物理必修 第二册4 机械能守恒定律教学设计及反思

这是一份物理必修 第二册4 机械能守恒定律教学设计及反思，共4页。教案主要包含了教学目标，机械能守恒定律等内容，欢迎下载使用。
一、教学目标
1.知识与技能（1）知道什么是机械能，知道动能和势能之间可以发生相互转化；
（2）掌握机械能守恒定律的内容、表达式及其推导过程；
（3）在具体问题中，能判断机械能是否守恒，并利用机械能守恒分析、解决相关问题，并
领会机械能守恒定律解决问题的优越性;
（4）学会机械能守恒定律在生活中的简单应用
2.过程和方法
（1）学会在具体问题中判定机械能是否守恒；
（2）初步学会利用机械能守恒定律来解释物理现象和分析问题。
3。情感态度和价值观
（1）通过在几种运动情境的研究中建立机械能守恒定律，增强严谨的科学态度，掌握科学本质；
（2）通过一系列实验探究，使学生树立科学观点、能量观念，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题；
（3）在运用机械能守恒定律解决实际问题的过程中，体会学有所得的快乐，并感悟物理与社会生活的紧密联系，增强学习物理的乐趣。
教学重难点
教学重点
1.掌握机械能守恒定律的内容、表达式及其条件；
2.能在具体问题中判断机械能是否守恒，并能利用机械能守恒定律解决实际问题。
教学难点
在具体问题中判断研究对象机械能是否守恒，并能利用机械能守恒定律解决实际问题。
教学过程
（一）引入新课（以视频引入新课）
以“快乐大本营萧敬腾”视频引入新课：提出问题为什么他敢以生命危险做这件事，其中蕴含什么样的物理规律？引出新课“机械能守恒定律”
（二）实验探究
探究实验1：使小物体从某一高度释放，让小物体摆动，通过实验观察，小物体摆到最高处时的位置有何特点？
（1）将该实验简化，如图所示。在从A到O过程中任选一位置B,从A到B过程中，物体能量如何转化？
师：物体重力势能完全转化为动能吗？如何判断重力势能完全转化为动能？
师：重力势能的减少量EPA-EPB和动能的增加量EkB- EkA如何计算？
师：根据以上分析，重力势能完全转化为动能吗？
师：物体重力势能完全转化为动能的条件是什么？
师：将关系式EPA-EPB=EkB-EkA变形，有EPA+ EkA=EkB+EPB。
即A位置和B位置处的动能和重力势能之和相等。B位置是A到O过程中任选一位置，因此，在A到O过程中，只有重力做功的条件下，动能和重力势能之和保持不变。
在物理学中，把物体的势能和动能统称为机械能。即在该过程中，机械能保持不变。
师：从O到C过程中，物体机械能还是否能保持不变？类比A到O的运动过程分析，请同
学们分组讨论。(提示：在O到C过程中任选一位置D，研究O和D的机械能是否相等)
思考：从O到C程中（不计阻力），物体机械能还是否能保持不变？
类比A到O的运动过程分析，请同学们分组讨论并写在相应的区域。
(提示：在O到C过程中任选一位置D，研究O和D的机械能是否相等)

生：在O到C过程中选任意位置D,在O到D过程中，只有重力做功情况下，
∆Ek=WG= EkD-EkO且EPO-EPD=WG。
联立有EPO+ EkO= EkD+EPD。
由于位置D是即在O到C程中选任意位置，即在O到C过程中，机械能保持不变。
利用DISlab研究机械能守恒定律仪器
师：因此，可以总结出，在整个运动过程中，只有重力做功的情况下，动能和重力势能相互转化，而重力势能和动能之和保持不变，即机械能保持不变。
重力势能和动能组成的机械能保持不变，与之类比，那么在只有弹力做功情况下，弹性势能和动能组成的机械能是否遵循同样的规律呢？
探究科学2：使水平弹簧振子振动，观察振动过程。弹簧振子在最远处时位置有何特点？
DISlab弹簧振子演示实验类比重力做功情况下的分析过程，试分析弹性势能和动能组成的机械能是否不变？
思考：类比重力做功情况下的分析过程，分组讨论系统物体弹性势能和动能组成的机械能是否不变？

小组讨论，找学生讲解WF= EK2-EK1又WF= EP1-EP2=EK2-EK1 则EP1+EK1=EP2+EK2
因此在只有弹力做功时，弹性势能和动能组成的机械能不变。
（三） 通过以上分析可知，在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。机械能守恒定律是能量守恒定律的特殊体现。
板书：二、机械能守恒定律
1.内容：学生朗读内容
说明：动能和重力势能的转化是物体与地球组成的系统机械能守恒；动能与弹性势能的转化是指物体与弹簧组成的系统机械能守恒。通常说某物体的机械能守恒是一种简化不严格的说法。
2.机械能守恒条件：只有重力或弹力做功。
(1)只有重力和系统内弹力作用，没有其他力作用。
(2)有重力、弹力以外的力作用但这些力不做功。
(3)有重力、弹力以外的力做功，但这些力做功的代数和为零。
例1. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )

A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒
B．乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒
C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B系统机械能守恒
D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
3.表达式：
(1)从守恒的角度：系统的初、末两状态机械能守恒，即：
EP1+EK1=EP2+EK2或E1=E2 需规定参考平面
(2)从转化的角度：系统动能增加等于势能的减少，
∆Ek=-∆Ep
不需要规定参考平面。
(3)从转移的角度：系统由两个物体构成时，A的机械能的增量等于B的机械能的减少量Δ EA=−ΔEB
不需要规定参考平面。
利用机械能守恒解释现象：解释萧敬腾为什么敢做这个实验，
（四）
例题2、把质量为m=0.5kg的石块从h=10m高处以倾角30°斜向上方抛出，初速度v1=5m/s ，不计空气阻力，石块落地时的速度是多大？ g取10 m/s2

课堂练习：
总结：
请同学们举例说明生活中有哪些机械能守恒的事例?
（五）作业：学案练习题
课本习题与练习：1、2、3、4
板书设计
机械能守恒定律
一、机械能：
二、机械能守恒定律 1.内容：
2.机械能守恒条件：只有重力或弹力做功。
3.表达式：
(1)EP1+EK1=EP2+EK2或E1=E2 (2)∆Ek=-∆Ep (3)Δ EA=−ΔEB