《贵州省顶效开发区顶兴学校高中物理必修二：2.3能量守恒定律 教案 .doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《贵州省顶效开发区顶兴学校高中物理必修二：2.3能量守恒定律 教案 .doc（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、教案高一物理岑建学2.3能量守恒定律2018年春季第7周【教学反思】上一节学习势能的改变，其中难点在于理解势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定.势能是标量，单位是焦耳.重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始、末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差.重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关. 学生能从初中知识迁移到本节课，掌握得较好。下一节是从生活中骑自行车上坡的实例入手，通过多媒体教学，结合日常生活中引出动能和重力势能在此过程中是在相互转化的.接着通过实验来证实这个转化过程中的守恒结论.最后提出了自
2、然界中最普遍、最基本的规律之一能量转化和守恒定律.机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础。.2.3能量守恒定律【教学目标】1知识与技能：通过实验能验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。会用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒定律是最基本，最普遍的自然规律之一。2过程与方法：让学生通过已有日常生活和实践中的能量转化的经历，提出如何验证能量转化和守恒定律。接着让学生设计验证性实验，体会验证性实验的探究过程。在探究过程中，渗透科学研究方法，知道影响实验的有关因
3、素并加以控制，例如各种阻力。会纪录，分析和处理数据。讨论实验得出的结论以及如何减小实验误差。从理论上推导机械能守恒定律。学会用已掌握的规律推导新的规律，培养推理论证的能力。会由重力势能与动能的转化和守恒推论出各种能量间的转化与守恒，即会从个性特征抽象出共性特征。3情感、态度、价值观：通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神。让学生在探究过程中体验科学研究问题的乐趣，增进学习物理的情感。让学生感悟能的转化与守恒定律在物理学中，在自然科学中的重要地位。感悟能的转化与守恒定律为不同学科的沟通与联系提供了桥梁。【教学重点】1使学生掌握物体系统机械能守恒的条件2能够正确分析物体系统所具有的机
4、械能3能够应用机械能守恒定律解决有关问题。【教学难点】正确选用机械能守恒定律解决问题【教学方法】启发式、自主学习与合作探究【教学过程】（一）导入新课1.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。2.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。3
5、.多媒体课件：物体在不同的力学条件下的运动提出问题：上述运动过程中，物体的机械能是否变化呢？这是我们本节要探究的主要内容。（二）新课教学分组理论探究机械能守恒教师提出以下几种情景：1只有重力对物体做功时物体的机械能情景1：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A处速度为v1，下落至高度h2的B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）。情景2；从倾角为的光滑斜面上滑下的小车，经过A点时速度为va，下滑位移s，到达B点速度为vb。分析此过程机械能的变化.2弹簧和物体组成的系统的机械能.情景3.以弹簧振子为例（未讲振动，不必给出弹簧振子名称，只需讲
6、清系统特点即可），简要分析系统势能与动能的转化。教师要求与启发：要求学习小组选择一个情景，用学过的动能定理，重力的功与重力势能变化的关系，对以上前两种情景，定量写出物体经历的过程前后的机械能E1和E2，看机械能变化了没有，存在什么关系。第三种情景要求定性分析。学习小组理论探究结果展示与讨论。情景1小组理论探究结果展示的内容：根据动能定理，有 WG=mv22- mv12 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=mgh1-mgh2 由以上两式可以得到mv22 +mgh2=mv12 +mgh1 情景2小组理论探究结果展示的内容：下滑过程中重力对
7、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B点重力势能为零，有WG=mgssin 根据动能定理，有WG=mvb2- mva2 =m(vb2- va2)=m2as=m2gsins= mgssin 提出问题：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。）学生讨论：上述两个表达式说明了什么？讨论后、学习小组代表回答。代表甲：在表达式中等号左边是物体在A处的机械能，等号右边是物体在B处的机械能，该表达式说明：物体在下落过程中，物体的机械能总量不变。代表乙：对于表达式，重力做的功等于动能的增量，也等于重力势能的减少量。该表达式说明：物体
8、在下滑过程中，重力势能的减少量等于动能的增量。物体的机械能总量不变。教师总结：用EK1和EK2表示物体的初动能和末动能，用EP1和EP2分别表示物体在初位置的重力势能和末位置的重力势能，则得到：EK1+EP1=EK2+EP2，也就是初位置的机械能等于末位置的机械能，即机械能是守恒的。学习小组讨论机械能守恒的条件：教师引导学生思考：在推导中我们以物体做自由落体和斜面小车为例进行的，上述二种运动有什么相同和不同之处？从上述两种运动中，你能猜想一下：机械能在什么情况下守恒？在引导学生会回答认识，不同之处是物体运动受力不同，自由落体运动是只受重力作用，而斜面小车还受支持力作用。相同点是在上述两种运动中
9、物体只有重力做功，支持力不做功。教师再要求学生猜想并分析：机械能在什么情况下守恒？学生在猜想过程中教师提示：重力做功只会使动能与势能相互转化，机械能总量不变。除了重力之外其它力做功又会怎样呢？学生举例分析。例如，汽车加速上坡，子弹打进木块。前者合外力的功为正机械能增加，后者摩擦力做功机械能减少。最后教师总结：通过上述分析，我们得到：在只有重力做功，其它外力不做功或其它外力做功的代数和为零的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫机械能守恒定律。为了回答情景3和完善机械能守恒的条件教师演示并讨论：放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，在这个过程中，能量
10、是如何转化的？类比地，你能得到在这个过程中机械能守恒的条件吗？引导学生认识在小球被弹簧弹出的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。这样就得到机械能守恒的条件：物体在只有重力和弹簧的弹力作用下，势能和动能相互转化，机械能保持不变。学生讨论得出能量转化和守恒定律教师指导学生阅读教材，得到能量转化和守恒定律联系实际生活中的例子，熟悉并应用能量转化和守恒定律【巩固练习】（2个课时）（一）机械能守恒条件的判断例1下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是（）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的机械能可能守恒C.
