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2019-2020年人教版高中物理必修二 第七章 第8節(jié) 機械能守恒定律 教案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，同時還要引導(dǎo)學(xué)生積極主動學(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)動機；提供問題背景，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；注意評價學(xué)生的學(xué)習(xí)，促進(jìn)積極思考，主動獲取知識。主體作用體現(xiàn)在，學(xué)生通過對生活實例和物理實驗的觀察，產(chǎn)生求知欲，主動探究機械能守恒定律的規(guī)律；通過探究，提高學(xué)生的推理能力，形成科學(xué)的思維方法，并通過規(guī)律的應(yīng)用鞏固知識，逐步掌握運用能量轉(zhuǎn)化與守恒的思想來解釋物理現(xiàn)象，體會科學(xué)探究中的守恒思想。 【教材分析】本節(jié)內(nèi)容是本章的重點內(nèi)容，它既是對前面的幾節(jié)內(nèi)容的總結(jié)，也是對能量守恒定律的鋪墊。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對功是能量轉(zhuǎn)化的量度會有更加深刻的理解，也對從不用角度處理力學(xué)問題有了深刻的體會。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生不難掌握機械能守恒的內(nèi)容和表達(dá)式，但對具體問題中機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】機械能守恒定律的得出、含義、適用條件是本節(jié)的重點，教學(xué)中用演示實驗法，使學(xué)生有身臨其境質(zhì)感，為新知識的學(xué)習(xí)建立感知基礎(chǔ)；機械能守恒的適用條件是本節(jié)的難點，通過“啟發(fā)法、演示實驗法、舉例法、歸納法、演繹推導(dǎo)法”讓學(xué)生分析受力情況及物理情景，分析物體運動時發(fā)生動能和勢能相互轉(zhuǎn)化時什么力做功。從感知認(rèn)識上升到理論，從而形成物理概念，通過理論推導(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)】 知識與技能： 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，知道它的含義和適用條件。 3.在具體問題中，判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式 過程與方法： 1. 通過科學(xué)探究機械能的過程，對物理現(xiàn)象（動能和勢能的轉(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“機械能守恒條件”的過程，體會歸納的思想方法； 情感態(tài)度價值觀： 1. 通過有趣的演示實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，體會科學(xué)的魅力 2. 通過機械能守恒定律，感悟自然界的守恒思想，體會自然的對稱美、自然美。 【重點】 1. 掌握機械能守恒定律的建立、推導(dǎo)過程，理解機械能守恒定律的內(nèi)容。 2. 在具體問題中能判斷機械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 【難點】 1. 從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機械能守恒定律的條件。 2. 能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷過程中機械能是否守恒。 【教學(xué)過程】 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 （一）引入（2min）：“碰鼻演示” 取一條1.5米的細(xì)線，下端拴一個小球。請學(xué)生中的“勇敢者”上臺來配合實驗。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. 為什么小球最終沒有碰到這位同學(xué)的鼻子？ 其實小球是“注定”不會碰到我們同學(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)的解釋這個現(xiàn)象了。 當(dāng)小球擺回來時，無論下面的觀察者還是講臺上的“勇敢者”都很害怕鐵球運動回來砸到他的鼻子。但是小球卻在鼻尖附近，戛然而止，參與者安然無恙。 學(xué)生自然會思考：為什么小球不會碰到鼻子？是不是與前面學(xué)過的動能和勢能有關(guān)？ 以簡單有趣的實驗，引起學(xué)生探索新知的興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性。 （二）動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化(5min) 1.（演示擺球擺動）當(dāng)擺球向下運動過程中 能轉(zhuǎn)化為 能；擺球向上運動過程中 能轉(zhuǎn)化為 。 2. 弓箭手拉弓射箭過程 能 轉(zhuǎn)化為 能。 因此動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，其中 動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。 1.2.3.學(xué)生觀察實驗并回答問題。 （三）(16min)機械能守恒定律 1.(8min)(過渡)提問：動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量關(guān)系呢？上述各運動過程中機械能是否變化呢？ 下面以動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化為例，討論這個問題。 投影：如圖所示：物體沿光滑曲面滑下，在下滑過程中任意選取兩個位置A、B,以地面為參考平面，當(dāng)物體經(jīng)過位置A時的動能為Ek1,重力勢能Ep1;經(jīng)過位置B時，動能Ek2,重力勢能Ep2。 提問：1.動能和勢能怎樣轉(zhuǎn)化的？ 2.重力勢能的減少量和動能的增加量是不是相等呢？ 3.能不能證明？ 4.