《第04節(jié) 機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)2

機(jī)械能守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】機(jī)械能守恒定律一節(jié)的內(nèi)容與本章的各節(jié)內(nèi)容有緊密的邏輯關(guān)系，是全章知識鏈中重要的一環(huán)，機(jī)械能守恒定律的探究建立在前面所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，而機(jī)械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一種特殊情況，教材通過“做一做”小實(shí)驗(yàn)展示了與探究守恒量的聯(lián)系，通過多個(gè)具體實(shí)例，先猜測動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，引出對機(jī)械能守恒定律及守恒條件的探究，聯(lián)系重力勢能和重力做功及彈性勢能與彈力做功的關(guān)系的學(xué)習(xí)，由定性分析到定量計(jì)算，逐步深入，最后得出結(jié)論，并通過應(yīng)用使學(xué)生領(lǐng)會定律在解決實(shí)際問題時(shí)的優(yōu)越性。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)教材內(nèi)在的邏輯關(guān)系和學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展規(guī)律來設(shè)計(jì)教學(xué)活動的基本流程，力求達(dá)到最優(yōu)化的組合。本設(shè)計(jì)力圖通過生活實(shí)例和物理實(shí)驗(yàn),展示相關(guān)情景，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引出對機(jī)械能守恒定律的探究,體現(xiàn)從“生活走向物理”的理念,通過建立物理模型,由淺入深進(jìn)行探究,讓學(xué)生領(lǐng)會科學(xué)的研究方法,并通過規(guī)律應(yīng)用鞏固知識,體會物理規(guī)律對生活實(shí)踐的作用?！窘虒W(xué)目的】㈠知識與技能1、知道什么是機(jī)械能，理解物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；2、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件；3、會判定具體問題中機(jī)械能是否守恒，能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律分析實(shí)際問題㈡過程與方法1、學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象分析、推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律及適用條件的研究方法2、初步掌握運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化和守恒來解釋物理現(xiàn)象及分析問題的方法。㈢情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會科學(xué)探究中的守恒思想，養(yǎng)成探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，領(lǐng)悟機(jī)械能守恒規(guī)律解決問題的優(yōu)點(diǎn)，形成科學(xué)價(jià)值觀。【教學(xué)重點(diǎn)】1、機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)與建立，以及機(jī)械能守恒定律含義的理解；2、機(jī)械能守恒定律的條件和機(jī)械能守恒定律的實(shí)際應(yīng)用?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1、機(jī)械能守恒的條件及對機(jī)械能守恒定律的理解。2、能正確分析物體系統(tǒng)內(nèi)所具有的機(jī)械能，判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機(jī)械能是否守恒?！窘虒W(xué)器材】鋼球、細(xì)線、小球、釘子，鐵架臺、彈簧振子,視頻等。【教學(xué)過程】 一、導(dǎo)入新課1．出示思考題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?它們的大小各由什么決定?②動能定理的內(nèi)容和表達(dá)式是什么?③重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關(guān)系?2．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。物體由于運(yùn)動而具有的能叫動能，動能與物體的質(zhì)量及運(yùn)動的速度有關(guān)。物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，重力勢能與物體的質(zhì)量及被舉高的高度有關(guān)。物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢能，彈性勢能與形變的程度有關(guān)。②動能定理的內(nèi)容是：合力對物體所做的功等于物體動能的變化，即③重力所做的功和物體重力勢能之間變化的關(guān)系為：3．教師總結(jié)①同學(xué)們要注意動能定理中動能的變化量是末動能減去初動能，而重力做功與重力勢能改變之間關(guān)系式中初位置的重力勢能與末位置重力勢能的差。②引入：動能、重力勢能、彈性勢能屬于力學(xué)范疇，統(tǒng)稱為機(jī)械能。機(jī)械能：動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）統(tǒng)稱為機(jī)械能。（一）1、展示下述物理情景：A、自由下落；B、彈簧振子。