11、合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D.只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒解析：A.做匀速直线运动的物体，除了重力做功外，可能还有其他力做功，如降落伞在空中匀速下降时，除了重力做功外，空气阻力也对降落伞做功，所以机械能不守恒，不选.B.做匀变速直线运动的物体可能只受重力且只有重力做功，如自由落体运动，物体机械能守恒，应选.C.如降落伞在空中匀速下降时合外力为零，合外力对物体做功为零，除重力做功外，空气阻力也做功，所以机械能不守恒，不选.D.符合机械能守恒的条件，应选.可见，对物体进行受力分析，确定各力做功情况是判定机械能是否守恒的一般程序.例2如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜
12、面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是（）A.物体的重力势能减少，动能增大B.物体的重力势能完全转化为物体的动能C.物体的机械能减少D.物体和斜面体组成的系统机械能守恒解析：由于斜面体放在光滑斜面上，当物体沿斜面下滑时，物体实际位移方向和物体所受支持力的方向不垂直，所以支持力对物体做了功（负功），物体的机械能不守恒，物体的机械能减少了，物体对斜面体的压力对斜面体做了功（正功），斜面体的机械能增加了，斜面体的机械能也不守恒.对物体和斜面体组成的系统，斜面体和物体之间的弹力是内力，对系统做功的代数和为零，即不消耗机械能.在物体和斜面体的运动过程中只有重力做功，所以系统的机
13、械能守恒.物体在下滑过程中重力势能减少，一部分转化为物体的动能，另一部分则转化为斜面体的动能.所以本题选ACD.（二）机械能守恒定律的应用例3 一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下（如图），斜面高1 m，长2 m.不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？物体沿光滑斜面下滑时机械能守恒分析：斜面是光滑的，不计摩擦，又不计空气阻力，物体所受的力有重力和斜面的支持力，支持力与物体的运动方向垂直，不做功.物体在下滑过程中只有重力做功，所以可用机械能守恒定律求解.解析：题中没有给出物体的质量，可设物体的质量为m.物体在开始下滑到达斜面底端时的速度为v,则有Ep2=0, ,末状态的机械能.此时，Ep1
14、=mgh，Ek1=0，初状态的机械能Ek1Ep1=mgh.根据机械能守恒定律有Ek2+Ep2=Ek1+Ep1，所以.【方法引导】这个问题也可以应用牛顿第二定律和运动学公式求解，但是应用机械能守恒定律求解，在思路和步骤上比较简单.在这个例题中，如果把斜面换成光滑的曲面（如图），同样可以应用机械能守恒定律求解，要直接用牛顿第二定律求解，由于物体在斜面上所受的力是变力，处理起来就困难得多.物体沿光滑曲面下滑时机械能守恒例4把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆.摆长为L，最大偏角为.小球运动到最低位置时的速度是多大？分析：小球受两个力：重力和悬线的拉力.悬线的拉力始终垂直于小球的运动方向，不做功.小球在摆动过程中，只有重力做功，所以可用机械能守恒定律求解.解析：选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面.小球在最高点时为初状态，初状态的动能Ek10，重力势能Ep1=mg（L-Lcos），机械能Ek1Ep1=mg（L-Lcos）.小球在最低点时为末状态，末状态的动能,重力势能Ep2=0,末状态的机械能为.根据机械能守恒定律有Ek2+Ep2=Ek1+Ep1所以.【课堂小结】1.机械能的转化和守恒的实验探索2.机械能守恒定律：(1)推导(2)内容(3)条件3.能量转化和守恒定律【板书设计】【布置作业】完成课后作业P38的1、2、3、4、5、6.
