陜西省石泉縣高中物理 第4章 能量守恒與可持續(xù)發(fā)展 4.2 研究機械能守恒定律教案1 滬科版必修2.doc

4.2研究機械能守恒定律 課標(biāo)依據(jù) 通過實驗，驗證機械能守恒定律。理解機械能守恒定律。用機械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題。 教材分析 解決力學(xué)問題一般有三種方法，一是運用力對物體的瞬時作用效果——牛頓運動定律；二是運用力對物體的時間積累的作用效果——動量定律和動量守恒定律；三是運用力對物體的空間積累作用效果——動能定理和機械能守恒定律，根據(jù)題設(shè)條件提供的具體情況，選擇不同的方法，是本節(jié)教學(xué)的內(nèi)容之一． 學(xué)情分析 動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)公式是矢量式，要使運算簡便，可先定正方向，把矢量運算變?yōu)榇鷶?shù)運算，機械能守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)公式是標(biāo)量式，但要先選定零重力勢能面，才能列出具體的機械能守恒公式。 前一章節(jié)我們學(xué)習(xí)了動能定律，在引用好人原理上和機械能守恒上有很多的共同之處，在教學(xué)中要和動能定律聯(lián)系起來，并區(qū)別開。 三維目標(biāo) 知識與能力： 1、知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。 2、理解機械能守恒定律的內(nèi)容。 3、在具體問題中，能判定機械能是否守恒 過程與方法 1、學(xué)會在具體的問題中判這定物體的機械能是否守恒； 2、初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。 情感態(tài)度與價值觀 1、通過在幾種不同運動的研究基礎(chǔ)建立機械能守恒定律的過程，增強嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 2、通過自主推導(dǎo)、DIS實驗驗證機械能守恒的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性、能動性。 3、在運用機械能守恒定律解決實際問題的過程中，體驗學(xué)有所得的快樂，并感悟物理與社會生活的緊密聯(lián)系。 教學(xué)重難點 教學(xué)重點 1、理解機械能守恒定律的內(nèi)容。 2、在具體問題中能判定機械能是否守恒。 教學(xué)難點 1、得出機械能守恒定律得探究過程。 2、能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒。 教法 與 學(xué)法 探究法，練習(xí)法。 信息技術(shù)應(yīng)用分析 知識點 學(xué)習(xí)目標(biāo) 媒體內(nèi)容與形式 使用方式 媒體來源 課程導(dǎo)入 情感、態(tài)度與價值觀 PPT 教師播放 制作 機械能 知識與技能 過程與方法 PPT 探究 制作 機械能守恒 知識與技能 過程與方法 PPT 探究 制作 案例分析 知識與技能 情感、態(tài)度與價值觀 PPT 學(xué)生操作 制作 教 學(xué) 活 動 設(shè) 計 師生活動 設(shè)計意圖 批注 第一課時 導(dǎo)入新課 1、觀看視頻（過山車） 2、復(fù)習(xí)回顧 教師提問； ①本章中我們學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能？它們各是如何定義的？它們的表達(dá)式如何？ ②動能定理的內(nèi)容和表達(dá)式是什么？ 學(xué)生回答： ①本章我們學(xué)習(xí)了以下幾種能：動能、重力勢能、彈性勢能。 ②動能定理的內(nèi)容是：物體所受合外力所做的功等于物體動能的改變，即：Ｗ＝ＷＫ２－ＷＫ１。 講授新課 一.機械能：講述機械能的概念及其計算公式. 1.機械能概念：動能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機械能 2.計算公式：E＝EK+EP 3.機械能是標(biāo)量， 4.具有相對性（需要設(shè)定零勢能面） ◆過渡：在很多情況下物體的動能、勢能之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。 舉例說明并分析能量的轉(zhuǎn)化過程： 1豎直上拋的物體.在運動過程中能量的轉(zhuǎn)化過程. 提問： 2. 滑雪運動員能量的轉(zhuǎn)化過程.視頻演示 3. 撐桿跳運動員在起跳到落地的過程中能量的轉(zhuǎn)化過程.視頻演示 實例分析： 明珠線輕軌設(shè)計方案 ◆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)化過程當(dāng)一種形式的能量增加時另外一種形式的能量減少， 那么在整個過程小球的機械能如何變化？ 二.機械能守恒定律的推導(dǎo). 自主活動：“提桶會不會碰鼻” ◆過渡：動能和勢能的轉(zhuǎn)化是有規(guī)律的，下面我們用DIS實驗來研究一下。（實驗過程） 實驗結(jié)論：小球在擺動過程中機械能保持不變，既守恒。 ◆過渡：剛才通過實驗，我們對物體的機械能守恒有了感性的認(rèn)識，下面我們通過一個實例來驗證一下。 小組活動，參閱學(xué)案 實例分析：質(zhì)量為1Kg的物體作自由落體運動，高度足夠高，分組計算1s未、2s未、3s未、4s未的動能、重力勢能以及機械能并作比較（以開始下落點為參考平面，g=10m/s2） 第二課時 理論推導(dǎo)： h1 h2 A B v1 v2 如圖所示，一個質(zhì)量為m的物體自由下落，取任意兩點A，B，經(jīng)過A點時的高度為h1、速度為v1，下落到B點時的高度為h2，速度為v2， （1）.