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1、2022年高中物理人教版必修2教案：第七章 機(jī)械能守恒定律 第8節(jié) 機(jī)械能守恒定律2 【課程標(biāo)準(zhǔn)分析】本節(jié)是規(guī)律教學(xué)課,在本章中處于核心地位,使前面各節(jié)內(nèi)容的綜合，同時(shí)又是下節(jié)能量守恒定律的基礎(chǔ)。根據(jù)新課標(biāo)的要求，這節(jié)課要讓學(xué)生掌握規(guī)律，同時(shí)還要引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，貫徹“學(xué)為主體，教為主導(dǎo)”的教學(xué)思想。主導(dǎo)作用表現(xiàn)在，組織課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；提供問(wèn)題背景，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；注意評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)，促進(jìn)積極思考，主動(dòng)獲取知識(shí)。主體作用體現(xiàn)在，學(xué)生通過(guò)對(duì)生活實(shí)例和物理實(shí)驗(yàn)的觀察，產(chǎn)生求知欲，主動(dòng)探究機(jī)械能守恒定律的規(guī)律；通過(guò)探究，提高學(xué)生的推理能力，形成科學(xué)的思維方法，并通過(guò)規(guī)律的應(yīng)用鞏固知識(shí)，逐

2、步掌握運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的思想來(lái)解釋物理現(xiàn)象，體會(huì)科學(xué)探究中的守恒思想。 【教材分析】本節(jié)內(nèi)容是本章的重點(diǎn)內(nèi)容，它既是對(duì)前面的幾節(jié)內(nèi)容的總結(jié)，也是對(duì)能量守恒定律的鋪墊。通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)功是能量轉(zhuǎn)化的量度會(huì)有更加深刻的理解，也對(duì)從不用角度處理力學(xué)問(wèn)題有了深刻的體會(huì)。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生不難掌握機(jī)械能守恒的內(nèi)容和表達(dá)式，但對(duì)具體問(wèn)題中機(jī)械能守恒條件是否滿足的判斷還有一定的困難。 【教法學(xué)法分析】機(jī)械能守恒定律的得出、含義、適用條件是本節(jié)的重點(diǎn)，教學(xué)中用演示實(shí)驗(yàn)法，使學(xué)生有身臨其境質(zhì)感，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)建立感知基礎(chǔ)；機(jī)械能守恒的適用條件是本節(jié)的難點(diǎn)，通過(guò)“啟發(fā)法、演示實(shí)驗(yàn)法、舉例法、歸納法

3、、演繹推導(dǎo)法”讓學(xué)生分析受力情況及物理情景，分析物體運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化時(shí)什么力做功。從感知認(rèn)識(shí)上升到理論，從而形成物理概念，通過(guò)理論推導(dǎo)得出物理規(guī)律；培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、歸納問(wèn)題的能力、和利用數(shù)學(xué)進(jìn)行演繹推導(dǎo)的能力。 【教學(xué)目標(biāo)】 知識(shí)與技能： 1.知道什么是機(jī)械能，知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。 2.理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件。 3.在具體問(wèn)題中，判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式 過(guò)程與方法： 1. 通過(guò)科學(xué)探究機(jī)械能的過(guò)程，對(duì)物理現(xiàn)象（動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化）的分析提出假設(shè)，再進(jìn)行理論推導(dǎo)的物理研究方法； 2. 經(jīng)歷歸納概括

4、“機(jī)械能守恒條件”的過(guò)程，體會(huì)歸納的思想方法； 情感態(tài)度價(jià)值觀： 1. 通過(guò)有趣的演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，體會(huì)科學(xué)的魅力 2. 通過(guò)機(jī)械能守恒定律，感悟自然界的守恒思想，體會(huì)自然的對(duì)稱美、自然美。 【重點(diǎn)】 1. 掌握機(jī)械能守恒定律的建立、推導(dǎo)過(guò)程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。 2. 在具體問(wèn)題中能判斷機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 【難點(diǎn)】 1. 從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒定律的條件。 2. 能正確判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷過(guò)程中機(jī)械能是否守恒。 【教學(xué)過(guò)程】 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 （一）引入（2min）：“碰鼻演示” 取一條1.5

