【优】高中物理人教版必修2 第七章第8节机械能守恒定律 教案2
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高二物理人教版必修2 7.8机械能守恒定律教案在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和弹性势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
2.对机械能守恒定律的理解:(1)机械能守恒定律的研究对象一定是系统,至少包括地球在内。
通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内,因为重力势能就是小球和地球所共有的。
另外小球的动能中所用的v,也是相对于地面的速度。
(2)当研究对象(除地球以外)只有一个物体时,往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒;当研究对象(除地球以外)由多个物体组成时,往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。
(3)“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。
在该过程中,物体可以受其它力的作用,只要这些力不做功,或所做功的代数和为零,就可以认为是“只有重力做功”。
3.对机械能守恒条件的认识如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变,这就是机械能守恒定律。
没有摩擦和介质阻力,这是守恒条件。
具体的讲,如果一个物理过程只有重力做功,是重力势能和动能之间发生相互转化,没有与其它形式的能发生转化,物体的动能和重力势能总和保持不变。
如果只有弹簧的弹力做功,弹簧与物体这一系统,弹性势能与动能之间发生相互转化,不与其它形式的能发生转化,所以弹性势能和动能总和保持不变。
分析一个物理过程是不是满足机械能守恒,关键是分析这一过程中有哪些力参与了做功,这一力做功是什么形式的能转化成什么形式的能。
如果只是动能和势能的相互转化,而没有与其它形式的能发生转化,则机械能总和不变。
如果没有力做功,不发生能的转化,机械能当然也不发生变化。
例1. 如图物块和斜面都是光滑的,物块从静止沿斜面下滑过程中,物块机械能是否守恒?系统机械能是否守恒?解析:以物块和斜面系统为研究对象,很明显物块下滑过程中系统不受摩擦和介质阻力,故系统机械能守恒。
又由水平方向系统动量守恒可以得知:斜面将向左运动,即斜面的机械能将增大,故物块的机械能一定将减少。
7.8机械能守恒定律教案2
教学目标
(一)知识与技能
1.理解物体的动能和势能是可以相互转化的。
2.理解机械能守恒定律及其条件。
3.会用光电门传感器和Excel表处理数据和完成实验。
(二)过程与方法
1.利用现代化技术处理实验数据,观察、想象、推理,获得机械能守恒定律,感受理想实验方法是学习和研究物理的一种科学方法。
2.通过对机械能守恒条件的归纳,经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。
(三)情感、态度与价值观
1.通过对机械能守恒定律的探究,体验理想实验是探究物理规律的一种重要方法和手段,激发学习的积极性、能动性。
2.通过将科学技术与物理课堂结合,提高自身做物理实验的科学素养。
3.在运用机械能守恒定律解决实际问题的过程中,体验学有所得的快乐,并感悟物理与社会生活的紧密联系。
教学重点和难点
重点:运用理想实验探究机械能守恒定律。
难点:归纳出只有重力做功是机械能守恒的条件。
教学资源
DIS实验系统(光电门传感器、数据采集器、计算机),毛巾斜面、橡胶斜面、玻璃斜面各一块,小车一个,铁架台一个,直尺一把。
教学流程
(一)教学流程
教学过程。
第八节机械能守恒定律教学目标:(一)知识与技能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、会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒,理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件;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。
(二)过程与方法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。
