn)動(dòng)員落至水面時(shí)速度v的大小為:
(五)小 結(jié)
1、我們說(shuō)機(jī)械能守恒的關(guān)鍵是:只有重力或彈力做功;
2、在具體判斷機(jī)械能是否守恒時(shí),一般從以下兩方面考慮:
①對(duì)于某個(gè)物體,若只有重力做功,而其他力不做功,則該物體的機(jī)械能守恒。
②對(duì)于由兩個(gè)或兩個(gè)以上物體(包括彈簧在內(nèi)組成的系統(tǒng),如果系統(tǒng)只有重力做功或彈力做功,物體間只有動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)與外界沒有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)內(nèi)部沒有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。
3、如果物體或系統(tǒng)除重力或彈力之外還有其他力做功,那么機(jī)械能就要改變
(六)板書設(shè)計(jì)
機(jī)械能守恒
內(nèi)容
只有重力做功,單個(gè)物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,物體的機(jī)械能守恒
只有彈簧的彈力做功,物體的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
只有重力和彈簧的彈力做功,物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,物體和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
條件
只有有重力做功
只有彈力做功
只有重力和彈力做功
表達(dá)式
△E=0
△E=0