8.4 机械能守恒定律（教学设计）-【上好课】高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册）

第4节　机械能守恒定律 教学设计 备课人 学科 物理 课题 8.4机械能守恒定律 教学内容分析 从知识发展的线索来看，本节的教学内容是对前面几节内容的总结，也是对学习能量守恒定律所作的铺垫。本节内容将加深学生对功是能量转化的量度的理解，也为学生从能量角度处理力学问题提供了途径。 本节从伽利略斜面实验的讨论开始，在实验过程中分析变化量与不变量，在此基础上讨论动能与势能的相互转化。然后推理出机械能守恒定律将推理过程与对机械能守恒条件的深入理解结合起来。 学情分析 学生已经在初中学习过有关机械能的概念，在此基础学习机械能守恒定律学生比较容易理解，但守恒思想的概念，规律，抽象性强，学生真正掌握和灵活运用还是有一定的困难。 教学目标 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.能推导机械能守恒定律表达式。 3.会判断系统机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题。 教学 重难点 1.会判断系统机械能是否守恒（重点） 2.能运用机械能守恒定律解决有关问题（重点难点） 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 思考与讨论： 伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？ 学生分析讨论分享 引入新课，为机械能守恒做铺垫 讲授新课 一、追寻守恒量 讨论与计算：若A、B斜面光滑，通过计算证明h和h’是否相等？ 实验表明：斜面上的小球在运动过程中好像“记得”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。 二、动能和势能的相互转化 思考与讨论： (1)在以下体育比赛中，哪些能量之间发生了转化? (2)由A到B过程中，能量如何转化? 机械能的定义及分类： 动能 势能 物体由于运动而具有的能叫做动能： Ek=mv2/2 相互作用的物体凭借其位置而具有的能叫做势能 重力势能：EP＝mgh 弹性势能：Ep=kx2/2 物体的动能和势能之和称为物体的机械能，用E表示。E= Ek+ EP 注意:势能具有相对性，所以机械能也具有相对性，求机械能时应先规定零势能面. 思考与讨论： 一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏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。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能？   三、机械能守恒定律 思考与讨论： (1)机械能的转化是通过做功来实现，试分析以下过程中什么力做了功？ (2)动能与势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢？ 情况一： 一个物体沿着光滑的曲面滑下，在A点时动能为Ek1，重力势能为Ep1 ；在B点时动能为Ek2，重力势能为Ep2 。试判断物体在A点的机械能E1和在B点的机械能E2的关系。 结论：只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化，总的机械能守恒。 思考与讨论： 在图中，如果物体从位置B沿光滑曲面上升到位置A，重力做负功，这种情况下上述的关系是否成立？ 情况二： 如图，光滑小球套在水平杆上运动，C为原长处，从A到B过程中分析能量的变化，判定弹簧和小球系统机械能是否守恒。 结论：只有系统内弹力做功时，只发生动能和弹性势能的相互转化，总的机械能守恒。 机械能守恒定律： 1.内容：在只有重力和弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 2.条件：（1）系统内只有重力（或弹力）做功； （2）只发生动能和势能间的相互转化。 3.表达式： ① EP2+EK2=EP1+EK1 （E2= E1）② △EK增＝△EP减或△EK减＝△EP增 4.守恒的判断方法 (1)做功分析法(常用于单个物体) (2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统) 【例题】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θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大小是多少？ 四、课堂练习 学生计算 学生识记记录 学生分析讨论 学生识记记录 学生分析讨论 学生定性分析 学生计算 学生计算 学生识记记录 学生识记记录 学生计算 学生练习 通过计算找到不变量 结果分析总结，得出能量的概念 引导学生分析各种能量的转化 明确机械能的定义及分类 明确各种能量变化的大小及转化 为机械能守恒定律做铺垫 (1) 通过实例分析明确机械能守恒的条件 (2) 明确重力势能和动能转化过程中初末状态的定量关