机械能守恒定律教学设计

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1、机械能守恒定律使用教材：高级中学课本《物理》第三册（选修），人民教育出版社教学目标：１、学习机械能守恒定律及掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。２、学习从功和能的角度分析、处理问题的方法，提高运用知识综合分析、解决问题的能力。教学重点：掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能。教学难点：１、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。２、正确选用机械能守恒定律解决问题。同时让学生认识到从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一。教　　具：演示物体在运

2、动中动能与势能相互转化用器材：单摆、弹簧振子及多媒体电脑课件。教　　学　　过　　程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　说　　明教学激发：观看实验：依次演示单摆和弹簧振子，提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。小结：物体运动过程中，随动能增大，物体的势能减小；反之，随动能减小，物体的势能增大。复习提问：上述运动过程中，物体的机械能是否变化呢？（见演示课件）一、新课教学：在观察演示实验的基础上，我们从理论上分析物体动能与势能相互转化的情况。先考虑只有重力对物体做功的理想情况。１、只有重力对物体做功

3、时物体的机械能问题：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h１处速度为v１，下落至高度h2处速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化情况。分析：根据动能定理，有：下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有：WG=mgh1－mgh2由以上两式可以得到小结：下落过程中，物体重力势能转化为动能，此过程中物体的机械能总量不变。问题：上述结论是否具有普遍意义呢？请同学们进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。明确：可以证明，在只有重力做功的情况下，物体

4、动能和势能可以相互转化，而机械能总量保持不变。建立具体情景，学生有了思维的依托，在此基础上，进行知识的正向迁移，并为学生的猜想提供了依据，激励起学生的学习兴趣和求知欲，引导学生回答物体运动中动能、势能变化情况，并作小结。引导学生思考分析并推导(让学生独立推导此定律，突出学生的主体地位，不仅能提高学生的推理能力，而且也能使学生体会到成功的乐趣)引导学生分析式子所反映的物理意义，并小结问题：在只有弹簧弹力做功时，物体的机械能是否变化呢？２、弹簧和物体组成的系统的机械能以弹簧振子为例，简要分析系统势能与动能的转化。明确：

5、进一步定量研究可以证明，在只有弹簧弹力做功条件下，物体的动能与势能可以相互转化，物体的机械能总量不变。综上所述，可以得到如下结论：３、机械能守恒定律（两种表述方法）：①在只有重力和弹力（弹簧）做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。②如果没有摩擦和介质阻力，物体只发生动能和重力势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。４、机械能守恒定律的应用：解题步骤：①明确研究对象和它的运动过程。②分析研究对象的受力情况，判断机械能是否守恒。③确定对象运动的起始和终了状态，选定

6、零势能参考平面，确定物体在始、末两状态的机械能④选定一种表达式，统一单位，列式求解。机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”就包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球共有的，另外小球的动能中用到的v，也是相对于地面的速度。当研究对象只有一个物体时（地球自然包括在内），往往用是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒；当研究对象有多个物体在内时，往往用是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。各种不同的表达式：①；既；②；　；　。用①时，需要规定重力势能的参考平面；用②

7、时则不必规定重力势能的参考平面，因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系。尤其是用ΔＥ增＝ΔＥ减，只要把增加的机械能和减少的机械能都写出来，方程自然就列出来了。例１、质量为m小球从一定高处自由落下，落到直立的下端固定的弹簧上，请分析系统的能量转化关系。（见演示课件）问题：①系统中涉及几种形式的能量？②那些力对小球作了功？③机械能守恒吗？④球运动过程中能量转化情况？　　分析：找小球的平衡位置O点，取O点的重力势能为零，在O点弹簧已有一定的压缩，弹性势能不为零，小球在往复运动过程中，经过平衡位置O点时速度最大，所以

8、小球经过平衡位置Ｏ未讲振动，不必给出弹簧振子名称，只需讲清系统特点即可。学习机械能守恒定律，要能应用它分析、解决问题。下面我们通过具体问题的分析来学习机械能守恒定律的应用。在具体问题分析过程中，一方面要学习应用机械能守恒定律解决问题的方法，另一方面通过问题分析加深对机械能守恒定律的理解与认识。引导学生思考分析动能，重力势能、弹性势能；只有重力和弹簧弹力做功；