2022年高中物理人教版必修2教案：第七章 机械能守恒定律 第8节 机械能守恒定律2

2022年高中物理人教版必修2教案：第七章 机械能守恒定律 第8节 机械能守恒定律2【课程标准分析】本节是规律教学课,在本章中处于核心地位,使前面各节内容的综合，同时又是下节能量守恒定律的基础。根据新课标的要求，这节课要让学生掌握规律，同时还要引导学生积极主动学习，贯彻“学为主体，教为主导”的教学思想。主导作用表现在，组织课堂教学，激发学习动机；提供问题背景，引导学生学习；注意评价学生的学习，促进积极思考，主动获取知识。主体作用体现在，学生通过对生活实例和物理实验的观察，产生求知欲，主动探究机械能守恒定律的规律；通过探究，提高学生的推理能力，形成科学的思维方法，并通过规律的应用巩固知识，逐步掌握运用能量转化与守恒的思想来解释物理现象，体会科学探究中的守恒思想。【教材分析】本节内容是本章的重点内容，它既是对前面的几节内容的总结，也是对能量守恒定律的铺垫。通过本节的学习，学生对功是能量转化的量度会有更加深刻的理解，也对从不用角度处理力学问题有了深刻的体会。通过学习，学生不难掌握机械能守恒的内容和表达式，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定的困难。【教法学法分析】机械能守恒定律的得出、含义、适用条件是本节的重点，教学中用演示实验法，使学生有身临其境质感，为新知识的学习建立感知基础；机械能守恒的适用条件是本节的难点，通过“启发法、演示实验法、举例法、归纳法、演绎推导法”让学生分析受力情况及物理情景，分析物体运动时发生动能和势能相互转化时什么力做功。从感知认识上升到理论，从而形成物理概念，通过理论推导得出物理规律；培养学生的观察、分析、归纳问题的能力、和利用数学进行演绎推导的能力。【教学目标】知识与技能：1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。2.理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。3.在具体问题中，判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式过程与方法：1. 通过科学探究机械能的过程，对物理现象（动能和势能的转化）的分析提出假设，再进行理论推导的物理研究方法；2. 经历归纳概括“机械能守恒条件”的过程，体会归纳的思想方法；情感态度价值观：1. 通过有趣的演示实验，激发学生的学习热情，体会科学的魅力2. 通过机械能守恒定律，感悟自然界的守恒思想，体会自然的对称美、自然美。【重点】1. 掌握机械能守恒定律的建立、推导过程，理解机械能守恒定律的内容。2. 在具体问题中能判断机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。【难点】1. 从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒定律的条件。2. 能正确判断研究对象在所经历过程中机械能是否守恒。【教学过程】教师活动学生活动设计意图（一）引入（2min）：“碰鼻演示”取一条1.5米的细线，下端拴一个小球。请学生中的“勇敢者”上台来配合实验。将小球拉离平衡位置恰好至该生的鼻尖，由静止释放小球。1. 为什么小球最终没有碰到这位同学的鼻子？其实小球是“注定”不会碰到我们同学的鼻子的，为什么呢？学了这节课我们就知道怎么专业的解释这个现象了。当小球摆回来时，无论下面的观察者还是讲台上的“勇敢者”都很害怕铁球运动回来砸到他的鼻子。但是小球却在鼻尖附近，戛然而止，参与者安然无恙。学生自然会思考：为什么小球不会碰到鼻子？是不是与前面学过的动能和势能有关？以简单有趣的实验，引起学生探索新知的兴趣，调动学生的积极性。（二）动能和势能的相互转化(5min)1.（演示摆球摆动）当摆球向下运动过程中 能转化为 能；摆球向上运动过程中 能转化为 。2. 弓箭手拉弓射箭过程 能转化为 能。因此动能和势能之间可以相互转化，其中 动能和势能统称为机械能。1.2.3.学生观察实验并回答问题。（三）(16min)机械能守恒定律1.(8min)(过渡)提问：动能和势能的相互转化是否存在某种定量关系呢？上述各运动过程中机械能是否变化呢？下面以动能和重力势能的转化为例，讨论这个问题。投影：如图所示：物体沿光滑曲面滑下，在下滑过程中任意选取两个位置A、B,以地面为参考平面，当物体经过位置A时的动能为Ek1,重力势能Ep1;经过位置B时，动能Ek2,重力势能Ep2。提问：1.动能和势能怎样转化的？2.重力势能的减少量和动能的增加量是不是相等呢？3.能不能证明？4.总结：重力势能减少量等于动能增加量，能量在机械能内部转化，体现总的机械能守恒。移项后：初状态的机械能与末状态的机械能相等，也体现了守恒。5.由此得到什么结论？学生思考、讨论得出结论：物体受重力和光滑曲面的支持力，支持力不做功，只有重力对物体做功，物体的重力势能转化为动能。