8.4 机械能守恒定律 教学设计-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.4《机械能守恒定律》教学设计 【教材分析】 《机械能守恒定律》选自高中物理新人教版必修 2第八章第 4节，本节课的主要内容是动势能的相互转化及机械能守恒定律的推导和应用。从知识发展的线索来看，本节内容既是对前面几节内容的总结，也是对能量守恒定律的铺垫，可为今后学习动量守恒、电荷守恒打下基础，因此有着举足轻重的地位。本节内容从理论推导过程中，强化了学生对动能定理的进一步理解；从科学思维上看，它符合由特殊到一般，再到特殊的认识规律，并在探究、推理过程中注重学生演绎推理能力，分析归纳能力和探索发现能力的培养及发展。 【学习目标】 1.知道机械能的概念，理解物体的动能和势能可以相互转化。 2. 识记机械能守恒定律的内容；知道机械能守恒条件并会判断。 3. 知掌握研究物理过程的方法：提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→应用并领悟物理规律； 4. 学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象。 【学习重点】 1. 掌握机械能守恒定律的推导； 2. 认识并理解机械能守恒定律的内容 【学习难点】 1．理解机械能守恒定律的条件； 2. 学会探究机械能守恒定律的方法。 【教学过程】 一.引入新课 如图，取一条细线，下端拴一个小球。将小球拉离平衡位置恰好至鼻尖，由静止释放小球。体会：当球摆回来时，你有什么感觉？ 二、进行新课 【实验 1】把一个小球用细线悬挂起来，做成一个摆（这就是荡秋千的理想模型），把小球拉到一定高度的 A点，然后放开。小球在摆动过程中。 【思考 1】小球的最后运动状态是？ 【思考 2】若不计空气阻力，小球在左右两侧位置离水平面的高度相等吗？ 【实验 2】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，能否达到跟 A点相同的高度？ 结论：这一事实说明某个量是守恒的，在物理学上我们把这个量叫作能量或能。任务二、动能与势能的相互转化 1、观察实验现象，分析下列问题 实验名称 动能如何变化 势能如何变化 受什么力 什么力做功 自由落体运动 摆球 A到 O 摆球 O到 C 过山车上行 弹簧振子 2、生活中有许多动能和势能相互转化的实例，请同学们举例 3、讨论交流下面问题： （1）物体运动过程中，动能的变化是由什么引起的？ （2）重力或者弹力做功会引起什么能量的变化？ （3）动能和势能一直都在变化，它们是否满足一个守恒量呢？ 4、小结:（1） 机械能定义：表达式：单位：标量： （2）通过做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。 任务三、机械能守恒定律 (一)情景：小球在光滑曲面上运动，取其中的 AB两点，由 A点下滑到 B点。假设：小球在 A点的高度为h1，速度是v1。下落到 B点时的高度为h2，速度为v2。根据要求自主完成下列问题：1、小球运动过程中受哪些力？有什么力做功？ 2、由动能定理可得 AB两点的动能关系： 3、A到 B的过程中重力做功与重力势能的关系： 4、由上面两式可得出什么等式？ 5、把 4的等式移项可得出什么结论？ (二）分析以下三种情况，填写表格，思考并讨论什么条件下机械能守恒？ 自由落体 光滑斜面(曲面）上 弹簧与小球在光滑水平面内的运动 粗糙斜面上 受力情况 有哪些力做功 机械能是否守恒 （三）由上面分析总结：机械能守恒定律 1、内容：在只有做功的物体内，和可以相互转化，而总的保持不变。 2、交流讨论： (1)机械能守恒的研究对象是什么？ (2)机械能守恒的条件是什么? (3)机械能守恒的表达式： 3、熟记械能守恒定律任务 四、机械能守恒定律的应用 例一、在下面列举的各个实例中（除 A外都不计空气阻力），哪些过程中机械能是守恒的？说明理由。 A、跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落。 B、抛出的标枪在空中运动 C、拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升 D、在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来 例二、 一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在粘性较大的液体中由静止开始下落，它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方， （1）分析小球在下落过程中受力情况及各力做功情况并判断两种情形小球机械能是否守恒 （2）分析两种情形下有几种形式能及小球的能量转化 《机械能守恒定律》测评练习 1、质量为 2kg 的小球在距地面 10m 的高处以 10m/s 的速度抛出。请分别以地面为参考面和抛出点处的水平面为零参考面，求出此刻小球的机械能（g=10m/s2） 2、在下面列举的各个实例中（除 A 外都不计空气阻力），哪些过程中机械能是守恒的？说明理由。 A、跳伞运动员带着张开的降落伞在