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 ★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：A A C 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。可見，重力勢能和動能的總和，即機械能應該保持不變。 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，小球在往復運動過程中彈性勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。小球在往復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5.8－3。 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。設整根鏈條質(zhì)量為m，則單位長度質(zhì)量（質(zhì)量線密度）為m／L 設桌面重力勢能為零，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Hｍ的陽臺上以速度v豎直向上拋出質(zhì)量為ｍ的物體，它上升hｍ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（H＋h） B．物體落地時的機械能為mg（H＋h）＋mv2 C．物體落地時的機械能為mgH＋mv2 D．物體在落回過程中，經(jīng)過陽臺時的機械能為mgH＋mv2 3、質(zhì)量均為ｍ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。 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；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關的。在討論物體系統(tǒng)的機械能時，應先確定參考平面。