讨论后在学案上写出过程，用幻灯片展示。1. 动能减少，重力势能增加2. 重力势能的减少量和动能增加量相等。3. 根据动能定理：根据重力做功与重力势能变化量的关系：两式相等得到：移向得：结论：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，总的机械能保持不变。让学生利用所学的知识得出机械能守恒的结论，提高了学生的分析问题能力，又对机械能守恒产生理性认识。2.(4min)在只有弹力做功的系统呢？在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同样作为势能的弹性势能，是不是在只有弹力做功的情况下，机械能也守恒呢？教师演示：弹簧连接的滑块在气垫导轨上往复运动。1. 滑块运动过程中能量如何转化？2. 动能和势能的总和是否保持不变？3. 能不能类比重力做功？教师适当加以辅助；再对弹簧与物块的运动过程简要分析，得出动能和势能的转化关系，并明确：在只有弹力做功是物体和弹簧的机械能守恒。学生观察实验，并讨论怎样证明弹力做功的时候，弹性势能和动能之和为定值。学生讨论后，请一个学生：只需把上面推导中的“重力做功”改成“弹力做功”就可以推出，任意两个状态的弹性势能和动能之和相等，即机械能守恒。让学生掌握一定的分析问题，解决问题的能力，进一步强化机械能守恒的建立和推导方法。 3.(4min)（1）.根据以上两个实例，谁能把刚才得到的结论完整的叙述一下？（2）.机械能守恒定律的表达式怎么写？（3）.请同学们讨论：机械能守恒的对象是什么？机械能守恒的条件是什么？只有重力或弹力做功，能否换成只受重力或弹力？从能量转化的角度，只能是势能和动能相互转,为什么？它们都属于机械能。学生回答：（1）.在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。（2）.表达式为状态式过程式（3）机械能守恒的对象是系统：“物体和地球”或“物体和弹簧”机械能守恒的条件是：只有重力做功或者弹力做功（老师引导，只有重力或弹力做功时发生动能和势能的转化，其他力做功会引起机械能与其他形式的能量之间的转化）只有重力或弹力做功，可以受到其他力作用，但其他力不做功。（四）（14min）课堂反馈练习1.下列实例中（除1外，都不计空气阻力），哪些情况机械能守恒？说明理由。跳伞员利用降落伞在空中匀速下落抛出的篮球在空中运动用绳拉着一个物块沿着光滑斜面匀速上滑光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来回顾课前的游戏，小球有没有可能碰到小帅的鼻子？学生一一分析，并给出原因体会强化机械能守恒条件课堂反馈练习2：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为 .小球运动到最低位置时的速度是多大？请用本节学的机械能守恒定律解答。选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。根据机械能守恒定律有：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 末状态的机械能为：Ek2+Ep2=1/2mv2 初状态的机械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcos）1.通过以上的解答，我们发现用机械能守恒定律解这个题，有什么好处？2.下面大家总结一下：用机械能守恒定律解决问题的一般思路。1.机械能守恒定律，不涉及运动过程的加速度和时间，用他来处理问题，比用牛顿运动定律简单。2.解题思路（步骤）：选取研究对象（单个物体或系统）确定研究过程，分析各力做功及能量转化情况，判断机械能是否守恒确定研究对象在始末状态的机械能（需确定参考平面）或机械能的变化情况选择合适的表达式列式求解通过巧设的题目，让学生自己总结归纳应用机械能守恒定律的解题步骤，达到学以致用，应用延伸，知识升华的目的。（五）(2min)小结：我们一起总结学了本节，我们有哪些收获？一.机械能：物体的动能和势能之和称为机械能: 二.机械能守恒定律：在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 两种表达式：状态式过程式三.守恒条件：（1）从做功角度：只有重力或系统内弹力做功，其它力不做功或其它力合力所做功为零。 （2）从能量的角度：系统内只有动能和势能相互转化，无其它形式能量之间（如内能）转化。 教学板书：7.8机械能守恒定律一.动能和势能可以相互转化机械能: k 二.机械能守恒定律：在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 两种表达式：状态式过程式三.守恒条件：（1）从做功角度：只有重力或系统内弹力做功; （2）从能量的角度：系统内只有动能和势能相互转化.