功和能·机械能守恒定律·教案
一、教学目标
1．在已经学习有关机械能概念的基础上,学习机械能守恒定律,掌握机械能守恒的条件,掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法.
2．学习从功和能的角度分析、处理问题的方法,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力.
二、重点、难点分析
1．机械能守恒定律是本章教学的重点内容,本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题.
2．分析物体系统所具有的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能,是本节学习的难点之一.在教学中应让学生认识到,物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的.在讨论物体系统的机械能时,应先确定参考平面.
3．能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点.通过本节学习应让学生认识到,从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确,在对问题作具体分析的条件下,要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题.
三、教具
演示物体在运动中动能与势能相互转化.
器材包括：麦克斯韦滚摆；单摆；弹簧振子.
四、主要教学过程
(一)引入新课
结合复习引入新课.
前面我们学习了动能、势能和机械能的知识.在初中学习时我们就了解到,在一定条件下,物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化,下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的情况.
[演示实验] 依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况.
通过观察演示实验,学生回答物体运动中动能、势能变化情况,教师小结：
物体运动过程中,随动能增大,物体的势能减小；反之,随动能减小,物体的势能增大.
提出问题：上述运动过程中,物体的机械能是否变化呢?这是我们本节要学习的主要内容.
(二)教学过程设计
在观察演示实验的基础上,我们从理论上分析物理动能与势能相互转化的情况.先考虑只有重力对物体做功的理想情况.
1．只有重力对物体做功时物体的机械能
问题：质量为m的物体自由下落过程中,经过高度h1处速度为v1,下落至高度h2处速度为v2,不计空气阻力,分析由h1下落到h2过程中机械能的变化(引导学生思考分析).
分析：根据动能定理,有
下落过程中重力对物体做功,重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量.取地面为参考平面,有
WG＝mgh1-mgh2
由以上两式可以得到
引导学生分析上面式子所反映的物理意义,并小结：下落过程中,物体重力势能转化为动能,此过程中物体的机械能总量不变.
指出问题：上述结论是否具有普遍意义呢?作为课后作业,请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况.
明确：可以证明,在只有重力做功的情况下,物体动能和势能可以相互转化,而机械能总量保持不变.
提出问题：在只有弹簧弹力做功时,物体的机械能是否变化呢?
2．弹簧和物体组成的系统的机械能
以弹簧振子为例(未讲振动,不必给出弹簧振子名称,只需讲清系统特点即可),简要分析系统势能与动能的转化.
明确：进一步定量研究可以证明,在只有弹簧弹力做功条件下,物体的动能与势能可以相互转化,物体的机械能总量不变.
综上所述,可以得到如下结论：
3．机械能守恒定律
在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情况下,物体的动能和势能可以相互转化,物体机械能总量保持不变.这个结论叫做机械能守恒定律.
提出问题：学习机械能守恒定律,要能应用它分析、解决问题.下面我们通过具体问题的分析来学习机械能守恒定律的应用.在具体问题分析过程中,一方面要学习应用机械能守恒定律解决问题的方法,另一方面通过问题分析加深对机械能守恒定律的理解与认识.