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文档简介
课题:机械能守恒定律教学目标
1.在已经学习有关机械能概念的基础上,学习机械能守恒定律,掌握机械能守恒的条件,掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。
2.学习从功和能的角度分析、处理问题的方法,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
二、重点、难点分析
1.机械能守恒定律是本章教学的重点内容,本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件;能够正确分析物体系统所具有的机械能;能够应用机械能守恒定律解决有关问题。
2.分析物体系统所具有的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能,是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到,物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关;而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时,应先确定参考平面。
3.能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到,从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一;同时进一步明确,在对问题作具体分析的条件下,要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。
三、教具
演示物体在运动中动能与势能相互转化。
器材包括:麦克斯韦滚摆;单摆;弹簧振子。
四、主要教学过程
(一)引入新课
结合复习引入新课。
前面我们学习了动能、势能和机械能的知识。在初中学习时我们就了解到,在一定条件下,物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化,下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的情况。
[演示实验]依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。
通过观察演示实验,学生回答物体运动中动能、势能变化情况,教师小结:
物体运动过程中,随动能增大,物体的势能减小;反之,随动能减小,物体的势能增大。
提出问题:上述运动过程中,物体的机械能是否变化呢?这是我们本节要学习的主要内容。
(二)教学过程设计
在观察演示实验的基础上,我们从理论上分析物理动能与势能相互转化的情况。先考虑只有重力对物体做功的理想情况。
1.只有重力对物体做功时物体的机械能
问题:质量为m的物体自由下落过程中,经过高度h1处速度为v1,下落至高度h2处速度为v2,不计空气阻力,分析由h1下落到h2过程中机械能的变化(引导学生思考分析)。
分析:根据动能定理,有下落过程中重力对物体做功,重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面,有
WG=mgh1mgh2
由以上两式可以得到
Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
引导学生分析上面式子所反映的物理意义,并小结:下落过程中,物体重力势能转化为动能,此过程中物体的机械能总量不变。
指出问题:上述结论是否具有普遍意义呢?作为课后作业,请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。
明确:可以证明,在只有重力做功的情况下,物体动能和势能可以相互转化,而机械能总量保持不变。
提出问题:在只有弹簧弹力做功时,物体的机械能是否变化呢?
2.弹簧和物体组成的系统的机械能
以弹簧振子为例(未讲振动,不必给出弹簧振子名称,只需讲清系统特点即可),简要分析系统势能与动能的转化。
明确:进一步定量研究可以证明,在只有弹簧弹力做功条件下,物体的动能与势能可以相互转化,物体的机械能总量不变。
综上所述,可以得到如下结论:
3.机械能守恒定律
在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情况下,物体的动能和势能可以相互转化,物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。
提出问题:学习机械能守恒定律,要能应用它分析、解决问题。下面我们通过具体问题的分析来学习机械能守恒定律的应用。在具体问题分析过程中,一方面要学习应用机械能守恒定律解决问题的方法,另一方面通过问题分析加深对机械能守恒定律的理解与认识。五、小结
1.在只有重力做功的过程中,物体的机械能总量不变。通过例题分析要加深对机械能守恒定律的理解。
2.应用机械能守恒定律解决问题时,应首先分析物体运动过程中是否满足机械能守恒条件,其次要正确选择所研究的物理过程,正确写出初、末状态物体的机械能表达式。
3.从功和能的角度分析、解决问题,是物理学研究的重要方法和途径。通过本节内容的学习,逐步培养用功和能的观点分析解决物理问题的能力。
4.应用功和能的观点分析处理的问题往往具有一定的综合性,例如与圆周运动或动量知识相结合,要注意将所学知识融汇贯通,综合应用,提高综合运用知识解决问题的能力。
六、说明
势能是相互作用的物体系统所共有的,同样,机械能也应是物体系统所共有的
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