研究機械能守恒定律教學設計【教學目標】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化。運用所學知識綜合分析、解決問題的能力。2.能夠根據動能定理、重力做功與重力勢能變化間的關系，推導出機械能守恒定律。3.會根據機械能守恒的條件判斷機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律解決有關問題。過程與方法：1．學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恒;2．會根據機械能守恒的條件判斷機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律解決有關問題。情感、態度與價值觀：1．培養學生發現和提出問題，并利用已有知識探索學習新知識的能力。2．通過教學過程中各個教學環節的設計，如：觀察、實驗等，充分調動學生的積極性，激發學生的學習興趣。3．通過機械能守恒的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規律，并用來解決實際問題。【教學重難點】重點：1．掌握機械能守恒定律的推導、建立過程，理解機械能守恒定律的內容。2．在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數學表達式。難點：1．從能的轉化和功能關系出發理解機械能守恒的條件。2．能正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒，能正確分析物體系統所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。【教學方法】1．過觀察演示實驗，引導學生得出機械能守恒。2．采用師生共同演繹推導的方法，明確機械能守恒定律數學表達式的來龍去脈。3．采用列舉實例，具體情況具體分析的方法，得出機械能守恒的條件。【教學過程】一、引入新課1．如課本圖4-8，打樁機的重錘從高處下落的過程中，重錘的高度越來越小，重錘的重力勢能減少，減少的重力勢能到哪里去了？教師分析：重錘下落的過程中，速度增加了，即重錘的動能增加了，重錘減少的重力勢能轉化成了動能。二、進行新課研究機械能守恒定律1.機械能:物體的動能(Ek)與勢能(Ep)之和稱為機械能(E),即E=Ek+Ep。2.分析論證機械能的轉化與守恒問題教師結合課本案例分析P63如圖所示，質量為m的物體自由下落的過程中，經過高度為h1的A點時速度為v1，下落到高度為h2的B點處時速度為v2，不計空氣阻力，選擇地面為參考平面，求：（1）物體在A、B處的機械能各是多少？（2）比較物體在A、B處的機械能的大小?結論:機械能守恒定律的內容在只有或做功的物體系統內，動能與勢能可以互相轉化，而總的機械能保持不變。即E＝Ek＋Ep=恒量實驗探究：驗證機械能守恒定律教師結合課本P63-65頁“實驗探究”，進行指導，講解，學生完成實驗，引導學生分析守恒條件，歸納結論。1．物體只受重力，不受其他力，如自由落體運動。2．除重力外，物體受其他力，但其他力不做功。3．除重力外，物體受其他力，其他力做功，但其他力對物體所做的總功為零。結論(課件展示)：如果沒有摩擦和空氣等介質阻力，則勢能與動能相互轉化時，勢能(動能)減少的量等于動能(勢能)增加的量，機械能的總量不變，即機械能守恒。如果有摩擦或介質阻力，則勢能(動能)減少的量大于動能(勢能)增加的量，也就是機械能的總量有損失、不守恒。（二）應用機械能守恒定律分析問題典型例題例1在距離地面20m高處以15m/s的初速度水平拋出一小球，不計空氣阻力，取g=10m/s2，求小球落地速度大小。引導學生思考分析，提出問題：(1)前面學習過應用運動合成與分解的方法處理平拋運動，現在能否應用機械能守恒定律解決這類問題?(2)小球拋出后至落地之前的運動過程中，是否滿足機械能守恒的條件?如何應用機械能守恒定律解決問題?歸納學生分析的結果，明確：(1)小球下落過程中，只有重力對小球做功，滿足機械能守恒條件，可以用機械能守恒定律求解;(2)應用機械能守恒定律時，應明確所選取的運動過程，明確初、末狀態小球所具有的機械能。例題求解過程：取地面為參考平面，拋出時小球具有的重力勢能動能為落地時，小球的重力勢能為0，動能為根據機械能守恒定律，有E1=E2，即落地時小球的速度大小為提出問題：請考慮用機械能守恒定律解決問題與用運動合成解決問題的差異是什么?從以上解答可看出，應用機械能守恒定律解題簡潔便利，顯示出很大的優越性，不僅適合于直線運動，也適合做曲線運動的物體，分析以上解題過程，還可歸納出應用機械能守恒定律解題的基本步驟：1．根據題意，選取研究對象(物體或相互作用的物體系)。2．分析研究對象在運動過程中所受各力的做功情況，判斷是否符合機械能守恒的條件。3．若符合定律成立的條件，先要選取合適的零勢能的參考平面，確定研究對象在運動過程的初、末狀態的機械能值。4．根據機械能守恒定律列方程，并代入數值求解。例2跳傘運動員從高空下落時，在他張傘后，所受的空氣阻力等于運動員和傘的總重力時，運動員具有的機械能：()A.動能、勢能和總機械能都不變B.重力勢能減少，動能增加，總機械能不變C.重力勢能減少，動能不變，總機械能減少D.重力勢能不變，動能為零，總機械能不變。答案：C此題將能量問題與運動和力聯系在一起，同時又考察學生機械能概念，有些同學認為物體受平衡力，應靜止在高空，分析運動過程出現錯誤，有些同學認為機械能總量總是不變的，而沒有認真分析此題具體過程。三、課堂練習①(課件展示)請同學們判斷以下情形中，物體的機械能是否守恒?A.下落的小球受到空氣阻力的作用B.物體以一定初速度在粗糙的水平面上滑動C.一物體勻速上升D.物體沿光滑斜面自由下滑②(課件展示)物體在光滑水平面上的振動flash動畫。提出問題：請同學們分析與彈簧連接的物體往復運動中機械能是否守恒?若不守恒，此時誰的機械能守恒?③(課件展示)質量為m的物體，由高度為h，傾角為?光滑斜面頂端滑下。求：物體滑到斜面底端時速度大小?(教給學生提供規范的解答過程，為今后學生的規范解答做出示范。也可以讓學生體會到學習的成功感，從而提高學習的興趣和積極性。)四、課堂總結本課學習，我們通過演示實驗歸納總結了動能和勢能之間可以發生相互轉化，了解了只有重力做功或只有彈簧彈力做功的情況下，物體的機械能總量不變，通過簡單的實例分析、加深對機械能守恒定律的理解。五、教學效果評估機械能守恒定律是本章教學的重點內容，本節教學的重點是使學生掌握物體系統機械能