總結(jié)：重力勢能減少量等于動能增加量，能量在機械能內(nèi)部轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)總的機械能守恒。 移項后：初狀態(tài)的機械能與末狀態(tài)的機械能相等，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，只有重力對物體做功，物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。 討論后在學(xué)案上寫出過程，用幻燈片展示。 1. 動能減少，重力勢能增加 2. 重力勢能的減少量和動能增加量相等。 3. 根據(jù)動能定理： 根據(jù)重力做功與重力勢能變化量的關(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)，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機械能保持不變。 讓學(xué)生利用所學(xué)的知識得出機械能守恒的結(jié)論，提高了學(xué)生的分析問題能力，又對機械能守恒產(chǎn)生理性認(rèn)識。 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，機械能是守恒的；同樣作為勢能的彈性勢能，是不是在只有彈力做功的情況下，機械能也守恒呢？ 教師演示：彈簧連接的滑塊在氣墊導(dǎo)軌上往復(fù)運動。 1. 滑塊運動過程中能量如何轉(zhuǎn)化？ 2. 動能和勢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；再對彈簧與物塊的運動過程簡要分析，得出動能和勢能的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并明確：在只有彈力做功是物體和彈簧的機械能守恒。 學(xué)生觀察實驗，并討論怎樣證明彈力做功的時候，彈性勢能和動能之和為定值。 學(xué)生討論后，請一個學(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，任意兩個狀態(tài)的彈性勢能和動能之和相等，即機械能守恒。 讓學(xué)生掌握一定的分析問題，解決問題的能力，進(jìn)一步強化機械能守恒的建立和推導(dǎo)方法。 3.(4min)（1）.根據(jù)以上兩個實例，誰能把剛才得到的結(jié)論完整的敘述一下？ （2）.機械能守恒定律的表達(dá)式怎么寫？ （3）.請同學(xué)們討論： 機械能守恒的對象是什么？ 機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，只能是勢能和動能相互轉(zhuǎn),為什么？它們都屬于機械能。 學(xué)生回答：（1）.在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。 （2）.表達(dá)式為①狀態(tài)式 ②過程式 （3）機械能守恒的對象是系統(tǒng)：“物體和地球”或“物體和彈簧” 機械能守恒的條件是： 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發(fā)生動能和勢能的轉(zhuǎn)化，其他力做功會引起機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.下列實例中（除1外，都不計空氣阻力），哪些情況機械能守恒？說明理由。 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動 ③用繩拉著一個物塊沿著光滑斜面勻速上滑 ④光滑水平面上運動的小球碰到一個彈簧，把彈簧壓縮后，又被彈回來 回顧課前的游戲，小球有沒有可能碰到小帥的鼻子？ 學(xué)生一一分析，并給出原因 體會強化機械能守恒條件 課堂反饋練習(xí)2：把一個小球用細(xì)繩懸掛起來，就成為一個擺（如圖），擺長為l ,最大偏角為θ .小球運動到最低位置時的速度是多大？請用本節(jié)學(xué)的機械能守恒定律解答。 選擇小球在最低位置時所在的水平面為參考平面。 根據(jù)機械能守恒定律有：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 末狀態(tài)的機械能為：Ek2+Ep2=1/2mv2 初狀態(tài)的機械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcosθ） 1.通過以上的解答，我們發(fā)現(xiàn)用機械能守恒定律解這個題，有什么好處？ 2.下面大家總結(jié)一下：用機械能守恒定律解決問題的一般思路。 1.機械能守恒定律，不涉及運動過程的加速度和時間，用他來處理問題，比用牛頓運動定律簡單。 2.解題思路（步驟）： ①選取研究對象（單個物體或系統(tǒng)） ②確定研究過程，分析各力做功及能量轉(zhuǎn)化情況，判斷機械能是否守恒 ③確定研究對象在始末狀態(tài)的機械能（需確定參考平面）或機械能的變化情況 ④選擇合適的表達(dá)式列式求解 通過巧設(shè)的題目，讓學(xué)生自己總結(jié)歸納應(yīng)用機械能守恒定律的解題步驟，達(dá)到學(xué)以致用，應(yīng)用延伸，知識升華的目的。 （五）(2min)小結(jié)：我們一起總結(jié)學(xué)了本節(jié)，我們有哪些收獲？ 一.機械能：物體的動能和勢能之和稱為機械能:Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ 二.　機械能守恒定律：在只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。 兩種表達(dá)式： ①狀態(tài)式 ②過程式 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)只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，無其它形式能量之間（如內(nèi)能）轉(zhuǎn)化。 教學(xué)板書： 7.8機械能守恒定律 一.　動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化 機械能: Ｅ＝Ｅk＋ＥＰ 二.　機械能守恒定律：在只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。 兩種表達(dá)式： ①狀態(tài)式 ②過程式 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)只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化.