5、米的細(xì)線，下端拴一個(gè)小球。請(qǐng)學(xué)生中的“勇敢者”上臺(tái)來(lái)配合實(shí)驗(yàn)。將小球拉離平衡位置恰好至該生的鼻尖，由靜止釋放小球。 1. 為什么小球最終沒(méi)有碰到這位同學(xué)的鼻子？ 其實(shí)小球是“注定”不會(huì)碰到我們同學(xué)的鼻子的，為什么呢？學(xué)了這節(jié)課我們就知道怎么專業(yè)的解釋這個(gè)現(xiàn)象了。 當(dāng)小球擺回來(lái)時(shí)，無(wú)論下面的觀察者還是講臺(tái)上的“勇敢者”都很害怕鐵球運(yùn)動(dòng)回來(lái)砸到他的鼻子。但是小球卻在鼻尖附近，戛然而止，參與者安然無(wú)恙。 學(xué)生自然會(huì)思考：為什么小球不會(huì)碰到鼻子？是不是與前面學(xué)過(guò)的動(dòng)能和勢(shì)能有關(guān)？ 以簡(jiǎn)單有趣的實(shí)驗(yàn)，引起學(xué)生探索新知的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。 （二）動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化(

6、5min) 1.（演示擺球擺動(dòng)）當(dāng)擺球向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 能轉(zhuǎn)化為 能；擺球向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 能轉(zhuǎn)化為 。 2. 弓箭手拉弓射箭過(guò)程 能 轉(zhuǎn)化為 能。 因此動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，其中 動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。 1.2.3.學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)并回答問(wèn)題。 （三）(16min)機(jī)械能守恒定律 1.(8min)(過(guò)渡)提問(wèn)：動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量關(guān)系呢？上述各運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否變化呢？ 下面以動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化為例，討論這個(gè)問(wèn)題。

7、 投影：如圖所示：物體沿光滑曲面滑下，在下滑過(guò)程中任意選取兩個(gè)位置A、B,以地面為參考平面，當(dāng)物體經(jīng)過(guò)位置A時(shí)的動(dòng)能為Ek1,重力勢(shì)能Ep1;經(jīng)過(guò)位置B時(shí)，動(dòng)能Ek2,重力勢(shì)能Ep2。 提問(wèn)：1.動(dòng)能和勢(shì)能怎樣轉(zhuǎn)化的？ 2.重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能的增加量是不是相等呢？ 3.能不能證明？ 4.總結(jié)：重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量，能量在機(jī)械能內(nèi)部轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)總的機(jī)械能守恒。 移項(xiàng)后：初狀態(tài)的機(jī)械能與末狀態(tài)的機(jī)械能相等，也體現(xiàn)了守恒。 5.由此得到什么結(jié)論？ 學(xué)生思考、討論得出結(jié)論：物體受重力和光滑曲面的支持力，支持力不做功，只有重力對(duì)物體做功，物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 討論后

8、在學(xué)案上寫(xiě)出過(guò)程，用幻燈片展示。 1. 動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加 2. 重力勢(shì)能的減少量和動(dòng)能增加量相等。 3. 根據(jù)動(dòng)能定理： 根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化量的關(guān)系： 兩式相等得到： 移向得： 結(jié)論：在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能保持不變。 讓學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)得出機(jī)械能守恒的結(jié)論，提高了學(xué)生的分析問(wèn)題能力，又對(duì)機(jī)械能守恒產(chǎn)生理性認(rèn)識(shí)。 2.(4min)在只有彈力做功的系統(tǒng)呢？ 在只有重力做功的情況下，機(jī)械能是守恒的；同樣作為勢(shì)能的彈性勢(shì)能，是不是在只有彈力做功的情況下，機(jī)械能也守恒呢

9、？ 教師演示：彈簧連接的滑塊在氣墊導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 1. 滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量如何轉(zhuǎn)化？ 2. 動(dòng)能和勢(shì)能的總和是否保持不變？ 3. 能不能類比重力做功？ 教師適當(dāng)加以輔助；再對(duì)彈簧與物塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)要分析，得出動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并明確：在只有彈力做功是物體和彈簧的機(jī)械能守恒。 學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，并討論怎樣證明彈力做功的時(shí)候，彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和為定值。 學(xué)生討論后，請(qǐng)一個(gè)學(xué)生： 只需把上面推導(dǎo)中的“重力做功”改成“彈力做功”就可以推出，任意兩個(gè)狀態(tài)的彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和相等，即機(jī)械能守恒。 讓學(xué)生掌握一定的分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步強(qiáng)化機(jī)械能

