機械能守恒定律說課稿

機械能守恒定律說課稿

　　機械能守恒定律說課稿（一）

　　教學目標：

　　知識與能力：掌握機械能守恒定律，知道它的含義和適用條件；會利用守恒條件判斷機械能是否守恒。

　　過程與方法：學生會推導機械能守恒定律；會用歸納的方法提出守恒條件；加深對功能關系的理解。

　　情感態度價值觀：通過分析事物發生的條件，學習和體會"具體情況具體分析""透過現象看本質"的方法，理解自然規律，應用自然規律。

　　教學重點：學生推導機械能守恒定律，并掌握該定律及其適用條件。

　　教學難點：從能的轉化和功能關系出發理解機械能守恒的條件并且判斷是否守恒。

　　教學方法：講授法，對比歸納，實例分析的方法。

　　教學過程：

　　一、復習引課

　　功和能關系如何？

　　動能定理的內容和表達式是什么？

　　重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關系？

　　二、新課教學

　　（一）機械能

　　1、概念：物體的動能、勢能的總和。E=EK+EP

　　2、機械能是標量，具有相對性（需要設定勢能參考平面）

　　3、機械能之間可以相互轉化（學生舉例，教師補充）

　　（二）機械能守恒定律的推導

　　1、實例分析：（提前布置的作業，課上檢查，講評）

　　學生發現：只有重力做功時，物體的動能和勢能相互轉化，但機械能總量保持不變。如果有阻力做功，則總量有變化。

　　（1）

　　2、理論推導過程

　　思考題一：如圖所示，一個質量為m的物體自由下落，經過高度

　　為h1的A點時速度為v1,下落到高度h2為的B點時速度為v2,

　　試寫出物體在A點時的機械能和在B點時的機械能，并找到這二個

　　機械能之間的數量關系。

　　（2）

　　思考題二：如圖所示，一個質量為m的物體做平拋運動，經過高度

　　為h1的A點時速度為v1,經過高度為h2的B點時速度為v2,寫出

　　物體在位置A、B時的機械能的表達式并找出這二個機械能之間的關系。

　　初狀態：A點的機械能等于

　　末狀態：B點的機械能等于

　　物體只受重力的作用，據動能定理得：     （1）

　　據重力做功與重力勢能的關系得到：  WG= mgh1-mgh2       （2）

　　由（1）（2）兩式可得

　　移項得：

　　學生討論：上述表達式說明了什么問題？

　　討論后：學生代表回答

　　等號左邊是物體在初位置時的機械能，等號右邊是物體在末位置時的機械能，該式表示：動能和勢能之和即總的機械能保持不變。

　　教師提問：如果有阻力做功呢？上面的兩邊還會相等嗎？

　　學生回答：不相等。

　　結論：只有重力做功時，動能和重力勢能相互轉化，但機械能總量保持不變。

　　（三）機械能守恒定律

　　1、內容：在只有重力做功時，物體的動能和重力勢能發生相互轉化，但機械能總量保持不變。

　　2、理解：

　　（1）條件：（由學生分析、討論）

　　a:只受重力作用

　　b:不只受得力作用，但其它力不做功（學生舉例）

　　（2）表達式

　　（機械能總量始終保持不變）

　　（動能的增加量等于重力勢能的減少量）

　　（3）機械能守恒定律是能量轉化與守恒的特殊情況。守恒是指在運動的整個過程中"時時、處處"總量不變，而不僅僅是初狀態和末狀態總量相等。

　　（4）只有彈簧彈力做功時，彈性勢能和動能間相互轉化，但物體和彈簧系統機械能總量保持不變。（理論推導中的重力做功改成彈簧彈力做功，重力勢能改為彈性勢能）

　　（四）鞏固練習

　　1、關于物體的機械能是否守恒的敘述，下列說法中正確的是：

　　A、豎直下落的物體，機械能一定守恒；

　　B、做勻變速直線運動的物體，機械能一定守恒；

　　C、外力對物體所做的功等于0時，機械能一定守恒；

　　D、物體若只有重力做功，機械能一定守恒。

　　2、下列運動的物體，不計空氣阻力，機械能不守恒的是：

