《第3節(jié)能量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(福建省縣級優(yōu)課)-物理教案

機械能守恒定律教案葉麗香高一（9）班2018.03.19一、教學(xué)目標知識與技能知道什么是機械能，理解物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；理解機械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件；會判斷具體問題中機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律分析實際問題。過程與方法學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象分析、推導(dǎo)機械能守恒定律及適用條件的研究方法；初步掌握運用能量轉(zhuǎn)化和守恒來解釋物理現(xiàn)象及分析問題的方法；3、情感、態(tài)度與價值目標體會科學(xué)探究中的守恒思想，養(yǎng)成探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，領(lǐng)悟機械能守恒規(guī)律解決問題的優(yōu)點，形成科學(xué)價值觀。二、教學(xué)重難點1、教學(xué)重點機械能定律的探究、推導(dǎo)與建立，以及機械能守恒定律含義的理解；機械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件；會判斷具體問題中機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律分析實際問題。2、教學(xué)難點機械能守恒定律的適用條件以及理解機械能守恒定律；能正確分析物體系統(tǒng)內(nèi)所具有的機械能，能判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒。三、教學(xué)器材細線、小球、多媒體教學(xué)過程（一）引入新課碰鼻實驗：把懸掛小球拉至鼻尖由靜止釋放，實驗者立于原位置不動，小球來回擺動，學(xué)生觀察者怕小球碰壞了鼻子，可事實是小球碰不得鼻尖。（提出疑問，引入新課，引導(dǎo)學(xué)生回憶本章學(xué)習(xí)過哪些形式的能量，重力勢能、彈性勢能、動能）一、機械能機械能：動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）統(tǒng)稱為機械能表達式：機械能是標量，具有相對性。先選取參考平面才能確定機械能（一般選地面或整個系統(tǒng)的最低點所在平面為參考平面）。（二）新課教學(xué)過渡：在很多情況下物體的動能、重力勢能及彈性勢能之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。研究擺動的小球在運動過程中存在哪些形式的能量轉(zhuǎn)化？（重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化）過山車運動的過程中存在著哪些能量的轉(zhuǎn)化？（重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化）結(jié)合能量轉(zhuǎn)化的觀點，談?wù)剰椆Φ墓ぷ髟?？（彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能）[自主探究]分析下列幾種情況中動能，重力勢能，彈性勢能之間如何轉(zhuǎn)化？物體做自由落體運動過程中；（重力勢能轉(zhuǎn)化為動能）物體做豎直上拋運動過程中；（動能轉(zhuǎn)化為重力勢能）拉弓射箭過程中；（彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能）小球沿光滑的曲面下滑的過程中。（重力勢能轉(zhuǎn)為動能）【導(dǎo)入】提出動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中是否守恒的問題。過渡：通過上面實例的分析，發(fā)現(xiàn)各種形式的能量之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，且在轉(zhuǎn)化的過程當一種形式的能量增加時另外一種形式的能量減少，如小球沿光滑的曲線下滑的過程中，小球的動能增加而小球的重力勢能在減少。那么在整個小球的機械能如何變化？增加還是減少？我們就以小球沿光滑的曲線下滑為例分析，在小球沿光滑的曲線下滑的過程中機械能是如何變化的？二、機械能守恒定律機械能守恒定律的推導(dǎo)[自主探究]小球沿光滑的曲面下滑的過程中，經(jīng)過某高度為的點時速度為，到經(jīng)過某高度為的點時速度為，試分析在運動過程中小球受到什么力？有哪些力做功？并寫出在點時機械能和在點時機械能,由動能定理、重力做功和重力勢能的關(guān)系探究和的關(guān)系。（為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識獨立推導(dǎo)出機械能守恒定律，讓學(xué)生親歷知識獲得的過程。教師巡視指導(dǎo)，及時解決學(xué)生可能遇到的困難）A點的機械能：B點的機械能：由動能定理得：由重力做功與重力勢能變化的關(guān)系得：由以上兩式可以得到：即即結(jié)論：在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，物體的動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。同樣可以證明，在只有彈簧彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。2、機械能守恒定律內(nèi)容：在只有重力或彈簧彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。表達式：（需選取參考平面）機械能守恒的條件：只有重力或彈簧彈力做功。三、機械能守恒定律的應(yīng)用案例分析1：用繩子把一個小球懸掛起來，把小球拿近自己的鼻子，穩(wěn)定后松手，頭不要動，鐵鎖向前擺去，擺回來時不會碰到你的鼻子，為什么？解析：上述實驗中，釋放小球后，若忽略空氣阻力，只有重力做功，機械能守恒，應(yīng)該擺到等高處，不會碰到鼻子。但事實是有空氣阻力，除重力做功以外，空氣阻力做負功，使機械能減少，小球根本回不到等高處，當然不會碰到鼻子。案例分析2：下列物理過程中機械能守恒嗎？物體沿粗糙的斜面勻速下滑；（不守恒）跳傘運動員在空中勻速下降；（不守恒）用手加速向上托起一本書；（不守恒）做自由落體運動的小球；（守恒）不計空氣阻力，將物體以一定的初速度豎直向上拋出；（守恒）V0案例分析3：如圖所示，在高為H的水平臺面上的A點，一個質(zhì)量為m的小球以初速度被拋出，不計空氣阻力，求它到達離平臺距離為h的B點時速度的大小。V0分析：研究過程為拋出后由A運動到B，不計空氣阻力作用，只有重力做功，故機械能守恒。解：以地面為參考平面由機械能守恒定律得：由上式解得：方法歸納：應(yīng)用機械能守恒定律解決問題的一般步驟確定研究對象,明確運動過程；受力分析及分析各力做功情況，判斷機械能是否守恒；選取參考平面，確定初末狀態(tài)及其機械能；根據(jù)機械能守恒定律列方程，統(tǒng)一單