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2019-2020年高中物理《機械能守恒定律》教案17 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理《機械能守恒定律》教案17 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理機械能守恒定律教案17 新人教版必修2新課標要求(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(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)化和守恒的觀點來解釋物理現(xiàn)象,分析問題。(三)情感、態(tài)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(guī)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(nèi)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(shù)學表達式。教學難點1、從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機械能守恒的條件;2、能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒,能正確分析物體系統(tǒng)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。教學工具投影儀、細線、小球、帶標尺的鐵架臺、彈簧振子。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(zhuǎn)化的,那么在相互轉(zhuǎn)化的過程中,他們的總量是否發(fā)生變化?這節(jié)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(zhuǎn)化教師活動:AAC甲乙演示實驗1:如右圖,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A點,然后放開,小球在擺動過程中,重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化。我們看到,小球可以擺到跟A點等高的C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C點,但擺到另一側(cè)時,也能達到跟A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?學生活動:觀察演示實驗,思考問題,選出代表發(fā)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。實驗證明,小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動過程中,小球總能回到原來的高度??梢?,重力勢能和動能的總和,即機械能應(yīng)該保持不變。教師活動:演示實驗2:如圖,水平方向的彈簧振子。用彈簧振子演示動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化。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?學生活動:觀察演示實驗,思考問題,選出代表發(fā)表見解。 小球在往復(fù)運動過程中,豎直方向上受重力和桿的支持力作用,水平方向上受彈力作用。重力、支持力和速度方向總垂直,對小球不做功;只有彈簧的彈力對小球能做功。實驗證明,小球在往復(fù)運動過程中彈性勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。小球在往復(fù)運動過程中總能回到原來的高度,可見,彈性勢能和動能的總和,即機械能應(yīng)該保持不變。教師活動:總結(jié)、過渡:通過上述分析,我們得到動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化,那么在動能和勢能的轉(zhuǎn)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、機械能守恒定律教師活動:投影:教材圖5.83。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(guān)系,推導出物體在A處的機械能和B處的機械能相等。點評:為學生創(chuàng)設(shè)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。學生活動:在練習本上獨立推導。教師活動:巡視指導,及時解決學生可能遇到的困難。投影學生的推導過程,和其他學生一起點評。推導的結(jié)果為:即可見:在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)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(tǒng)內(nèi),動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機械能也保持不變。結(jié)論:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機械能也保持不變。這就是機械能守恒定律。教師活動:投影例題(教材23頁),引導學生一起分析、解決。學生活動: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(jié)用機械能守恒定律解題的要點、步驟,體會應(yīng)用機械能守恒定律解題的優(yōu)越性。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(tài)機械能,要分析機械能守恒的條件。點評:通過分析實例,培養(yǎng)學生進行情景分析,加深對規(guī)律的理解能力,加強物理與生活實踐的聯(lián)系。(三)課堂總結(jié)、點評教師活動:讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié),其他同學在筆記本上總結(jié),然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學生活動:認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰的更好,好在什么地方。點評:總結(jié)課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。教師要放開,讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識框架。(四)實例探究 對機械能守恒定律條件的理解例1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F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(zhuǎn)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 對機械能守恒定律的應(yīng)用例2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(shè)整根鏈條質(zhì)量為m,則單位長度質(zhì)量(質(zhì)量線密度)為mL設(shè)桌面重力勢能為零,由機械能守恒定律得 解得 點撥:求解這類題目時,一是注意零勢點的選取,應(yīng)盡可能使表達式簡化,該題如選鏈條全部滑下時的最低點為零勢能點,則初始勢能就比較麻煩。二是靈活選取各部分的重心,該題最開始時的勢能應(yīng)取兩部分(桌面上和桌面下)勢能總和,整根鏈條的總重心便不好確定,最后剛好滑出桌面時的勢能就沒有必要再分,可對整根鏈條求出重力勢能。課余作業(yè)書面完成P25“問題與練習”中1- 5題。教學體會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(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)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(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。附1:課后練習1、關(guān)于物體的機械能是否守恒的敘述,下列說法中正確的是 ( D ) A做勻速直線運動的物體,機械能一定守恒 B做勻變速直線運動的物體,機械能一定守恒 C外力對物體所做的功等于0時,機械能一定守恒 D物體若只有重力做功,機械能一定守恒 2、從離地高為H的陽臺上以速度v豎直向上拋出質(zhì)量為的物體,它上升h后又返回下落,最后落在地面上,則下列說法中正確的是(不計空氣阻力,以地面為參考面)( ACD ) A物體在最高點時機械能為mg(Hh) B物體落地時的機械能為mg(Hh)mv2C物體落地時的機械能為mgHmv2D物體在落回過程中,經(jīng)過陽臺時的機械能為mgHmv23、質(zhì)量均為的甲、乙、丙三個小球,在離地面高為h處以相同的動能在豎直平面內(nèi)分別做平拋、豎直下拋、沿光滑斜面下滑,則( ABC ) A三者到達地面時的速率相同 B三者到達地面時的動能相同 C三者到達地面時的機械能相同 D以上說法都不正確 4、一個人把重物加速上舉到某一高度,下列說法正確的是( ACD ) A物體所受的合外力對它所做的功等于物體機械能的增量 B物體所受合外力對它所做的功等于物體的動能的增量 C人對物體所做的功和重力對物體所做的功的代數(shù)和等于物體機械能的增量 D克服重力所做的功等于物體的重力勢能的增量 5、下列實例(均不計空氣阻力)中的運動物體,機械能守恒的應(yīng)是( BD ) A被起重機吊起的貨物正在加速上升 B物體做平拋運動 C物體沿粗糙斜面勻速下滑 D一個輕質(zhì)彈簧上端固定,下端系一重物,重物沿豎直方向做上下振動 6、推證:做平拋和豎直上拋運動時的物體的機械能守恒。附:教材分析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(chǔ)。 本節(jié)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(nèi)容,本節(jié)教學的重點是使學生掌握物體系統(tǒng)機械能守恒的條件;能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機械能;分析物體系統(tǒng)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(jié)學習的難點之一。在教學中應(yīng)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(guān);而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的。在討論物體系統(tǒng)的機械能時,應(yīng)先確定參考平面。

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