云南省峨山彝族自治縣高中物理第七章機(jī)械能守恒定律教案(打包20套)新人教版必修2.zip
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7.8機(jī)械能守恒定律
【課程標(biāo)準(zhǔn)分析】本節(jié)是規(guī)律教學(xué)課,在本章中處于核心地位,使前面各節(jié)內(nèi)容的綜合,同時(shí)又是下節(jié)能量守恒定律的基礎(chǔ)。根據(jù)新課標(biāo)的要求,這節(jié)課要讓學(xué)生掌握規(guī)律,同時(shí)還要引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí),貫徹“學(xué)為主體,教為主導(dǎo)”的教學(xué)思想。主導(dǎo)作用表現(xiàn)在,組織課堂教學(xué),激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);提供問(wèn)題背景,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí);注意評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí),促進(jìn)積極思考,主動(dòng)獲取知識(shí)。主體作用體現(xiàn)在,學(xué)生通過(guò)對(duì)生活實(shí)例和物理實(shí)驗(yàn)的觀察,產(chǎn)生求知欲,主動(dòng)探究機(jī)械能守恒定律的規(guī)律;通過(guò)探究,提高學(xué)生的推理能力,形成科學(xué)的思維方法,并通過(guò)規(guī)律的應(yīng)用鞏固知識(shí),逐步掌握運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的思想來(lái)解釋物理現(xiàn)象,體會(huì)科學(xué)探究中的守恒思想。
【教材分析】本節(jié)內(nèi)容是本章的重點(diǎn)內(nèi)容,它既是對(duì)前面的幾節(jié)內(nèi)容的總結(jié),也是對(duì)能量守恒定律的鋪墊。通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)功是能量轉(zhuǎn)化的量度會(huì)有更加深刻的理解,也對(duì)從不用角度處理力學(xué)問(wèn)題有了深刻的體會(huì)。通過(guò)學(xué)習(xí),學(xué)生不難掌握機(jī)械能守恒的內(nèi)容和表達(dá)式,但對(duì)具體問(wèn)題中機(jī)械能守恒條件是否滿足的判斷還有一定的困難。
【教法學(xué)法分析】機(jī)械能守恒定律的得出、含義、適用條件是本節(jié)的重點(diǎn),教學(xué)中用演示實(shí)驗(yàn)法,使學(xué)生有身臨其境質(zhì)感,為新知識(shí)的學(xué)習(xí)建立感知基礎(chǔ);機(jī)械能守恒的適用條件是本節(jié)的難點(diǎn),通過(guò)“啟發(fā)法、演示實(shí)驗(yàn)法、舉例法、歸納法、演繹推導(dǎo)法”讓學(xué)生分析受力情況及物理情景,分析物體運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化時(shí)什么力做功。從感知認(rèn)識(shí)上升到理論,從而形成物理概念,通過(guò)理論推導(dǎo)得出物理規(guī)律;培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、歸納問(wèn)題的能力、和利用數(shù)學(xué)進(jìn)行演繹推導(dǎo)的能力。
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能:
1.知道什么是機(jī)械能,知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。
2.理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容,知道它的含義和適用條件。
3.在具體問(wèn)題中,判定機(jī)械能是否守恒,并能列出機(jī)械能守恒的方程式
過(guò)程與方法:
1. 通過(guò)科學(xué)探究機(jī)械能的過(guò)程,對(duì)物理現(xiàn)象(動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化)的分析提出假設(shè),再進(jìn)行理論推導(dǎo)的物理研究方法;
2. 經(jīng)歷歸納概括“機(jī)械能守恒條件”的過(guò)程,體會(huì)歸納的思想方法;
情感態(tài)度價(jià)值觀:
1. 通過(guò)有趣的演示實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,體會(huì)科學(xué)的魅力
2. 通過(guò)機(jī)械能守恒定律,感悟自然界的守恒思想,體會(huì)自然的對(duì)稱美、自然美。
【重點(diǎn)】
1. 掌握機(jī)械能守恒定律的建立、推導(dǎo)過(guò)程,理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。
2. 在具體問(wèn)題中能判斷機(jī)械能是否守恒,并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
【難點(diǎn)】
1. 從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒定律的條件。
2. 能正確判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷過(guò)程中機(jī)械能是否守恒。
【教學(xué)過(guò)程】
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
(一)引入(2min):“碰鼻演示”
取一條1.5米的細(xì)線,下端拴一個(gè)小球。請(qǐng)學(xué)生中的“勇敢者”上臺(tái)來(lái)配合實(shí)驗(yàn)。將小球拉離平衡位置恰好至該生的鼻尖,由靜止釋放小球。
1. 為什么小球最終沒(méi)有碰到這位同學(xué)的鼻子?
