优秀教案系列
第4节机械能守恒定律
教学分析
教学分析
教学目标
1.知道机械能的各种形式。
2.能够分析动能与势能(包括弹性势能)之间的相互转化问题。
3.理解机械能守恒定律及其适用条件。
4.会判断机械能是否守恒,能运用机械能守恒定律解决有关问题。
5.经历实验探究和理论探究机械能守恒定律的过程,初步学会从能量和守恒的观点来解释物理现象,分析问题。
教学重难点
重点: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。
难点:从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。
教学方法
教师启发引导教学与探究法相结合,并辅以实验、讲授、讨论、归纳法等。
课时安排
2课时
教学准备
多媒体辅助教学设备、学案、单摆、DIS系统等
教学
教学设计
教学环节
教学过程
设计意图
评价维度
一、引入新课
[复习引入]前面我们学习了重力势能、弹性势能和动能,它们分别有怎样的特点?分别与做功有怎样的关系?
[教师总结]板书呈现课题,配合课件使用,引导学生进入本课的学习过程,明确本课的基本教学目标。
[情境展示]
[提出问题]图片中展示的各种运动过程,是什么力做功?有哪些能量参与了转化?
[学生回答]前两幅图展示了重力做功,重力势能和动能相互转化;后两幅图展示了重力和弹力做功,重力势能、弹性势能和动能相互转化。
[教师总结]1.机械能概念:物体的动能和势能统称为物体的机械能。机械能包括动能、重力势能和弹性势能。通过做功,机械能可以从一种形式转化为另一种形式。
2.计算公式:E=Ek+Ep
3.机械能是标量。
4.具有相对性(需要设定参考平面)。
通过复习,为本节课提供知识储备,激发学生的求知欲,进入新课学习。
通过师生问答促进学生思考,渐入学习主题。
能否熟练表述几种能量的特点及其与做功的关系。
能否理解具体情境中几种能量之间的转化关系。
二、实验探
究——追
寻守恒量
[实验展示]钢球用细线悬起,请一个同学靠近将钢球拉至同学鼻子处释放,摆回时,观察钢球所能达到的高度。将小钢球换成塑料球再做,观察现象。
[提出问题]你观察到了什么?
[学生回答]用钢球进行实验时,钢球所能达到的高度与初始位置基本相同,因而碰不到该同学的鼻子。用塑料球进行实验时,塑料球很快会停下来,分析原因是受到空气阻力的作用。
[提出问题]钢球所能达到的高度与初始高度基本相同,说明什么问题?
[学生回答]动能与势能之间的转化可能存在某种定量的关系,某种“东西”在钢球运动过程中是不变的。
[师生对话]接下来我们就通过DIS系统用摆球法来进行定量研究。
[学生实验]学生实验操作,分析表格数据,得出结论:小球在摆动过程中机械能保持不变,即守恒。
通过实验展示,感性认识机械能的守恒,体验生活中物理的无处不在。通过学生实验,定量探究机械能是否守恒,并熟悉用DIS系统进行实验。
对探究问题进行观察、分析和推理,获得结论并作出解释;通过实验探究认识物理问题。
教学环节
教学过程
设计意图
评价维度
三、理论推导
[科学推理与论证]刚才我们通过实验探究对物体的机械能守恒有了感性的认识,下面我们通过动能与重力势能的相互转化进行理论分析。我们讨论物体沿光滑曲面滑下的情形,此情形下物体受到重力和曲面支持力的作用,因为支持力方向时刻与运动方向垂直,支持力不做功,只有重力做功。请同学们做出推导。
[学生推导]根据动能定理得
WG=1
又根据重力做功与重力势能的关系WG=-ΔEp,得
WG=mgh1-mgh2
由以上两式可得
12mv2
增加的动能等于减少的重力势能
移项得
12mv22+mgh2
结论:物体在B处的机械能等于在A处的机械能。在只有重力做功的系统内,动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。
用理论方法推导机械能守恒定律,培养科学推力与论证素养。
对问题进行计算、分析和推理,获得结论并作出解释;使用证据证明物理结论,采用不同方式分析解决物理问题。
四、规律深化
[思考与讨论]如图所示,若只有系统内弹力做功,又能得到什么结论呢?
[学生回答]在只有弹力做功的系统内,动能与弹性势能互相转化时总的机械能保持不变。
[教师总结]1.内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。这叫作机械能守恒定律。
2.条件:系统内只有重力或弹力做功,或者只发生动能和势能间的相互转化。
3.表达式:①初状态的动能和势能之和等于末状态的动能和势能之和,即Ep1+Ek1=Ep2+Ek2。
②动能(或势能)的增加量等于势能(或动能)的减少量,即ΔEp=-