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辽宁省沈阳市第二十一中学高中物理7.8机械能守恒定律教案新人教版必修2

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§7.8 机械能守恒定律 教案 课 题 §7.8 机械能守恒定律 课 型 新授课(2 课时) 教 学 目 标 知识与技能 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.会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒,理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适 3.在具体问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的方程式。 过程与方法 1. 学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒. 2.初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题. 情感、态度与价值观 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. 的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能. 3.应用机械能守恒定律解决具体问题. 教 学 重 点 、 难 点 教学重点 1.掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容. 2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出定律的数学表达式. 教学难点 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的过程中机械能是否守恒,能正确分析物体系统所具有 教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练* 教 学 手 段 教具准备 投影仪、细线、小球,带标尺的铁架台、弹簧振子. -1- 教 学 活 动 [新课导入] 师:我们已学*了重力势能、弹性势能、动能.这些不同形式的能是可以相互转 化的,那么在相互转化的过程中,他们的总量是否发生变化?这节课我们就来探究这 方面的问题. [新课教学] 一、动能和势能的相互转化 师:现在大家看这样几个例子,分析各个物体在运动过程中能量的转化情况. (投影展示教材上的实例,包括自由下落的物体、沿光滑斜面向下运动的物体、 竖直上抛的物体等等,这些物体最好是具体的实物,以增加学生学*的兴趣,减小问 题的抽象性) 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的转 化情况是怎样的? 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. 师:在竖直上抛运动的过程中,能量的转 化情况又是怎样的? 生:竖直上抛运动可以分成两个阶段,一个是上升过程的减速阶段,一个是下落 过程的加速阶段, 下落过程的加速阶段能量的变化过程和自由落体运动中能量的转化 过程是一样的,动能增加, 重力势能减少,因为这个阶段的运动实质上就是自由落 体运动.在上升过程中,物体的动能减少,重 力势能增加. 师:物体沿光滑斜面上滑,在运动过程中受到几个力,有几个力做功 ,做功的情 况又是怎么样的 ? 生:在物体沿光滑的斜面上滑时,物体受到两个力的作用,其中包括物体受到的 重力和斜面对它的支持力,这两个力中重力对物体做负功,支持力的方向始终和物体 运动方向垂直,所以支持力不做功. 师:在竖直上抛过程中能量的转化情况是怎样的? 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. 师:我们下面再看这样一个例子: (演示:如图 5.8—1,用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验.把一个小 球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度的 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 5.8—1 甲.如果用尺子在某 一点挡住细线,小球虽然不能摆到 C 点,但摆到另一侧时,也能达到跟 A 点相同的高 度,如图 5.8—1 乙) 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? -2- 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在不断转化.在摆动过程中,小 球总能回到原来的高度.可见,重力势能和动能的总和不变. 师:上面几个例子都是说明动能和重力势能之间的相互转化, 那么动能和另外一 个势能——弹性势能之间的关系又是什么呢?我们看下面一个演示实验. (实验演示,如图 5.8—2,水*方 向的弹簧振于.用弹簧振子演示动能和弹性 势能的相互转化) 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? (学生观察演示实验, 思考问题,选出代表发表见解) 生 1:小球在往复运动过程中,竖直方向上受重力和杆的支持力作用,水*方向 上受弹力作用.重力、支持力和速度方向总垂直,对小球不做功;只有弹簧的弹力对 小球能做功. 生 2:实验证明,小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化.小球在往 复运动过程中总能回到原来的位置,可见,弹性势能和动能的总和应该不变. 师:动能和重力势能的总和或者动能和弹性势能的总和叫做什么能量? 生:动能和重力势能和弹性势能的总和叫做机械能. 师:上述几个例子中,系统的机械能的变化情况是怎样的? 生:虽然动能不断地变化,势能也不断地变化,它们的变化应该存在一个规律, 即总的机械能是不变的. (课堂训练) 如图 5.8—3 所示,桌面高为 A,质量为 m 的小球从离桌面高为 H 处自由落 下,不计空气阻力,假设桌面处的重力势能为零,则小球落到地面前瞬间的机械能 为…………………………………………( ) A.mgh B.mgH C.mg(H+h) D.mg(H—h) 解析:机械能是动能和势能的总和,因为选桌面为零势舶面,所以开始时机械能 为 mgH,由于小球在下落过程中只受重力,所以小球在落地之前机械能守恒,即在下 落过程中任意一个位置机械能都与开始时机械能相等. 答案:B 师:刚才这些例子只是半定量地了解机械能内部动能和势能的转化情况,要想精 确地解决 这个问题,还需要进一步的研究.我们得到动能和势能之间可以相互转化, 那么在动能和势能的转化过程中,动能和势能的和是否真的保持不变?下面我们就来 定量讨论这个



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