其實(shí)小球是“注定”不會(huì)碰到我們同學(xué)的鼻子的,為什么呢?學(xué)了這節(jié)課我們就知道怎么專業(yè)的解釋這個(gè)現(xiàn)象了。
當(dāng)小球擺回來(lái)時(shí),無(wú)論下面的觀察者還是講臺(tái)上的“勇敢者”都很害怕鐵球運(yùn)動(dòng)回來(lái)砸到他的鼻子。但是小球卻在鼻尖附近,戛然而止,參與者安然無(wú)恙。
學(xué)生自然會(huì)思考:為什么小球不會(huì)碰到鼻子?是不是與前面學(xué)過(guò)的動(dòng)能和勢(shì)能有關(guān)?
以簡(jiǎn)單有趣的實(shí)驗(yàn),引起學(xué)生探索新知的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。
(二)動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化(5min)
1.(演示擺球擺動(dòng))當(dāng)擺球向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中
能轉(zhuǎn)化為 能;擺球向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 能轉(zhuǎn)化為 。
2. 弓箭手拉弓射箭過(guò)程 能
轉(zhuǎn)化為 能。
因此動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化,其中
動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。
1.2.3.學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)并回答問(wèn)題。
(三)(16min)機(jī)械能守恒定律
1.(8min)(過(guò)渡)提問(wèn):動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量關(guān)系呢?上述各運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否變化呢?
下面以動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化為例,討論這個(gè)問(wèn)題。
投影:如圖所示:物體沿光滑曲面滑下,在下滑過(guò)程中任意選取兩個(gè)位置A、B,以地面為參考平面,當(dāng)物體經(jīng)過(guò)位置A時(shí)的動(dòng)能為Ek1,重力勢(shì)能Ep1;經(jīng)過(guò)位置B時(shí),動(dòng)能Ek2,重力勢(shì)能Ep2。
提問(wèn):1.動(dòng)能和勢(shì)能怎樣轉(zhuǎn)化的?
2.重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能的增加量是不是相等呢?
3.能不能證明?
4.總結(jié):重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量,能量在機(jī)械能內(nèi)部轉(zhuǎn)化,體現(xiàn)總的機(jī)械能守恒。
移項(xiàng)后:初狀態(tài)的機(jī)械能與末狀態(tài)的機(jī)械能相等,也體現(xiàn)了守恒。
5.由此得到什么結(jié)論?
學(xué)生思考、討論得出結(jié)論:物體受重力和光滑曲面的支持力,支持力不做功,只有重力對(duì)物體做功,物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
討論后在學(xué)案上寫出過(guò)程,用幻燈片展示。
1. 動(dòng)能減少,重力勢(shì)能增加
2. 重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能增加量相等。
3. 根據(jù)動(dòng)能定理:
根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化量的關(guān)系:
兩式相等得到:
移向得:
結(jié)論:在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能保持不變。
讓學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)得出機(jī)械能守恒的結(jié)論,提高了學(xué)生的分析問(wèn)題能力,又對(duì)機(jī)械能守恒產(chǎn)生理性認(rèn)識(shí)。
2.(4min)在只有彈力做功的系統(tǒng)呢?
在只有重力做功的情況下,機(jī)械能是守恒的;同樣作為勢(shì)能的彈性勢(shì)能,是不是在只有彈力做功的情況下,機(jī)械能也守恒呢?
教師演示:彈簧連接的滑塊在氣墊導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
1. 滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量如何轉(zhuǎn)化?
2. 動(dòng)能和勢(shì)能的總和是否保持不變?
3. 能不能類比重力做功?
教師適當(dāng)加以輔助;再對(duì)彈簧與物塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)要分析,得出動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,并明確:在只有彈力做功是物體和彈簧的機(jī)械能守恒。
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),并討論怎樣證明彈力做功的時(shí)候,彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和為定值。
學(xué)生討論后,請(qǐng)一個(gè)學(xué)生:
只需把上面推導(dǎo)中的“重力做功”改成“彈力做功”就可以推出,任意兩個(gè)狀態(tài)的彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和相等,即機(jī)械能守恒。
讓學(xué)生掌握一定的分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力,進(jìn)一步強(qiáng)化機(jī)械能守恒的建立和推導(dǎo)方法。
3.(4min)(1).根據(jù)以上兩個(gè)實(shí)例,誰(shuí)能把剛才得到的結(jié)論完整的敘述一下?
