滬科版物理高一第二學期-第五章F機械能守恒定律-教案設計

1、機械能守恒定律【教學目標】一、知識與技能1知道機械能的概念。2理解機械能守恒定律及其條件。3學會利用數(shù)學演繹的方法推導機械能守恒定律。4學會用DIS 實驗驗證機械能守恒定律。二、過程與方法1 通過對機械能守恒定律的理論推導和實驗探究，感受學習和研究物理的科學方法。2 通過對機械能守恒條件的歸納，經(jīng)歷在不同的現(xiàn)象中尋找共性的研究方法。3 通過利用 DIS 實驗探究在擺錘的運動中機械能是否守恒，認識到 DIS 實驗是現(xiàn)代實驗 研究的重要途徑之一。三、情感、態(tài)度與價值觀1 通過在幾種不同運動的研究基礎上建立機械能守恒定律的過程，增強嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。2 通過自主推導、 DIS 實驗驗證機械能守恒的過程

2、，激發(fā)學習的積極性、能動性。3 在運用機械能守恒定律解決實際問題的過程中， 體驗學有所得的快樂， 并感悟物理與社 會生活的緊密聯(lián)系。【教學重難點】重點：理解機械能守恒定律及其條件難點：歸納出只有重力做功是機械能守恒的條件【教學資源】1器材：學生實驗：機械能守恒實驗器、 DIS 實驗系統(tǒng)（光電門傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機）2（高架滑車）、閱讀材料（火車站臺）【教學流程】【教學過程】（一）建立機械能的概念觀看視頻，提問討論：問題1:哪位同學曾經(jīng)做過這樣的高架滑車，請談談你的感受。問題2:如果從能量的角度來看，在向下和向上運動的過程中，滑車具有的哪些能，它們 分別在發(fā)生怎樣的變化？結(jié)論一：在這類運動

3、中，物體因為質(zhì)量、速度、位置等力學量而具有的動能、勢能統(tǒng)稱為 機械能。結(jié)論二：在機械運動中，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。（二）探究機械能守恒的規(guī)律請再舉一些在物體運動過程中動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化的例子。（列在黑板上）問題1:在這些運動中，物體的動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，可能會遵循怎樣的規(guī)律？學生猜測：動能與勢能的總和即機械能可能不變。1 .驗證在一些常見運動中，機械能是否守恒我們從較為簡單運動中入手，看看是否存在這樣的規(guī)律。（1）驗證在自由落體運動中機械能是否守恒：教師示范，通過數(shù)學演繹的方法驗證做自由落體運動的物體在運動過程中任意兩點的機械能相等。(2)驗證在光滑斜面下滑的物體機械能是否守恒：學生

4、通過數(shù)學演繹的方法驗證沿光滑斜面勻加速下滑的物體在運動過程中任意兩點的機 械能相等。(3)驗證擺錘在運動中機械能是否守恒DIS實驗一：觀察擺錘擺到另一側(cè)的最高位置與開始釋放位置的高度關系。結(jié)論：擺錘在兩側(cè)最高位置時的機械能是相等的。問題：要證明擺錘在運動過程中的機械能總是不變的，還必須怎樣做實驗？DIS實驗二：驗證在擺錘運動的過程中機械能是不變的。實驗方案：測量擺錘任意位置的速度、高度，算出擺錘經(jīng)過該位置時的動能、重力勢能， 兩者相加算出機械能，比較不同位置的機械能，看其是否相等。(該方案在老師啟發(fā)、提問， 學生討論、交流的過程中逐步形成。)結(jié)論：擺錘在運動過程中的機械能守恒。問題2:是否所有

5、的運動中物體的機械能都是守恒的呢？(4)驗證在粗糙斜面上勻加速下滑物體的機械能是否守恒：經(jīng)過數(shù)學演繹，發(fā)現(xiàn)在粗糙斜面上勻加速下滑物體的機械能不守恒。2 .尋找機械能守恒的條件通過對上述幾種運動的研究，我們發(fā)現(xiàn)， 有些運動機械能是守恒的，有些運動機械能是不 守恒的，由此我們想到機械能守恒可能是要滿足一定的條件的。 下面我們就來看看這些機械能 守恒的運動中，有什么共同的特征，而這些特征又恰恰是那些機械能不守恒的運動中不具備的。在上一節(jié)課的學習中，我們已經(jīng)知道能量的變化是與力做功有關的，所以，我們可以仔細分析一下在這幾種運動中，物體所受力做功的情況，看看會不會有什么發(fā)現(xiàn)。運動類型受力情況做功的力自由落體運動重力重力沿光滑斜向卜滑的物體重力、支持力重力擺錘的運動重力、繩子拉力重力沿粗糙斜面勻加速卜滑的物體重力、支持力、摩擦力重力、摩擦力我們發(fā)現(xiàn)，在機械能守恒的幾種運動中，受力情況各不相同，但是做功情況相同，都是只 有重力做功，在機械能不守恒的運動中，除了重力之外，還有別的力做功。我們初步可以得出 這樣的結(jié)論：機械能守恒的條件可能是只有重力做功。如果時間允許，我們可以對更多的運動進行仔細的