《第3节能量守恒定律》教学设计(福建省县级优课)-物理教案

机械能守恒定律教案叶丽香高一（9）班2018.03.19一、教学目标知识与技能知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化；理解机械能守恒定律的内容和适用条件；会判断具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题。过程与方法学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法；初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法；3、情感、态度与价值目标体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，形成科学价值观。二、教学重难点1、教学重点机械能定律的探究、推导与建立，以及机械能守恒定律含义的理解；机械能守恒定律的内容和适用条件；会判断具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题。2、教学难点机械能守恒定律的适用条件以及理解机械能守恒定律；能正确分析物体系统内所具有的机械能，能判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。三、教学器材细线、小球、多媒体教学过程（一）引入新课碰鼻实验：把悬挂小球拉至鼻尖由静止释放，实验者立于原位置不动，小球来回摆动，学生观察者怕小球碰坏了鼻子，可事实是小球碰不得鼻尖。（提出疑问，引入新课，引导学生回忆本章学习过哪些形式的能量，重力势能、弹性势能、动能）一、机械能机械能：动能和势能（重力势能和弹性势能）统称为机械能表达式：机械能是标量，具有相对性。先选取参考平面才能确定机械能（一般选地面或整个系统的最低点所在平面为参考平面）。（二）新课教学过渡：在很多情况下物体的动能、重力势能及弹性势能之间可以发生相互转化。研究摆动的小球在运动过程中存在哪些形式的能量转化？（重力势能和动能相互转化）过山车运动的过程中存在着哪些能量的转化？（重力势能和动能相互转化）结合能量转化的观点，谈谈弹功的工作原理？（弹性势能转化为动能）[自主探究]分析下列几种情况中动能，重力势能，弹性势能之间如何转化？物体做自由落体运动过程中；（重力势能转化为动能）物体做竖直上抛运动过程中；（动能转化为重力势能）拉弓射箭过程中；（弹性势能转化为动能）小球沿光滑的曲面下滑的过程中。（重力势能转为动能）【导入】提出动能和势能在相互转化的过程中是否守恒的问题。过渡：通过上面实例的分析，发现各种形式的能量之间可以发生相互转化，且在转化的过程当一种形式的能量增加时另外一种形式的能量减少，如小球沿光滑的曲线下滑的过程中，小球的动能增加而小球的重力势能在减少。那么在整个小球的机械能如何变化？增加还是减少？我们就以小球沿光滑的曲线下滑为例分析，在小球沿光滑的曲线下滑的过程中机械能是如何变化的？二、机械能守恒定律机械能守恒定律的推导[自主探究]小球沿光滑的曲面下滑的过程中，经过某高度为的点时速度为，到经过某高度为的点时速度为，试分析在运动过程中小球受到什么力？有哪些力做功？并写出在点时机械能和在点时机械能,由动能定理、重力做功和重力势能的关系探究和的关系。（为学生创设问题情境，引导学生运用所学知识独立推导出机械能守恒定律，让学生亲历知识获得的过程。教师巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难）A点的机械能：B点的机械能：由动能定理得：由重力做功与重力势能变化的关系得：由以上两式可以得到：即即结论：在只有重力做功的物体系统内，物体的动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。同样可以证明，在只有弹簧弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。2、机械能守恒定律内容：在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。表达式：（需选取参考平面）机械能守恒的条件：只有重力或弹簧弹力做功。三、机械能守恒定律的应用案例分析1：用绳子把一个小球悬挂起来，把小球拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动，铁锁向前摆去，摆回来时不会碰到你的鼻子，为什么？解析：上述实验中，释放小球后，若忽略空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，应该摆到等高处，不会碰到鼻子。但事实是有空气阻力，除重力做功以外，空气阻力做负功，使机械能减少，小球根本回不到等高处，当然不会碰到鼻子。案例分析2：下列物理过程中机械能守恒吗？物体沿粗糙的斜面匀速下滑；（不守恒）跳伞运动员在空中匀速下降；（不守恒）用手加速向上托起一本书；（不守恒）做自由落体运动的小球；（守恒）不计空气阻力，将物体以一定的初速度竖直向上抛出；（守恒）V0案例分析3：如图所示，在高为H的水平台面上的A点，一个质量为m的小球以初速度被抛出，不计空气阻力，求它到达离平台距离为h的B点时速度的大小。V0分析：研究过程为抛出后由A运动到B，不计空气阻力作用，只有重力做功，故机械能守恒。解：以地面为参考平面由机械能守恒定律得：由上式解得：方法归纳：应用机械能守恒定律解决问题的一般步骤确定研究对象,明确运动过程；受力分析及分析各力做功情况，判断机械能是否守恒；选取参考平面，确定初末状态及其机械能；根据机械能守恒定律列方程，统一单