(三)情感、态度与价值观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、掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容;2、在具体的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,能正确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。
教学方法:演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。
教学用具:投影仪、细线、小球、带标尺的铁架台、弹簧振子。
教学过程:(一)引入新课我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。
这些不同形式的能是可以相互转化的,那么在相互转化的过程中,他们的总量是否发生变化?这节课我们就来探究这方面的问题。
(二)新课教学1、动能与势能的相互转化演示实验1:如右图,用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。
把一个小球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度的A 点,然后放开,小球在摆动过程中,重力势能和动能相互转化。
我们看到,小球可以摆到跟A 点等高的C 点,如图甲。
如果用尺子在某一点挡住细线,小球虽然不能摆到C 点,但摆到另一侧时,也能达到跟A点相同A 甲 乙的高度,如图乙。
问题:这个小实验中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么?学生观察演示实验,思考问题,选出代表发表见解。
小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。
第8节机械能守恒定律一、 动能与势能的相互转化 1.动能与重力势能间的转化只有重力做功时,若重力做正功,则重力势能转化为动能;若重力做负功,则动能转化为重力势能。
2.动能与弹性势能间的转化只有弹力做功时,若弹力做正功,则弹性势能转化为动能;若弹力做负功,则动能转化为弹性势能。
3.机械能动能和势能(包括重力势能和弹性势能)统称为机械能,即E =E k +E p 。
二、 机械能守恒定律 1.推导物体自由下落过程中经过A 、B 两位置,如图781所示。
1.动能和势能统称为机械能,即E =E k +E p 。
2.在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能 可以互相转化,而总的机械能保持不变,这叫做机 械能守恒定律。
3.机械能守恒定律的表达式为:E kl +E pl =E k2+E p2或 ΔE k =-ΔE p 。
4.在只有重力做功时,重力势能与动能相互转化,二 者之和保持不变;在只有系统内的弹力做功时,弹 性势能和动能相互转化,二者之和保持不变。
5.机械能守恒的条件:只有重力或弹力做功。
图7812.内容在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。
3.守恒条件物体系统内只有重力或弹力做功。
4.常用表达式(1)E k1+E p1=E k2+E p2。
(2)E k2-E k1=E p1-E p2,即ΔE k=-ΔE p。
(3)ΔE A=-ΔE B。
1.自主思考——判一判(1)通过重力做功,动能和重力势能可以相互转换。
(√)(2)物体的机械能一定是正值。
(×)(3)合力为零,物体的机械能一定守恒。
(×)(4)合力做功为零,物体的机械能一定守恒。
(×)(5)只有重力做功,物体的机械能一定守恒。
(√)2.合作探究——议一议(1)毛泽东的诗词中曾写到“一代天骄成吉思汗,只识弯弓射大雕”。
试分析成吉思汗在弯弓射雕过程中,涉及机械能中哪些能量之间的转化?图782提示:箭被射出过程中,弹性势能转化为箭的动能;箭上升过程中,动能向重力势能转化;下落过程中,重力势能又向动能转化。
7、8机械能守恒定律的应用一、教学目标1.熟悉应用机械能守恒定律解题的步骤.2.明了应用机械能守恒定律分析问题的注意点.二、重点·难点及解决办法1.重点:机械能守恒定律的具体应用。
2.难点:应用机械能守恒定律和动能定律分析解决较复杂的力学问题。
3.解决办法(1)分析典型例题,解剖麻雀,从而掌握机械能守恒定律应用的程序和方法。
(2)比较研究,能准确选择解决力学问题的方法、灵活运用各种定律分析问题。
三、教学步骤【引入新课】复习上节课的机械能守恒定律内容及数学表达式.【新课教学】1、应用机械能守恒定律解题的步骤:(1)根据题意选取研究对象(物体或系统);(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况以及各力做功的情况,判断机械能是否守恒;(3)确定运动的始末状态,选取零势能面,并确定研究对象在始、末状态时的机械能;(4)根据机械能守恒定律列出方程进行求解注意:列式时,要养成这样的习惯,等式作左边是初状态的机械能而等式右边是末状态的机械能,这样有助于分析的条理性。
