第八章 机械能守恒定律
机械能守恒定律
教学设计
科目 物理 课题 机械能守恒定律 课时 教学目标与 核心素养 一．知识与技能 1. 知道机械能的各种形式，能够分析动能与势能(包括弹性势能)之间的相互转化问题； 1课时 2. 能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。 二．过程与方法 1. 理解机械能包含动能、重力势能、弹性势能； 2. 会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题。 三．情感态度与价值观 1. 理解机械能守恒定律的表达式以及应用机械能守恒定律解决生产、生活中的现象； 2. 能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。 教学重、 难点 教学重点：1. 理解机械能包含动能、重力势能、弹性势能； 2. 理解动能、重力势能、弹性势能之间的相互转化。 教学难点：1. 对机械能守恒条件的理解和判断； 2. 理解机械能守恒定律的表达式以及应用机械能守恒定律解决问题。 教学准备 课件演示 教师活动 学生活动 设计意图 一．导入新课： 伽利略曾研究过小球在料面上的运动。他发现:无论斜面B比料面A陡些或缓些，小球的速 学生观察图片思考讨论 通过回顾上节学过的知识，激发学生的学习兴趣，引出本节课题 教 学 过 程 度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。 在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？ 讲授新课： （1）追寻守恒量 【教师引导】小球能滑到与A相同高度的斜面B的条件是没有摩擦，而没有摩擦的斜面不存在故伽利略的斜面实验也叫理想实验。理想实验又叫“思想上的实验”，它源于科学实验的实践活动，是一种更高形式的思维活动，理想实验的核心是“可靠的事实+严密的逻辑推理”。 【教师提问】（1）在伽利略理想斜面实验中，小球在B上某点停下时的高度与出发时高度相同，好像“记得”自己的起始高度，怎样解释？ （2）怎样解释下坡时速度越来越大？ （3）怎样解释上坡时速度越来越小？ 通过联系之学生经过老师引导，体前已知的知会伽利略理想斜面实验 识，思考伽利略理想斜面实验 【小组讨论】（1）“记得”是“某个量是守恒的”，这个量叫能量。 （2）把小球从桌面升高到起始点高度 时，小球被赋予一种形式的能量——势能，小球释放后开始运动获得速度；到达桌面上，它在初始位置具有的势能已不存在，可理解为势能并未 理解动能与势能的相互转化，运用到物理题中 丢失，而是转化为另一种形式的能量——动能。 （3）小球继续沿斜面B升高，速度减小，不断 失去动能，但高度在增加，势能不断被“回收”， 最后小球静止时，动能全部转化为势能，小球相对桌面的高度又达到它起始时的高度。 引导学生思考守恒的意义 【教师总结】1、能量是普遍存在的 2、伽利略斜面实验现象表明：让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个对接斜面，没有摩擦时，小球将滚到与开始时相同的高度。 3、能量概念的建立：始、末位置高度相同，小球运动中守恒的量叫能量。 （2）动能与势能的相互转化 【教师引导】物体沿光滑斜面滑下时，重力对 物体做正功，物体的重力势能减少。减少的重力势能，到哪里去了? 我们发现，在这个过程中，物体的速度增加了， 表示物体的动能增加了。这说明，物体原来的重力势能转化成了动能。 具有一定速度的物体，由于惯性沿光滑斜面上 升，这时重力对物体做负功，物体的速度减小， 表示物体的动能减少了。但由于物体的高度增加，它的重力势能增加了。这说明，物体的动能转化成了重力势能。 正确的理解动能与势能的相互转化的关系 竖直向上抛出一个物体，随着物体高度的增加， 它的速度会减小：当物体到达最高点后会转而下降，同时速度逐渐增大。这一过程同样可以从动能和重力势能相互转化的角度来分析。 【教师补充引导】不仅重力势能可以与动能 相互转化，弹性势能也可以与动能相互转化。例如，被压缩的弹簧具有弹性势能，当弹簧恢复原来形状时，就把跟它接触的物体弹出去。这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体得到一定的速度，动能增加。再如，运动员从跳板上弹起的过程中，跳板的弹性势能转化为运动员的动能（如图），也是这样一种过程。 思考弹性势能可以与 动能相互转化 引导学生自主总结理解动能与势能的相互转化 【教师总结】1、重力做正功，重力势能转化为动能；克服重力做功，动能转化为重力势能。 2、弹性势能也可以与动能相互转化。 3、重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。 【思考与讨论】一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落（如图）。它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能？ 了解动能与势能的相互转化的简单应用 12mv2?0 2【小组讨论】重力做功只跟高度差有关，与是否受到阻力作用无关，故这两种情况下重力做的功相等，重力势能的变化也相等。 小球在真空中自由下落时： mg(h1?h2)?12mv1?0 2小球在油中下落时： (mg?f)(h1?h2)? 由以上两式知，两种情况下，动能的变化不相等。 小球在真空中自由下落时，重力势能全部转化为动能；小球在油中落时，重力势能转化为动能和内能。 （3）机械能守恒定律 【教师引导】在图中，物体在某一时刻处在高度为h1的位置A，这时它的速度是v1。经过一段时间后，物体下落到高度为h2的另一位置B，这时它的速度是v2。用W表示这一过程中重力做的功。从动能定理知道，重力对物体做的功等于物1212体动能的增加，即W?mv2?mv1 22
高中物理 新人教版必修二 机械能守恒定律 第1课时 教案
