机械能守恒定律教案

机械能守恒定律教案公开课教案机械能守恒定律仁怀四中杨飞【教学目标】知识目标：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、理解机械能守恒定律的内容。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。能力目标：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。德育目标：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。【教学重点】1、理解机械能守恒定律的内容。2、在具体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。【教学媒体】电脑多媒体课件【教学方法】启发式、诱导式、探究式。【教学过程】一、复习提问通过ppt的事件提出问题迪斯尼乐园的过山车情景，请问：“一辆滑车在下滑过程中，既然没有什么动力，为什么每次总能如此准确的完成一连串有惊无险的动作呢？”知识回顾机械能之间的数量关系进行探究。思考题二：如图2所示，一个质量为m的物体做平抛运动，经过高度为h1的A点时速度为v1，经过高度为h2的B点时速度为v2，试写出物体在A点时的机械能和在B点时的机械能，并对这二点机械能之间的数量关系进行探究。2、把学生分为二小组，一组做思考题一，另一组做思考题二，并进行小组赛。3、教师对首先做完的小组进行激励评价，并抽有代表性的解答方案进行现场评点。机械能守恒定律的推导过程：解：A点的机械能等于B点的机械能等于由于物体做自由落体运动和平抛运动，都是只受重力作用，且重力做正功，据动能定理得：又据重力做功与重力势能的关系得到：∴①∴②（可以设计成表格给基础较差的同学适当的提示）始、未状态机械能（以地面作为零势能参考面）A处机械能表达式B处机械能表达式EA＝EB＝据动能定理得A到B过程重力做功：WG＝由重力做功与重力势能改变的关系得：WG＝由上述两式得到：①A、B两处机械能的关系：②结论学生讨论：上述两个表达式①②说明了什么？讨论后学生回答。学生甲：在表达式①中等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。学生乙：对于表达式②，等号左边是物体在末位置时的机械能，等号右边是物体在初位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和，即总的机械能保持不变。师总结：同学们对上述两个表达式的含义理解得很好，我们分别用EK1和EK2表示物体的初动能和末动能，用EP1和EP2分别表示物体在初位置的重力势能和末位置的重力势能，则得到：EK1+EP1=EK2+EP2，也就是初位置的机械能等于末位置的机械能，即机械能是守恒的。（二）机械能守恒的条件：师：上边我们通过推导得到了机械能是守恒的这一结论，下边同学们思考：①在推导中，我们是以物体做自由落体和做平抛运动为例进行的，请问：上述二种运动有什么相同和不同之处？生：相同点是在上述两种运动中物体只受重力作用；不同之处是物体运动的路线不同，自由落体运动是直线运动，而平抛运动是曲线运动。②从上述两种运动中，你能猜想一下：机械能在什么情况下守恒？生：物体只受重力作用。学生还可能答：物体在运动中，只有重力做功，针对上述两种答案，师生评析后总结。教师总结：通过上述分析，我们得到：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫机械能守恒定律。板书：机械能守恒定律①条件：只有重力做功。②结论：机械能的总量保持不变。补充讨论：（多媒体展示讨论题目）师：所谓的只有重力做功与物体只受重力有什么不同。学生：所谓的只有重力做功，包括两种情况：第一种情况：物体只受重力，不受其他的力。第二种情况：物体除重力外还受其他的力，但其他力不做功。而物体只受重力仅包括一种情形。师：放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，在这个过程中，能量是如何转化的？类比地，你能得到在这个过程中机械能守恒的条件吗？学生答：在小球被弹簧弹出的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。师：所谓只有弹力做功，包括哪几种情况？学生：包括以下两种情况：第一种情况：物体只受弹力作用，不受其他的力；第二种情况：物体除受弹力外还受其他的力，但其他的力不做功。【演示实验】AAAACC'①介绍实验装置如图所示：②做法：a、把球拉到A点，然后放开，观察小球摆动到右侧时的位置和位置A间的关系。b、把球同样拉到A点，在O点用尺子挡一下观察小球摆动到右侧时的位置，并比较该位置和释放点A之间的关系。③通过观察到的现象，分析后你得到什么结论？学生总结现象学生甲：在做法a中，小球可以摆到跟释放点A高度相同的C点；在做法b中，小球仍可以到达跟释放点A高度相同的C'点。学生乙：在做法a中，小球可以摆到跟释放点A高度几乎相同的C点，在做法b中，小球可以到达跟释放点A点高度几乎相同的C'点。针对上述结论展开讨论后得到：如果不考虑阻力作用，即物体只受到重力作用时，学生甲的结论正确；如果考虑空气阻力作用，学生乙的结论正确。教师总结：在本实验中，我们对空气的阻力一般不考虑，因为阻力太小，对结果影响不大。得到结论：物体在不受任何介质阻力，只有重力做功（只发生重力势能与动能的转化）或只有系统内部的弹力做功（只发生弹性势能与动能的转化）时,系统的机械能守恒。【例题】（出示如图3所示的投影片）如图所示，把一块质量是3.0kg的石头，从20m高处的山崖上以30°角、5.0m／s的速度朝斜上方抛出．求石头落地时速度的大小．（空气阻力不计）师：石头从抛出到落地机械能是否守恒？生：守恒．因为只受重力．师：对于不同的抛体运动在不考虑空气阻力时，都是只有重力做功，机械能守恒．如何写出表达式？生：得：师：本题中石头落地时速度的大小与哪些量有关系，与哪些量无关系？为什么？生：与石块抛出时的高度及抛出的速度有关，由于机械能守恒，表达式决定了落地速度大小与质量无关，机械能是标量，所以也与抛射角无关。【板书与小结】机械能守恒定律1、动能和势能统称为机械能。2、机械能守恒定律：①在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能相互转化，但机械能的总量保持不变。②在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机械能的总量保持不变。表达式：四、布置作业1、课本78页第4题六、课外提高（供有能力的同学先进行探究）1．如图8－52所示，轻弹簧k一端与墙相连，质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5m／s的速度运动并压缩弹簧k，则弹簧在被压缩过程中最大的弹性势能及木块的速度减为3m／s时，弹簧的弹性势能分别为_________；_________．2．如图8－53所示，ABCD为固定在竖直面内的槽形轨道．其中BCD段为1／2圆周轨道，其半径为r=l.15m，B、D两点与圆心O等高．一质量为m=1.0kg的质点从A点由静止开始下滑，经B点时的速度大小为6m／s，经D点时的速度大小为4m／s，从D点飞离轨道后被接住，则