《機械能守恒定律》教學設計

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089(2012)02-0064-01

教學目的

本課教學從動能和勢能的復習入手，引導學生觀察生活現象，思考動能和勢能的變化之間的關系。機械能守恒定律是本章教學的重點內容，重點是使學生掌握物體系統機械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統所具有的機械能；能夠應用機械能守恒定律解決有關問題，進而利用動能定理推導出機械能守恒定律的表達式。

教學重點

1.機械能守恒的條件。

2.在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出數學表達式。

教學難點

1.判斷機械能是否守恒。

2.靈活運用機械能守恒定律解決問題。

課時安排

1課時。

三維目標

知識與技能：1.理解動能與勢能的相互轉化；2.掌握機械能守恒定律的表達式。

過程與方法：經過機械能守恒定律的實際應用，進一步理解機械能守恒的條件。

情感態度與價值觀：培養理論聯系實際的思想，通過規律、理論的學習，培養學以致用的思想。

課前準備

1.自制課件、學案。

2.機械能守恒定律傳感器。

教學過程

回顧本章內容的學習思路，沿著功能關系一路走來。

動能與勢能的相互轉化：

前面我們學習了動能、勢能和機械能的知識。在初中學習時我們就了解到，在一定條件下，物體的動能與勢能可以相互轉化，動能與勢能相互轉化的例子在生活中非常多。

課件展示翻滾過山車的精彩片斷，激發學生學習的興趣，引出本節課的學習內容。

在學生觀看過山車的同時，教師提醒學生分析過山車在運行過程中動能和勢能的變化情況。

推進新課

通過視頻觀看滾擺和滑雪，學生指出視頻中能量的轉化關系。

教師小結：物體運動過程中，隨著動能的增大，物體的勢能減小；反之，隨著動能的減小，物體的勢能增大。

1.動能和重力勢能的相互轉化

問題1：一個物體沿著光滑的曲面滑下，在A點時動能為Ek1，重力勢能為Ep1；在B點時動能為Ek2，重力勢能為Ep2。請找出各物理量的關系。（物體在A點的機械能E1和在B點的機械能E2的關系如何？）

分析：根據動能定理，有:mv22-mv12=WG

下落過程中重力對物體做功，重力做功在數值上等于物體重力勢能的變化量。取地面為參考平面，有WG=mgh1-mgh2

由以上兩式可以得到mv22-mv12=mgh1-mgh2

移項得mv22+mgh2=mv12g+mgh1

引導學生分析討論上面表達式的物理意義：等號的左側表示末態的機械能，等號的右側表示初態的機械能，表達式表

明初態跟末態的機械能相等。即在小球下落的過程中，重力勢能減小，動能增加，減小的重力勢能轉化為動能。

問題：此表達式具有普遍意義嗎？還是僅在只受重力的自由落體運動中成立？引導學生自己推導豎直上拋、平拋的過程是否成立。

引導學生關注在上述過程中物體的受力情況。可以證明，在只有重力做功的情況下，物體動能和勢能可以相互轉化，而機械能總量保持不變。

2.動能和彈性勢能的相互轉化

課件展示：展示彈簧振子（由于彈簧振子概念學生還沒有接觸，教師可以不提彈簧振子的概念）的運動情況，分析物理過程。

教師設疑：在只有重力做功的情況下，機械能是守恒的；同樣作為機械能組成部分的勢能，是否在只有彈力做功的情況下，機械能也能守恒呢？

問題2：一個小球固定在彈簧的一端，沿著光滑的水平面運動，從A到B的過程中，在A點時動能為Ek1，彈性勢能為Ep1′；在B點時動能為Ek2，彈性勢能為Ep2′。請找出各物理量的關系。

教師引導、總結：在只有重力或彈力做功的物體系統內，動能與勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。

表達式：Ek2+Ep2=Ep1+Ek1

教師引導學生理解表達式中各量的物理意義，并回顧機械能守恒定律的推導過程，加深認識。

3.機械能守恒定律的條件。

思維拓展

通過以上內容的學習，我們理解了機械能守恒定律的表達式，但真正應用到解題過程還是有限制的。

大屏幕投影機械能守恒定律的內容，并用不同顏色展示“在只有重力或彈力做功的物體系統內”，突出強調守恒的受力前提。引導學生自己總結守恒的條件。

學生總結：機械能守恒定律的條件可以表述為：

1.只受重力（彈力），不受其他力，如自由落體的物體。

2.除重力（彈力）以外還有其他力，但其他力都不做功，如做單擺運動的物體。

課堂訓練

1.在下面各實例中，哪些過程機械能是守恒的，哪些過程機械能不守恒？為什么？

（1）跳傘運動員張開傘后，在空中勻速下降。

（2）鉛球在空中做平拋運動。

2.關于物體的機械能是否守恒的敘述，下列說法正確的是（ ）

A.做勻速直線運動的物體，機械能一定守恒

B.做勻變速直線運動的物體，機械能一定守恒

C.外力對物體所做的功等于0時，機械能一定守恒

D.物體若只有重力做功，機械能一定守恒

布置作業

1.教材“問題與練習”第1、3、4題。

2.觀察記錄生活中其他的物理情景，判斷其是否符合機械能守恒定律。

板書設計（略）