　　A、起重機吊起物體勻速上升；

　　B、物體做平拋運動；

　　C、圓錐擺球在水平面內做勻速圓周運動；

　　3、從離地高為H的陽臺上以速度v豎直向上拋出質量為m的物體，它上升 h后又返回下落，最后落在地面上，則一列說法中正確的是（不計空氣阻力，以地面為參考面）

　　A、物體在最高點時機械能為mg（H+h）；

　　B、物體落地時的機械能為mg（H+h）+1/2mv2;

　　C、物體落地時的機械能為mgH+1/2mv2;

　　D、物體在落回過程中，過陽臺時的機械能為mgH+1/2mv2

　　4、將物體由地面豎直上拋，如果不計空氣阻力，物體能夠達到的最大高度為H,當物體在上升過程中的某一位置，它的動能是重力勢能的2倍，則這一位置的高度為

　　A.2H/3     B.H/2       C.H/3       D.H/4

　　三、課堂小結：

　　四、布置作業：

　　機械能守恒定律說課稿（二）

　　學習目標：

　　1. 學會利用自由落體運動驗證機械能守恒定律。

　　2. 進一步熟練掌握應用計時器打紙帶研究物體運動的方法。

　　學習重點： 1. 驗證機械能守恒定律的實驗原理和步驟。

　　2. 驗證機械能守恒定律實驗的注意事項。

　　學習難點： 驗證機械能守恒定律實驗的注意事項。

　　主要內容：

　　一、實驗原理

　　物體在自由下落過程中，重力勢能減少，動能增加。如果忽略空氣阻力，只有重力做功，物體的機械能守恒，重力勢能的減少等于動能的增加。設物體的質量為m,借助打點計時器打下紙帶，由紙帶測算出至某時刻下落的高度h及該時刻的瞬時速度v;進而求得重力勢能的減少量│△Ep│=mgh和動能的增加量△EK=1/2mv2;比較│△Ep│和△EK,若在誤差允許的范圍內相等，即可驗證機械能守恒。

　　測定第n點的瞬時速度vn:依據"物體做勻變速直線運動，在某段時間內的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度",用公式vn=（hn+1-hn-1）/2T計算（T為打下相鄰兩點的時間間隔）。

　　二、實驗器材

　　電火花計時器（或電磁打點計時器），交流電源，紙帶（復寫紙片），重物（帶紙帶夾子），導線，刻度尺，鐵架臺（帶夾子）。

　　三、實驗步驟

　　（1）按圖裝置固定好計時器，并用導線將計時器接到電壓合適的交流電源上（電火花計時器要接到220 V交流電源上，電磁打點計時器要接到4 V~6 V的交流低壓電源上）。

　　（2）將紙帶的一端用小夾子固定在重物上，使另一端穿過計時器的限位孔，用手豎直提著紙帶，使重物靜止在靠近計時器的地方。

　　（3）接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列小點。

　　（4）換幾條紙帶，重做上面的實驗。

　　（5）從幾條打上了點的紙帶上挑選第一、二兩點間的距離接近2 mm且點跡清晰的紙帶進行測量。

　　（6）在挑選出的紙帶上，先記下打第一個點的位置0（或A），再任意選取幾個點1、2、3（或B、C、D）等，用刻度尺量出各點到0的距離h1、h2、h3等，如圖所示。

　　（7）用公式vn=（hn+1-hn-1）/2T計算出各點對應的瞬時速度v1、v2、v3等。

　　（8）計算出各點對應的勢能減少量mghn和動能的增加量1/2mvn2的值，進行比較，得出結論。

　　四、實驗記錄

　　五、實驗結論

　　在只有重力做功的情況下，物體的重力勢能和動能可以相互轉化，但機械能的總量保持不變。

　　六、實驗注意事項

　　（1）計時器要豎直地架穩、放正。架穩就是要牢固、穩定。重物下落時它不振動；放正就是使上下兩個限位孔在同一豎直平面內一條豎直線上與紙帶運動方向相同，以減小紙帶運動時與限位孔的摩擦（可用手提住固定好重物的紙帶上端，上下拉動紙帶，尋找一個手感阻力最小的位置）。