例1:如图所示,光滑的倾斜轨道与半径为R 的圆形轨道相连接,质量为。
的小球在倾斜轨道上由静止释放,要使小球恰能通过圆形轨道的最高点,小球释放点离圆形轨道最低点多高?通过轨道点最低点时球对轨道压力多大?分析及解答: 小球在运动过程中,受到重力和轨道支持力,轨道支持力对小球不做功,只有重力做功,小球机械能守恒.取轨道最低点为零重力势能面.因小球恰能通过圆轨道的最高点C ,说明此时,轨道对小球作用力为零,只有重力提供向心力,根据牛顿第二定律可列R v m m g c 2= 得 gR m R v m c 2212= 在圆轨道最高点小球机械能mgR mgR E C 221+= 在释放点,小球机械能为 m g h E A =根据机械能守恒定律 A C E E = 列等式:R mg mgR mgh 221+=解设R h 25= 同理,小球在最低点机械能 221B B mv E = gR v E E B C B 5:=小球在B 点受到轨道支持力F 和重力根据牛顿第二定律,以向上为正,可列mg F R v m mg F B 62==-据牛顿第三定律,小球对轨道压力为6mg .方向竖直向下.例2.长l=80cm 的细绳上端固定,下端系一个质量m =100g 的小球。
7。
8机械能守恒定律【课程标准分析】本节是规律教学课,在本章中处于核心地位,使前面各节内容的综合,同时又是下节能量守恒定律的基础.根据新课标的要求,这节课要让学生掌握规律,同时还要引导学生积极主动学习,贯彻“学为主体,教为主导”的教学思想。
主导作用表现在,组织课堂教学,激发学习动机;提供问题背景,引导学生学习;注意评价学生的学习,促进积极思考,主动获取知识。
主体作用体现在,学生通过对生活实例和物理实验的观察,产生求知欲,主动探究机械能守恒定律的规律;通过探究,提高学生的推理能力,形成科学的思维方法,并通过规律的应用巩固知识,逐步掌握运用能量转化与守恒的思想来解释物理现象,体会科学探究中的守恒思想。
【教材分析】本节内容是本章的重点内容,它既是对前面的几节内容的总结,也是对能量守恒定律的铺垫.通过本节的学习,学生对功是能量转化的量度会有更加深刻的理解,也对从不用角度处理力学问题有了深刻的体会。
通过学习,学生不难掌握机械能守恒的内容和表达式,但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定的困难.【教法学法分析】机械能守恒定律的得出、含义、适用条件是本节的重点,教学中用演示实验法,使学生有身临其境质感,为新知识的学习建立感知基础;机械能守恒的适用条件是本节的难点,通过“启发法、演示实验法、举例法、归纳法、演绎推导法"让学生分析受力情况及物理情景,分析物体运动时发生动能和势能相互转化时什么力做功。
从感知认识上升到理论,从而形成物理概念,通过理论推导得出物理规律;培养学生的观察、分析、归纳问题的能力、和利用数学进行演绎推导的能力。
【教学目标】知识与技能: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,知道它的含义和适用条件。
3。
在具体问题中,判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的方程式过程与方法:1.通过科学探究机械能的过程,对物理现象(动能和势能的转化)的分析提出假设,再进行理论推导的物理研究方法;2.经历归纳概括“机械能守恒条件"的过程,体会归纳的思想方法;情感态度价值观:1.通过有趣的演示实验,激发学生的学习热情,体会科学的魅力2.通过机械能守恒定律,感悟自然界的守恒思想,体会自然的对称美、自然美。
机械能守恒定律【教课目的】理解和掌握机械能守恒定律,能娴熟地运用机械能守恒定律解决实质问题【教课重点】机械能守恒定律的应用【教课难点】判断被研究对象在经历的研究过程中机械能能否守恒,在应用时要找准始末状态的机械能【教课内容】知识与方法重点重点方法技巧考证机械能守恒定律利用打点计时器考证机械实验研究能守恒定律机械能守恒定律的应用 实质应用的方法和思路理解概括1.机械能的转变和守恒的实验研究本实验属考证性学生实验,实验目的是利用重物的自由着落考证机械能守恒定律。
要掌握实验的方法与技巧、实验数据的收集与办理,剖析实验偏差,进而不单从理论上认识机械性能守恒定律,并且经过实质观察从感性上增添认识,深入对机械能守恒定律的理解。
教材中介绍了丈量刹时速度的更加简单而正确的方法,要理解其道理。
实验原理用研究物体自由着落的运动来考证机械能守恒定律的实验原理是:忽视空气阻力,自由下落的物体在运动过程中机械能守恒,即动能的增添等于重力势能的减少。
