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

8.4机械能守恒定律教案 【教学目标】 【物理观念】体现科学论证观念,通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律,体验验证 过程和物理学的研究方法 【科学思维】要明确实验原理,掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理,能 够进行实验误差的分析,深化对机械能守恒定律的理解。 【科学探究】通过学生的独立思考解决实验中遇到的问题,以及对实验数据的处理。 【科学态度与责任】使学生通过实验体会成功的乐趣与成就感,激发对物理世界的求知欲; 【教学重难点】 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。 【新课导入】 1:导入-实验激疑,提出猜想 (黑板上固定一个单摆;讲台前,从天花板垂一条绳子,绳子下端挂一个重球。) 麻省理工学院的一位年过花甲的美国教授,为了寻求这一规律,准备以生命为赌注来做一个实验。我现在 要邀请我们班最勇敢最有胆识的同学,和我一起来完成这个实验。请大家推荐一位勇士。 这是一个由重球组成的大型单摆,现在我把重球放在几乎挨近这位同学鼻子的地方然后静止释放,大家来 猜猜看,重球摆回来之后,会不会撞伤他的鼻子? (进行实验) 老师:同学们刚刚观察到了什么现象?摆动过程中,能量是怎么转化的?通过本节课所学习的内容揭示其 中的原理。 【新课讲解】 追寻守恒量 加利略曾研究过小球在斜面上的运动,如图示,发现无论斜面B比斜面A陆些还是缓些,小 球的速度最后总会在斜面上某点变为0,这点距斜面低端的高度高度与它出发时的高度基本相 同,如果忽略阻力和摩擦力,两个高度应该完全相同,不会低些也不会高些。 思考:在小球运动过程中,有哪些物理量是变化的?哪些是不变的 教师总结:小球每次好像“记得”自已的起始高度,到达另一边总要到达原来的高度,这说明 小球运动过程中动能和势能是相互转化的,转化中某个量是保持不变的。 小游戏,找一名同学上讲台,用一细线检一小球,将小球拉倒该同学鼻尖位置,释放,观察学 生的反映。 动能与势能的相互转化 动能和势能的相互转化 1. 动能和重力势能的转化 分析下落的果实、过山车、斜抛的物体等自然现象中机械 能之间是怎样转化的? 2. 动能和弹性势能的转化 。 C · - 弹策的一端固定在光滑横杆上一端,另一端与小球相连,让小球在水平的横杆上做往复运动 跳水运动员起跳 跳水运动员从起跳至落水全过程中,各种能是如何转化的? 教师总结:以上事例中,涉及到动能,重力势能和弹性势能。 3.机械能 (1定义:物理学中把物体由于做机械运动而具有的能称为机械能。物体的机械能是物体动能 和势能的和。 (2)说明:①机械能是标量②机械能的大小是相对的。(为什么?)③系统性 动能和势能可以通过重力或弹力做功,从一种形式转化为另一种形式,在转化过程中遵循怎样 的规律呢? 机械能守恒定律 机械能守恒定律 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。 B 教师: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:独立推导。 教师:巡视指导,及时解决学生可能遇到的困难。 推导的结果为: 也即E=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。 1. 机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势能可以相互转化,总的 机械能也保持不变。这就是机械能守恒定律。 2. 公式:E+E=E+E。 3. 条件:只有重力或者弹力做功。 )C 例题:把一个小球用细线悬挂起来,就成为一个摆,如图,摆长为/,最大摆角为, 小球运动 到最低位置时的速度是多大? 学生:学生在实物投影仪上讲解自己的解答, 并相 互讨论。 教师:帮助学生总结用机械能守恒定律解题的要点、步骤,体会应用机械能守恒定律解题的优 越性。 总结: 1. 机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间,用它来处理问题要比牛顿定律方便 2. 用机械能守恒定律解题,必须明确初末状态机械能,要分析机械能守恒的条件。 【板书】 8.4机械能守恒定律 [重力势能: E.=mgh 势能 机械能(E) 弹性势能 动能:E=1/2my’ 2、表达式:E=E+E 3、标量 4、相对性 二、机械能守恒定律 (1)内容 (2)条件 (3)表达