試寫出物體在A點時的機械能和在B點時的機械能. （2）.分析在此過程機械能是如何變化的。 2.引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)在此過程中機械能的變化情況 推導(dǎo)過程 ★板書： 解：（1）∵機械能等于物體的動能和勢能之和 ∴A點的機械能等于 B點的機械能等于 （2）證明EA=EB 由動能定理得： W合=WG= 又據(jù)重力做功得到： WG= 由分析可知，重力勢能的減少量等于物體動能的增加量，所以A、B兩點的機械能相等. 即： 由于A、B是任意兩點，所以可以得出如下結(jié)論：做自由落體運動的物體在下落過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，但總的機械能始終保持不變，即守恒. 機械能守恒定律的條件 提出問題： 在任何條件下機械能都守恒嗎？需不需要滿足一定的條件？ 分析擺球和自由落體的小球的受力情況和做功情況，得出條件：只有重力做功。 對只有重力做功的理解： a、物體只受重力，不受其他的力。 b、物體除重力外還受其他的力，但其他力不做功。 實例分析：下列情況機械能是否守恒 1．跳傘員利用降落傘在空中勻速下落 2．拋出的籃球在空中運動（不計阻力） 3．用繩拉著一個物體沿著光滑的斜面勻速上升 設(shè)置情境 復(fù)習(xí)回顧，順利推導(dǎo)機械能守恒定律奠定基礎(chǔ) 知道機械能的概念和表達(dá)式， 通過分析，強化不同形式之間的能之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 價值觀滲透：節(jié)約能源 在實踐中體驗與感悟物理知識，體會生活中物理無處不在 認(rèn)識DIS實驗是現(xiàn)代實驗研究的重要途徑 培養(yǎng)學(xué)生間合作精神，體會科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)、 分析在這兩種情況下機械能是否守恒，并歸納總結(jié)機械能守恒的條件 當(dāng)堂檢測 有效練習(xí) 1、如下圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在將彈簧壓縮到最短的整個過程中，下列關(guān)于能量的敘述中正確的是（ ） （A）重力勢能和動能之和總保持不變 （B）重力勢能和彈性勢能之和總保持不變 （C）動能和彈性勢能之和總保持不變 （D）重力勢能、彈性勢能和動能之和總保持不變 2、在利用電磁打點計時器驗證自由下落過程中機械能守恒的實驗中,電磁打點計時器是用來測量____的儀器,某學(xué)生在實驗時打出的紙帶如圖所示,其中O為重錘由靜止下落時打下的第一個點,A、B、C、D為選出的計數(shù)點，每相鄰兩點間都有一個點未畫出，用刻度尺測得各點到O點的距離都標(biāo)在紙帶上，實驗所在地重力加速度g=9.8m/s2，根據(jù)數(shù)據(jù)計算：打下C點時重錘的速度大小v= （填計算式）＝ （填數(shù)值）。重錘從O由靜止下落到打C點時的動能增加為 mJ，重力勢能的減力量為 mJ. 3、（1）用落體法驗證機械能守恒定律，下面哪些測量工具是必需的？( ) (A)天平 (B)彈簧秤 (C)刻度尺 (D)秒表 （2）圖是實驗中得到的一條紙帶。已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g＝9．80m／s2，測得所用重物的質(zhì)量為1．00kg，紙帶上第0、1兩點間距離接近2mm，A、B、C、D是連續(xù)打出的四個點，它們到O點的距離如圖所示，則由圖中數(shù)據(jù)可知，重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量小于________J，動能的增加量等于________J（取三位有效數(shù)字）。 動能增量小于重力勢能的減少量的原因主要是_________________________ ________________________________________________________________ 作業(yè)布置 1. 練習(xí)冊 2. 課時作業(yè) 板書設(shè)計 1.文字描述：在只受重力（或彈力）做功的情況下，物體的動能和重力勢能（或彈性勢能）相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變. 2.數(shù)學(xué)表達(dá)式： 3.機械能守恒的條件：只有重力做功 a、物體只受重力，不受其他的力。 b、物體除重力外還受其他的力，但其他力不做功。 教學(xué)反思 本節(jié)課，學(xué)習(xí)了機械能守恒定律，是高一物理最重要的定律之一，引用非常廣泛，在解決運動學(xué)相關(guān)問題時非常方便，所以是本冊教材最重要的一個人內(nèi)容，在教學(xué)中應(yīng)該加強練習(xí)，加深理解，否則在這一塊如果沒有理解透徹，那么在高三總復(fù)習(xí)乃至高考當(dāng)中就更加困難。我們平時的教學(xué)應(yīng)該立足于高三復(fù)習(xí)和高考，那樣才能為高三的復(fù)習(xí)打好基礎(chǔ)。 備注 1.主備教案的內(nèi)容全部用小四宋體字，二次備課的內(nèi)容中要刪除的內(nèi)容將字的顏色改為紅色（不要真刪除），自己添加的所有內(nèi)容用宋體藍(lán)色字。 2．命名格式要求：序號、章、節(jié)、名稱(課時)。如：【1】28.1銳角三角函數(shù)(1)。