详细地说:① 若以重物着落的开端点 O 为基准,设重物的质量为 m ,测出物体自开端点 O 着落距离h 时的速度 v ,则在偏差同意范围内,由计算得出1m v 2 mgh ,机械能守恒定律即被考证。
2② 若以重物着落过程中的某一点A 为基准,设重物的质量为 m ,测出物体对应于 A 点的速度 v a ,再测出物体由 A 点着落△ h 后经过 B 点的速度 v b ,则在偏差同意范围内,由计算得出 1mv B21mv A 2 mg h ,2 2机械能守恒定律即被考证。
操作步骤实验时,可按以下步骤进行:① 用天平称出重物的质量;② 把打点计时器固定到桌边的铁架台上;③ 把打点计时器接到低压沟通电源上;④ 把纸带固定到重物上,并把纸带穿过打点计时器,提高到必定高度;⑤ 接通电源,开释纸带;⑥ 断开电源,调整纸带,重做两次;⑦ 拆掉导线,整理仪器;⑧ 用毫米刻度尺测出计数点间的有关距离,记录数据,并计算出结果,得出结论。
8.机械能守恒定律(第2课时)一、教学目标1.在物理知识方面要求.(1)把握机械能守恒定律的条件;(2)明白得机械能守恒定律的物理含义.2.明确运用机械能守恒定律处置问题的优势,注意训练学生运用本定律解决问题的思路,以培育学生正确分析物理问题的适应.3.渗透物理学方式的教育,强挪用能量的转化与守恒观点分析处置问题的重要性.二、重点、难点分析1.机械能守恒定律是力学知识中的一条重要规律.是一个重点知识.专门是定律的适用条件、物理意义和具体应用都作为较高要求.2.机械能守恒定律的适用条件的明白得和应用,对多数学生来讲,虽通过一个时期的学习,仍常常是把握不够,显现各式各样的错误.这也说明此项正是教学难点所在.三、教具投影片若干,投影幻灯,彩笔,细绳,小球,带有两个小球的细杆,定滑轮,物块m、M,细绳.四、教学进程设计(一)温习引入新课1.提出问题(投影片).(1)机械能守恒定律的内容.(2)机械能守恒定律的条件.2.依照学生的回答,进行评判和归纳总结,说明(1)机械能守恒定律的物理含义.(2)运用机械能守恒定律分析解决物理问题的大体思路与方式.(二)教学进程设计1.实例及其分析.问题1 投影片和实验演示.如图1所示.一根长L的细绳,固定在O点,绳另一端系一条质量为m的小球.起初将小球拉至水平于A点.求小球从A点由静止释放后抵达最低点C时的速度.分析及解答:小球从A点到C点进程中,不计空气阻力,只受重力和绳的拉力.由于绳的拉力始终与运动方向垂直,对小球不做功.可见只有重力对小球做功,因此知足机械能守恒定律的条件.选取小球在最低点C 时重力势能为零.依照机械能守恒定律,可列出方程:教师展出投影片后,适当讲述,然后提出问题.问题2 出示投影片和演示实验.在上例中,将小球自水平稍向下移,使细绳与水平方向成θ角,如图2所示.求小球从A点由静止释放后抵达最低点C的速度.分析及解答:仍照问题1,可得结果问题3 出示投影片和演示实验.现将问题1中的小球自水平稍向上移,使细绳与水平方向成θ角.如图3所示.求小球从A点由静止释放后抵达最低点C的速度.分析及解答:仿照问题1和问题2的分析.小球由A点沿圆弧AC运动到C点的进程中,只有重力做功,知足机械能守恒.取小球在最低点C时的重力势能为零.依照机械能守恒定律,可列出方程:2.提出问题.比较问题1、问题2与问题3的分析进程和结果.可能会显现什么问题.引导学生对问题3的物理进程作细节性分析.起初,小球在A点,绳未拉紧,只受重力作用做自由落体运动,抵达B点,绳被拉紧,改做进一步分析:小球做自由落体运动和做圆周运动这两个进程,都只有重力做功,机械能守恒,而不是整个运动进程机械能都守恒,因此原分析解答不合理.引导学生进一步分析:小球的运动进程可分为三个时期.(1)小球从A点的自由下落至刚到B点的进程;(2)在抵达B点时绳被拉紧,这是一个瞬时的改变运动形式的进程;(3)在B点状态转变后,开始做圆周运动抵达C点.通过进一步讨论,彼此启发,使学生从直觉思维和理论思维的结合上熟悉到这一点.前后两个进程机械能别离是守恒的,而中间的瞬时转变进程中由于绳被拉紧,v B在沿绳方向的分速度改变成零,即绳的拉力对小球做负功,有机械能转化为内能,机械能并非守恒.因此,对小球运动的全进程不能运用机械能守恒定律.正确解答进程如下:(指定一个学生在黑板上做,其余学生在座位上做,最后师生一起讨论裁定.)小球的运动有三个进程(见图4):(1)从A到B,小球只受重力作用,做自由落体运动,机械能守恒.抵达B点时,悬线转过2θ°角,小球下落高度为2Lsinθ,取B点重力势能为零.依照机械能守恒定律(2)小球抵达B点,绳突然被拉紧,在这刹时由于绳的拉力作用,小球沿绳方向的分速度v B∥减为零,垂直绳的分速度v B⊥不变,即(3)小球由B到C受绳的拉力和重力作用,做初速度为v B⊥的圆周运动,只有重力做功,机械能守恒,有:联立①、②、③式可解得v C.