10、守恒的建立和推導(dǎo)方法。 3.(4min)（1）.根據(jù)以上兩個(gè)實(shí)例，誰(shuí)能把剛才得到的結(jié)論完整的敘述一下？ （2）.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式怎么寫(xiě)？ （3）.請(qǐng)同學(xué)們討論： 機(jī)械能守恒的對(duì)象是什么？ 機(jī)械能守恒的條件是什么？ 只有重力或彈力做功，能否換成只受重力或彈力？ 從能量轉(zhuǎn)化的角度，只能是勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn),為什么？它們都屬于機(jī)械能。 學(xué)生回答：（1）.在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。 （2）.表達(dá)式為①狀態(tài)式 ②過(guò)程式 （3）機(jī)械能守恒的對(duì)象是系統(tǒng)：“物體

11、和地球”或“物體和彈簧” 機(jī)械能守恒的條件是： 只有重力做功或者彈力做功 （老師引導(dǎo)，只有重力或彈力做功時(shí)發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，其他力做功會(huì)引起機(jī)械能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)化） 只有重力或彈力做功，可以受到其他力作用，但其他力不做功。 （四）（14min）課堂反饋練習(xí)1.下列實(shí)例中（除1外，都不計(jì)空氣阻力），哪些情況機(jī)械能守恒？說(shuō)明理由。 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(yùn)動(dòng) ③用繩拉著一個(gè)物塊沿著光滑斜面勻速上滑 ④光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的小球碰到一個(gè)彈簧，把彈簧壓縮后，又被彈回來(lái) 回顧課前的游戲，小球有沒(méi)有可能碰到小帥的鼻子？

12、 學(xué)生一一分析，并給出原因 體會(huì)強(qiáng)化機(jī)械能守恒條件 課堂反饋練習(xí)2：把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺（如圖），擺長(zhǎng)為l ,最大偏角為θ .小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？請(qǐng)用本節(jié)學(xué)的機(jī)械能守恒定律解答。 選擇小球在最低位置時(shí)所在的水平面為參考平面。 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 末狀態(tài)的機(jī)械能為：Ek2+Ep2=1/2mv2 初狀態(tài)的機(jī)械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcosθ） 1.通過(guò)以上的解答，我們發(fā)現(xiàn)用機(jī)械能守恒定律解這個(gè)題，有什么好處？ 2.下面大家總結(jié)一下：用機(jī)械能守

13、恒定律解決問(wèn)題的一般思路。 1.機(jī)械能守恒定律，不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程的加速度和時(shí)間，用他來(lái)處理問(wèn)題，比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律簡(jiǎn)單。 2.解題思路（步驟）： ①選取研究對(duì)象（單個(gè)物體或系統(tǒng)） ②確定研究過(guò)程，分析各力做功及能量轉(zhuǎn)化情況，判斷機(jī)械能是否守恒 ③確定研究對(duì)象在始末狀態(tài)的機(jī)械能（需確定參考平面）或機(jī)械能的變化情況 ④選擇合適的表達(dá)式列式求解 通過(guò)巧設(shè)的題目，讓學(xué)生自己總結(jié)歸納應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟，達(dá)到學(xué)以致用，應(yīng)用延伸，知識(shí)升華的目的。 （五）(2min)小結(jié)：我們一起總結(jié)學(xué)了

14、本節(jié)，我們有哪些收獲？ 一.機(jī)械能：物體的動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為機(jī)械能:Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ 二.　機(jī)械能守恒定律：在只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。 兩種表達(dá)式： ①狀態(tài)式 ②過(guò)程式 三.守恒條件： （1）從做功角度：只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，其它力不做功或其它力合力所做功為零。 （2）從能量的角度：系統(tǒng)內(nèi)只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，無(wú)其它形式能量之間（如內(nèi)能）轉(zhuǎn)化。 教學(xué)板書(shū)： 7.8機(jī)械能守恒定律 一.　動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化 機(jī)械能: Ｅ＝Ｅk＋ＥＰ 二.　機(jī)械能守恒定律：在只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。 兩種表達(dá)式： ①狀態(tài)式 ②過(guò)程式 三.守恒條件： （1）從做功角度：只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功; （2）從能量的角度：系統(tǒng)內(nèi)只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化.