C、單擺2、學(xué)生分析上述物理情景中能量是如何轉(zhuǎn)化的？學(xué)生答：A、球在上升過程中，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；球在下落過程中，重力勢能又轉(zhuǎn)化為動能。B、彈簧在和物塊的往復(fù)運(yùn)動過程中，動能和彈簧的彈性勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。3、教師講：分析的很全面，通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動能勢能的轉(zhuǎn)化過程中，動能和勢能的和有什么變化呢？二、新課教學(xué)下邊我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：AACAACC'②做法：a、把球拉到A點(diǎn)，然后放開，觀察小球擺動到右側(cè)時(shí)的位置和位置A間的關(guān)系。b、把球同樣拉到A點(diǎn)，在O點(diǎn)用尺子擋一下觀察小球擺動到右側(cè)時(shí)的位置，并比較該位置和釋放點(diǎn)A之間的關(guān)系。③通過觀察到的現(xiàn)象，分析后你得到什么結(jié)論？5、學(xué)生總結(jié)現(xiàn)象學(xué)生甲：在做法a中，小球可以擺到跟釋放點(diǎn)A高度相同的C點(diǎn)；在做法b中，小球仍可以到達(dá)跟釋放點(diǎn)A高度相同的C'點(diǎn)。學(xué)生乙：在做法a中，小球可以擺到跟釋放點(diǎn)A高度幾乎相同的C點(diǎn)，在做法b中，小球可以到達(dá)跟釋放點(diǎn)A點(diǎn)高度幾乎相同的C'點(diǎn)。6、針對上述結(jié)論展開討論后得到：如果不考慮阻力作用，即物體只受到重力作用時(shí)，學(xué)生甲的結(jié)論正確；如果考慮空氣阻力作用，學(xué)生乙的結(jié)論正確。教師總結(jié)：小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度。可見，重力勢能和動能的總和，即機(jī)械能應(yīng)該保持不變。h1hh1h2ABv1v2⑴只受重力作用分析引導(dǎo)學(xué)生自主探究，不失一般性，設(shè)下落過程中經(jīng)過高度h1的A點(diǎn)速度v1，高度h2的B點(diǎn)時(shí)速度為v2，由同學(xué)用學(xué)習(xí)過的知識（牛頓定律或動能定理），分析下落過程中A、B兩位置的機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系。A點(diǎn)到B點(diǎn)，WG=mv22-mv12=EK2-EK1由重力做功和重力勢能變化的關(guān)系有WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2得到EK2-EK1=EP1-EP2①移項(xiàng)后，得EP1+EK1=EP2+EK2②即E1=E2引導(dǎo)學(xué)生討論式①的含義是什么？式②的含義又是什么？在表達(dá)式①中左邊是物體動能的增加量，右邊是物體重力勢能減少量，該表達(dá)式說明：物體在下落過程中，重力做了多少正功，物體的重力勢能就減小多少，同時(shí)物體的動能就增加多少。在表達(dá)式②中，左邊是物體在末位置時(shí)的機(jī)械能，右邊是物體在初位置時(shí)的機(jī)械能，該式表示：動能和勢能之和即總的機(jī)械能保持不變。⑵只有重力做功分析單擺（由同學(xué)推導(dǎo)，分析）小結(jié)：擺球擺動過程受重力與細(xì)線拉力，兩拉力方向始終與運(yùn)動方向垂直，不做功，則上式推導(dǎo)過程及結(jié)論都相同。⑶分析守恒條件：引導(dǎo)學(xué)生弄清兩個(gè)物理情景的共同點(diǎn)。哪些力做功？哪些能間進(jìn)行轉(zhuǎn)化？通過實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)的證明：只有重力做功時(shí)，物體系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械能守恒。（此處應(yīng)說明：重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)具有的）⑷只有彈力做功分析提出問題：勢能包括重力勢能和彈性勢能，只有彈力做功時(shí)，機(jī)械能與守恒嗎？由同學(xué)討論振動過程的能量轉(zhuǎn)化和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，結(jié)合前面已經(jīng)探究過的彈力做功與彈性勢能的關(guān)系，類比重力做功，進(jìn)行分析。結(jié)論：只有彈力做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒⑸系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功分析實(shí)驗(yàn)5：豎直彈簧振子的振動，觀察現(xiàn)象，作出分析。共同分析，得出結(jié)論（板書）：⑹分析守恒條件，歸納結(jié)論在只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變⑺引導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)論，加深理解：“在只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)”是機(jī)械能守恒的條件“而總的機(jī)械能保持不變”是結(jié)論“動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化”是系統(tǒng)內(nèi)重力或彈力做功的結(jié)果。從能量轉(zhuǎn)化角度看，機(jī)械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一種特殊情況。條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。公式：EP1+EK1=EP2+EK2（E1=E2）（板書）⑻共同分析書本中的思考與討論