教师对问题1、2、3的分析及解答进程,引导学生归纳总结.进一步提出问题.问题4 出示投影片和演示实验.如图5所示,在一根长为L的轻杆上的B点和结尾C各固定一个质量为m的小球,杆能够在竖直面上绕定点A转动,现将杆拉到水平位置与摩擦均不计).解法(一):取在C点的小球为研究对象.在杆转动进程中,只有重力对它做功,故机械能守恒.有:解法(二):取在B点的小球为研究对象,在杆转动进程中,只有重力对它做功,故机械能守恒:由于固定在杆上B、C点的小球做圆周运动具有相同的角速度,则v B∶v C=r B∶r C=2∶3,现比较解法(一)与解法(二)可知,两法的结果并非相同.提出问题:两个结果不同,问题出此刻何处呢?学生讨论,提出症结所在.教师归纳总结,运用机械能守恒定律,应注意研究对象(系统)的选取和定律守恒的的条件.在本例题中显现的问题是,整个系统机械能守恒,可是,系统的某一部份(或研究对象)的机械能并非守恒.因此显现了错误的结果.师生一起归纳,总结解决问题的具体方法.由于两小球、轻杆和地球组成的系统在运动进程中,势能和动能彼此转化,且只有系统内两小球的重力做功,故系统机械能守恒.选杆在水平位置时为零势能点.则有 E1=0.而E1=E2,教师引导学生归纳总结以上解法的合理性,并进一步提出问题,对机械能守恒定律的明白得还可有以下表述:①物体系在任意态的总机械能等于其初态的总机械能.②物体系势能的减小(或增加)等于其动能的增加(或减小).③物体系中一部份物体机械能的减小等于另一部份物体机械能的增加.请同窗分成三组,每组各用一种表述,重解本例题.一起分析比较其异同,如此会更有助于对机械能守恒定律的深化.为此,给出下例,并结合牛顿第二律的运用,会对整个物理进程的熟悉加倍深刻.已知,小物体自滑腻球面极点从静止开始下滑.求小物体开始离开球面时α=?如图6所示.先认真研究进程.从运动学方面,物体先做圆周运动,离开球面后做抛体运动.在动力学方面,物体在球面上时受重力mg和支承力N,依照牛顿第二定律物体下滑进程中其速度v和α均随之增加,故N慢慢减小直到开始离开球面时N减到零.两个物体即将离开而尚未完全离开的条件是N=0.解:视小物体与地球组成一系统.进程自小物体离开极点至即将离开球面为止.球面弹性支承力N为外力,与物体运动方向垂直不做功;内力仅有重力并做功,故系统机械能守恒.以下可按两种方式考虑.(1)以球面极点为势能零点,系统初机械能为零,末机械能为机械能守恒要求两种考虑得一样结果.〔注〕(1)本题是易于用机械能守恒定律求解的典型题,又涉及两物体从紧密接触到彼此离开的动力学条件,故作详细分析.(2)解题前将进程分析清楚很重要,如本题指出,物体沿球面运动时,N减小变成零而离开球面.若进程分析不清将会致使错误.为加深对机械能守恒定律的明白得,还可补充下例.投影片.一根细绳不可伸长,通过定滑轮,两头系有质量为M和m的小球,且M>m,开始时用手握住M,使系统处于图7所示状态.求:当M由静止释放下落h高时的速度.(h远小于半绳长,绳与滑轮质量及各类摩擦均不计)解:两小球和地球等组成的系统在运动进程中只有重力做功,机械能守恒.有:提问:若是M下降h恰好触地,那么m上升的总高度是多少?组织学生限用机械能守恒定律解答.解法一:M触地,m做竖直上抛运动,机械能守恒.有:解法二:M触地,系统机械能守恒,则M机械能的减小等于m机械能的增加.即有:教师针对两例小结:对一个问题,从不同的角度运用机械能守恒定律.表现了思维的多向性.咱们在解题时,应该像解本题如此先进行发散思维,寻求问题的多种解法,再进行集中思维,挑选出最佳解题方案.2.归纳总结.引导学生,结合前述实例分析、归纳总结出运用机械能守恒定律解决问题的大体思路与方式.(1)确信研究对象(由哪些物体组成的物体系);(2)对研究对象进行受力分析和运动进程分析.(3)分析各个时期诸力做功情形,知足机械能守恒定律的成立条件,才能依据机械能守恒定律列出方程;(4)几个物体组成的物体系机械能守恒时,其中每一个物体的机械能不必然守恒,因为它们之间有彼此作用,在运用机械能守恒定律解题时,必然要从整体考虑.(5)要重视对物体运动进程的分析,明确运动进程中有无机械能和其他形式能量的转换,对有能量形式转换的部份不能应用机械能守恒定律.为进一步讨论机械能守恒定律的应用,请师生一起分析讨论如下问题.(见投影片)如图8所示,质量为m和M的物块A和B用不可伸长的轻绳连接,A放在倾角为α的固定斜面上,而B能沿杆在竖直方向上滑动,杆和滑轮中心间的距离为L,求当B由静止开始下落h时的速度多大?(轮、绳质量及各类摩擦均不计)(指定两个学生在黑板上做题,其余学生在座位上做,最后师生一起审定.)分析及解答如下:设B下降h时速度为v1,现在A上升的速度为v2,沿斜面上升距离为s.