人教版高中物理《机械能守恒定律》教学设计.pdf
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1、1 机械能守恒定律 一、教材分析:本节课是高一物理第七章机械能的第六节,是本章内容的总结和升 华。机械能守恒定律体现一定范围内的能量的转化和守恒的规律,它使学生第一次 体会到了物理学研究大自然规律的统一美、和谐美。同时本节内容的知识也为以后 进一步学习各种能量间的相互转化和守恒打下了坚实的基础。 二、学生分析:进入高中以来,学生已对高中力学知识有了一个较为广泛的了解, 掌握了以牛顿定律为基础的基本研究方法,他们正迫切希望掌握更多的思想方法。 同时对第七章机械能前面知识的学习,已使他们具备了相关的基础知识,有能力来 进一步学习本节内容的知识。 三、 任务分析: 本节教学中主要通过简易的演示实验,
2、让学生自己根据已经学过的 知识,猜想、归纳出机械能守恒的规律;然后通过严密的数学推导证明其成立,并 体会在推导过程中的几个变式的含义;再进一步理解机械能守恒定律的适用条件; 最后会简单应用机械能守恒定律分析、解决相关问题。 四、教学目的: 1、 知识和技能:通过实验演示,了解动能与重力势能之间的相互转化,初步领 会机械能守恒定律的内容。 会正确推导自由落体、竖直上抛过程中的机械能守恒定律。 正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件。 分析实际生活中的事例,能判定机械能是否守恒,并能列出机 械能守恒的方程式。 2、 过程与方法:掌握猜想、归纳、总结、验证的科学研究方法。 3、 态度情感与价值观:通
3、过能量守恒的教学 ,培养学生严谨的科学思想观、体会 自然规律的统一美、和谐美 五、重点难点: 1、 重点:推导机械能守恒定律, 正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件, 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。 2、 难点:从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件, 能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。 六、设计思想:本节课从投影片入手引出机械能守恒定律,围绕着证明其成立、理解 其适用范围展开,采用各种教学方法,通过一系列的实验、推导、分析、应用、总结归纳, 最后又以演示实验来验证,使学生真正地知其然、还知其所以然。 七、教学过程 教学方法: 演示实验、分
4、析推理、讲授及讨论 教具: 细线、小球、带标尺的铁架台、自制投影片、CAI 课件。 教学过程: 引入新课: 1、用投影片出示思考题: 本章中我们学习了哪几种形式的能?它们各是如何定义的?它们的大小各由什么 决定? 2 动能定理的内容和表达式是什么? 重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系? 2、学生回答 : 本章我们学习了以下几种能:动能、重力势能、弹性势能。 动能定理的内容是:物体所受合外力所做的功等于物体动能的改变, 即:。 重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为: 、教师总结: 同学们要注意动能定理中动能的变化量是末动能减去初动能,而重力做功与重力势 能改变之间关系式中初位置
5、的重力势能与末位置重力势能的差。 引入:动能、重力势能、弹性势能属于力学范畴,统称为机械能,本节课我们就来 研究有关机械能的问题。 板书课题:机械能守恒定律 进行新课: (一) 1、用多媒体展示下述物理情景: A、运动员投出铅球; B、弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端和滑块相连,让滑块在水平的轨道上做往复 运动。 2、学生分析上述物理情景中能量是如何转化的? 学生答: A、铅球在上升过程中,动能转化为重力势能;铅球在下落过程中,重力势 能又转化为动能。 B、弹簧在和物块的往复运动过程中,动能和弹簧的弹性势能发生相互转化。 学生乙:除了甲的叙述中动能和势能相互转化外,还有一部分转化为物体的内
6、能。 3、教师讲:分析的很全面,但是在此过程中转化为内能的部分在总结能量中占的比例很 小,我们一般不予考虑。 4、过渡:通过上述分析,我们得到动能和势能之间可以相互转化,那么在动能势能的转 化过程中,动能和势能的和有什么变化呢? (二)机械能守恒定律的推导 1、用多媒体出示两道思考题: 思考题一:如图所示,一个质量为m的物体自由下落, 经过高度为h1的 A点时速度为v1,下落到高度h2为的 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,并找到这二个机械能之间的数量关系。 思考题二:如图所示,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
7、的 B 点时速 度为 v2,写出物体在位置A、B时的机械能的表达式并找出 这二个机械能之间的关系。 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。 4、用实物投影仪对推导过程进行评析。 推导过程一 h1 h2 A B v1 v2 v1 A B v2 3 解:机械能等于物体的动能和势能之和 A点的机械能等于 1 2 1 2 1 mghmv B点的机械能等于 2 2 2 2 1 mghmv 又在自由落体运动中,物体只受重 力的作用,据动能定理得: 2 1 2 2 2 1 2 1 mvmvWG 又据
8、重力做功与重力势能的关系得到: 12 mghmghWG 12 2 1 2 2 2 1 2 1 mghmghmvmv 学生评价:在上述推导过程中,在用重力做功和重力势能改变之间关系应是重力所做的 功等于初位置的重力势能减去末位置的重力势能,所以推导的结果错误。 推导过程二 解: A点的机械能等于 1 2 1 2 1 mghmv B点的机械能等于 2 2 2 2 1 mghmv 由 于 物 体 做 平 抛 运 动 , 只 受 重 力 作 用 , 且 重 力 做 正 功 , 据 动 能 定 理 得 : 2 1 2 2 2 1 2 1 mvmvWG 又据重力做功与重力势能的关系得到: 21 mghmg
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