(2).機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式怎么寫?
(3).請(qǐng)同學(xué)們討論:
機(jī)械能守恒的對(duì)象是什么?
機(jī)械能守恒的條件是什么?
只有重力或彈力做功,能否換成只受重力或彈力?
從能量轉(zhuǎn)化的角度,只能是勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn),為什么?它們都屬于機(jī)械能。
學(xué)生回答:(1).在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。
(2).表達(dá)式為①狀態(tài)式
②過(guò)程式
(3)機(jī)械能守恒的對(duì)象是系統(tǒng):“物體和地球”或“物體和彈簧”
機(jī)械能守恒的條件是:
只有重力做功或者彈力做功
(老師引導(dǎo),只有重力或彈力做功時(shí)發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化,其他力做功會(huì)引起機(jī)械能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)化)
只有重力或彈力做功,可以受到其他力作用,但其他力不做功。
(四)(14min)課堂反饋練習(xí)1.下列實(shí)例中(除1外,都不計(jì)空氣阻力),哪些情況機(jī)械能守恒?說(shuō)明理由。
①跳傘員利用降落傘在空中勻速下落
②拋出的籃球在空中運(yùn)動(dòng)
③用繩拉著一個(gè)物塊沿著光滑斜面勻速上滑
④光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的小球碰到一個(gè)彈簧,把彈簧壓縮后,又被彈回來(lái)
回顧課前的游戲,小球有沒(méi)有可能碰到小帥的鼻子?
學(xué)生一一分析,并給出原因
體會(huì)強(qiáng)化機(jī)械能守恒條件
課堂反饋練習(xí)2:把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái),就成為一個(gè)擺(如圖),擺長(zhǎng)為l ,最大偏角為θ .小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大?請(qǐng)用本節(jié)學(xué)的機(jī)械能守恒定律解答。
選擇小球在最低位置時(shí)所在的水平面為參考平面。
根據(jù)機(jī)械能守恒定律有:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
末狀態(tài)的機(jī)械能為:Ek2+Ep2=1/2mv2
初狀態(tài)的機(jī)械能:Ek1+Ep1=mg(l-lcosθ)
1.通過(guò)以上的解答,我們發(fā)現(xiàn)用機(jī)械能守恒定律解這個(gè)題,有什么好處?
2.下面大家總結(jié)一下:用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題的一般思路。
1.機(jī)械能守恒定律,不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程的加速度和時(shí)間,用他來(lái)處理問(wèn)題,比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律簡(jiǎn)單。
2.解題思路(步驟):
①選取研究對(duì)象(單個(gè)物體或系統(tǒng))
②確定研究過(guò)程,分析各力做功及能量轉(zhuǎn)化情況,判斷機(jī)械能是否守恒
③確定研究對(duì)象在始末狀態(tài)的機(jī)械能(需確定參考平面)或機(jī)械能的變化情況
④選擇合適的表達(dá)式列式求解
通過(guò)巧設(shè)的題目,讓學(xué)生自己總結(jié)歸納應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟,達(dá)到學(xué)以致用,應(yīng)用延伸,知識(shí)升華的目的。
(五)(2min)小結(jié):我們一起總結(jié)學(xué)了本節(jié),我們有哪些收獲?
一.機(jī)械能:物體的動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為機(jī)械能:E=EK+EP
二. 機(jī)械能守恒定律:在只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。
兩種表達(dá)式:
①狀態(tài)式
②過(guò)程式
三.守恒條件:
(1)從做功角度:只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,其它力不做功或其它力合力所做功為零。
(2)從能量的角度:系統(tǒng)內(nèi)只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,無(wú)其它形式能量之間(如內(nèi)能)轉(zhuǎn)化。
教學(xué)板書:
7.8機(jī)械能守恒定律
一. 動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化
機(jī)械能: E=Ek+EP
二. 機(jī)械能守恒定律:在只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。
兩種表達(dá)式:
①狀態(tài)式
②過(guò)程式
三.守恒條件:
(1)從做功角度:只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功;
(2)從能量的角度:系統(tǒng)內(nèi)只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化.
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