选A、B和地球组成的系统为研究对象,由于系统在运动进程中只有重力做功,系统机械能守恒,其重力势能的减小,等于其动能的增加,即有:由于B下落,使杆与滑轮之间的一段绳索既沿其自身方向运动,又绕滑轮转动,故v1可分解为图9所示的两个分速度.由图9知:由几何关系知:综合上述几式,联立可解得v1.五、教学说明1.精选例题.作为机械能守恒定律的应用温习课,应在原有基础上,进一步提高分析问题和解决问题的能力.为此,精选一些具有启发性和探讨性的问题作为实例是十分必要的.例如,两道错例,是讲义例题的引伸和拓展,大体上知足了上述要求,这关于深化学生对机械能守恒和机械能守恒定律的明白得,避免学生可能发生的错误,大有裨益.这种对问题的改造进程,也确实是从再现思维到制造思维的飞跃进程.它在深化对知识的明白得和进展思维能力方面比做一道题本身要深刻得多.2.教学方式.注重引导、指导、评判、进展有效结合.(1)教师提供材料,引导学生从中发觉问题.例如,在错误例题中发觉两种结果不同.(2)针对不同结果,教师启发学生找出问题的症结,指导学生一起探求解决方案.(3)在分析解答进程中,学生运用不同角度处置同一问题,教师及时作出评判.在实际教学中,对教学进程的每一个环节,教师都要对学生学习进行评判.这一方面是实事求是地确信他们的成绩,让他们享受成功的喜悦,激发他们的学习爱好;另一方面也是从思维方式上帮忙他们总结成功的体会,提高熟悉,增进他们更有效地学习.(4)在教学的每一个环节中,教师通过运用各类方式和手腕,来培育和进展学生的各类能力,这在每一个环节中,都有所表现.。
第八节机械能守恒定律
教学目标:
(一)知识与技能
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、会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒,理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件;
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。
(二)过程与方法
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。
(三)情感、态度与价值观
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、掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容;
2、在具体的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,能正确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。
教学方法:
演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。
教学用具:
投影仪、细线、小球、带标尺的铁架台、弹簧振子。
教学过程:
(一)引入新课
我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。
这些不同形式的能是可以相互转化的,那么在相互转化的过程中,他们的总量是否发生变化?这节课我们就来探究这方面的问题。
(二)新课教学
1、动能与势能的相互转化
演示实验1:如右图,用细线、小球、带
有标尺的铁架台等做实验。
把一个小球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度的A 点,然后放开,小球在摆动过程中,重力势能和动能相互转化。
我们看到,小球可以摆到跟A 点等高的C 点,如图甲。
如果用尺子在某一点挡住细线,小球虽然不能摆到C 点,但摆到另一侧时,也能达到跟A 点相同的高度,如图乙。
问题:这个小实验中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么?
学生观察演示实验,思考问题,选出代表发表见解。
小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。
拉力和速度方向总垂直,对小球 不做功;只有重力对小球能做功。
实验证明,小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。
在摆动过程中,小球总能回到原来的高度。
可见重力势能和动能的总和,即机械能应该保持不变。
演示实验2:如图,水平方向的弹簧振子。
用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化。
问题:这个小实验中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么?
