8.4机械能守恒定律 教学设计-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

机械能守恒定律 教学目标 ： 1.通过机械能守恒定律的学习，初步建立能量观念、体会守恒思想。 2.会用能量观念分析具体实例中动能与势能之间的相互转化。 3.理解机械能守恒定律的推导过程。 4.会从做功的角度判断机械能是否守恒，能应用机械能守恒定律解决有关问题，体会利用机械能守恒定律解决问题的便利性。 重点、难点： 重点：会用能量观念分析具体实例中动能与势能之间的相互转化。 难点：（1）机械能守恒定律的推导和运用机械能守恒分析相关问题。 （2） 守恒条件的判断和机械能守恒定律的理解 教学过程 一、引入新课 1.小游戏：把正确答案拖到相应的方框中 2. 实验：重锤从下巴处静止释放，体会机械能守恒的魅力。 2、 进行新课 （1） 追寻守恒量 前面学习过伽利略的理想斜面实验，现在换一个角度讨论。 实验现象：小球上升高度和下降高度相同，小球好像能“记住”自己的最大位置。 实验表明： 某种“东西”在小球运动过程中是“不变”的。 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）动能与势能的相互转化 1.重力势能与动能的相互转化 以单摆为例讨论：摆球从某一高度静止释放，观察小球摆动该过程中高度和速度的变化情况。 分析单摆摆动过程中动能和势能的变化情况： A à B， 高度 ，重力势能 ；速度 动能 ； ； B à C， 高度 ，重力势能 ；速度 动能 ； 。 结论: 物体的动能和重力势能可以相互转化。 问题1：动能与重力势能之间相互转化的原因是什么？ 重力做功 问题2：动能与重力势能的转化你还能举出哪些事例？ 2.弹性势能与动能的相互转化 以弹簧振子为例讨论：把滑块拉到B点从静止释放，观察滑块运动过程中弹簧形变量和速度的变化情况。 分析小球和弹簧组成的系统中动能和势能的变化情况： BàO，弹性势能 动能 ； OàA，弹性势能 动能 ； AàO，弹性势能 动能 ； OàB，弹性势能 动能 ； 结论: 物体的动能和弹性势能可以相互转化。 问题3：动能与弹性势能之间相互转化的原因是什么？ 弹力做功 问题4：动能与弹性势能的转化你还能举出哪些事例？ 3. 机械能 （1） 定义：重力势能、弹性势能和动能的统称。 （2） 表达式：E=EK+EP （3） 标量，只有大小没有方向 （4） 相对性，与零势能面的选择有关 通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。 （三）机械能守恒定律 问题5：动能与势能的相互转化是否存在某种定量关系呢？ 情景1：一个物体沿着光滑的曲面滑下，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计空气阻力，取地面为参考平面。 小组讨论： 1.小球在A点的势能、动能和机械能 2.小球在B点的势能、动能和机械能 3.根据动能定理，推导A、B两点机械能关系 4.若存在恒定阻力f，推导A、B两点机械能关系 在只有重力做功的情况下，动能和重力势能相互转化时，总的机械能总量保持不变。 情景2：光滑的水平面上，放开被压缩的弹簧，可以把小球弹出去 这时弹簧弹力做功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能 同理可以证明：在只有弹簧弹力做功的物体和弹簧系统内，动能和弹性势能相互转化，且机械能的总量保持不变。 机械能守恒定律 1. 内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。 2. 守恒条件：物体系统内只有重力或弹力做功 3. 表达式：E2=E1 三、课堂练习： 【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？ 应用机械能守恒定律解题的一般步骤： 1. 确定研究对象； 2. 对研究对象进行正确的受力分析； 3. 判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件； 4. 恰当选取零势能参考平面，并确定研究对象在初、末状态时的机械能； 5. 根据机械能守恒定律列出方程求解。 四、课堂总结 1. 机械能 （1）定义：重力势能、弹性势能和动能的统称。 （2）表达式：E=EK+EP （3）标量，只有大小没有方向 （4）相对性，与零势能面的选择有关 2. 机械能守恒定律 （1）内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。 （2）守恒条件：物体系统内只有重力或弹力做功 （3）表达式：E2=E1 五、板书设计 8.4机械能守恒定律 1. 机械能 2. 机械能守恒定律 （1）内容： （2）守恒条件：物体系统内只有重力或弹力做功 （3）表达式：E2=E1 六、作业： 1.完成评测练习题. 2.推导动能和弹性势能相互转化的定量关系？ 学科网（北京）股份有限公司 $$