学生活动:观察演示实验,思考问题,选出代表发表见解。
小球在往复运动过程中,竖直方向上受重力和杆的支持力作用,水平方向上
A 甲 乙
受弹力作用。
重力、支持力和速度方向总垂直,对小球不做功;只有弹簧的弹力 对小球能做功。
实验证明,小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化。
小球在往复运动过程中总能回到原来的高度。
可见弹性势能和动能的总和,即机械能应该保持不变。
教师总结:
通过上述分析,我们得到动能和势能之间可以相互转化,那么在动能和势能的转化过程中,动能和势能的和是否真的保持不变?下面我们就来定量讨论这个问题。
2、机械能守恒定律
投影:教材图7.8-3。
物体沿光滑曲面滑下,只有重力对物体做功。
用我们学过的动能定理以及重力的功和重力势能的关系,推导出物体在A 处的机械能和B 处的机械能相等。
点评:为学生创设问题情境,引导学生运用所学知识独立推导出机械能守恒定律。
让学生亲历知识的获得过程。
学生在练习本上独立推导,教师巡视指导,及时解决学生可能遇到的困难。
投影学生的推导过程,和其他学生一起点评。
推导的结果为:
1122p k p k E E E E +=+
即
12E E =
可见:在只有重力做功的物体系统内,动能和重力势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
同样可以证明:在只有弹力做功的物体系统内,动能和弹性势能可以相互转化,总的机械能也保持不变。
结论:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和弹性势能可以相互转化,总的机械能也保持不变。
这就是机械能守恒定律。
3、典例探究
例1、投影例题(教材71页),引导学生一起分析、解决。
例2、长为L 的均匀链条,放在光滑的水平桌面上,且使其长度的1/4垂在桌边,如图所示,松手后链条从静止开始沿桌边下滑,则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大?
解析:链条下滑时,因桌面光滑,没有摩擦力做功。
整根链条总的机械能守恒,可用机械能守恒定律求解。
设整根链条质量为m ,则单位长度质量(质量线密度)为m /L
设桌面重力势能为零,由机械能守恒定律得 221842L mg mv L g L m L -=⋅⋅-
解得 gL v 16
15= 点拨:求解这类题目时,一是注意零势点的选取,应尽可能使表达式简化,该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点,则初始势能就比较麻烦。
二是灵活选取各部分的重心,该题最开始时的势能应取两部分(桌面上和桌面下)势能总和,整根链条的总重心便不好确定,最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分,可对整根链条求出重力势能。
(三)课堂小结
让学生自己概括总结本节的内容并与同学交流。
(四)布置作业
完成“问题与练习”中1- 4题。
附:课后练习
1、关于物体的机械能是否守恒的叙述,下列说法中正确的是 ( D )
A .做匀速直线运动的物体,机械能一定守恒
B .做匀变速直线运动的物体,机械能一定守恒
C .外力对物体所做的功等于0时,机械能一定守恒
D .若只有重力做功,机械能一定守恒
2、从离地高为H 的阳台上以速度v 竖直向上抛出质量为m的物体,它上升
h后又返回下落,最后落在地面上,则下列说法中正确的是(不计空气阻力,以地面为参考面)( ACD )
A.物体在最高点时机械能为mg(H+h)
1mv2
B.物体落地时的机械能为mg(H+h)+
2
1mv2
C.物体落地时的机械能为mgH+
2
1mv2
D.物体在落回过程中,经过阳台时的机械能为mgH+
2
3、质量均为m的甲、乙、丙三个小球,在离地面高为h处以相同的动能在竖直平面内分别做平抛、竖直下抛、沿光滑斜面下滑,则( ABC )A.三者到达地面时的速率相同
B.三者到达地面时的动能相同
C.三者到达地面时的机械能相同
D.以上说法都不正确
4、下列实例(均不计空气阻力)中的运动物体,机械能守恒的应是( BD )
A.被起重机吊起的货物正在加速上升
B.物体做平抛运动
C.物体沿粗糙斜面匀速下滑
D.一个轻质弹簧上端固定,下端系一重物,重物沿竖直方向做上下振动5、推证:做平抛和竖直上抛运动时的物体的机械能守恒。