　　（2）打點前的紙帶必須平直，不要卷曲，否則紙帶在下落時會卷到計時器的上邊緣上，從而增大了阻力，導致實驗誤差過大。

　　（3）接通電源前，提紙帶的手必須拿穩紙帶，并使紙帶保持豎直，然后接通電源，待計時器正常工作后，再松開紙帶讓重物下落，以保證第一個點跡是一個清晰的小點。

　　（4）對重物的要求：選用密度大、質量大些的物體，以減小運動中阻力的影響（使重力遠大于阻力）。

　　（5）紙帶的挑選：應挑選第一、二兩點間的距離接近2 mm且點跡清晰的紙帶進行測量。這是因為：本實驗的前提是在重物做自由落體運動的情況下，通過研究重力勢能的減少量與動能的增加量是否相等來驗證機械能是否守恒的，故應保證紙帶（重物）是在打第一個點的瞬間開始下落。計時器每隔O.02 s打一次點，做自由落體運動的物體在最初0.02 s內下落的距離h1=1/2gt2=1/2×9.8×0.022m=0.002 m=2 mm,所以若紙帶第一、二兩點間的距離接近2 mm,就意味著重物是在打第一個點時的瞬間開始下落的，從而滿足本次實驗的前提條件（打第一個點物體的初速度為零，開始做自由落體運動）。

　　（6）測量下落高度時，必須從起點o量起。為了減小測量^的相對誤差，選取的計數點要離O點適當遠些（紙帶也不宜過長，其有效長度可在60 cm~80 cm以內）。

　　（7）本實驗并不需要知道重力勢能減少量和動能增加量的具體數值，只要對mgh與1/2mv2進行比較（實際上只要驗證1/2v2=gh即可）以達到驗證機械能守恒的目的，所以不必測出重物的質量。

　　七、誤差分析

　　（1）做好本實驗的關鍵是盡量減小重物下落過程中的阻力，但阻力不可能完全消除。本實驗中，誤差的主要來源是紙帶摩擦和空氣阻力。由于重物及紙帶在下落中要不斷地克服阻力做功，因此物體動能的增加量必稍小于重力勢能的減少量，這是系統誤差。減小系統誤差的方法有選用密度大的實心重物，重物下落前紙帶應保持豎直，選用電火花計時器等。

　　（2）由于測量長度會造成誤差，屬偶然誤差，減少辦法一是測距離都應從起點0量起，下落高度h適當大些（過小，h不易測準確；過大，阻力影響造成的誤差大），二是多測幾次取平均值。

　　【例一】 在"驗證機械能守恒定律"的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,查得當地的重力加速度g=9.80m/s2.某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時計數點對應刻度尺上的讀數如圖所示。圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D分別是每打兩個點取出的計數點。根據以上數據，可知重物由O點運動到B點時：

　　（1）重力勢能的減少量為多少？

　　（2）動能的增加量是多少？

　　（3）根據計算的數據可得出什么結論？產生誤差的主要原因是什么？

　　機械能守恒定律說課稿（三）

　　一、教材分析

　　《機械能守恒定律》是人教版高中新教材必修2第七章第8節，本節內容從理論推導過程中，強化學生對動能定理的進一步理解；機械能守恒定律屬物理規律教學，是對功能關系的進一步認識，是學生理解能量的轉化與守恒的鋪墊，為今后學習動量守恒、電荷守恒打下基礎。它結合動量守恒定律是解決力學綜合題的核心，而這類問題又常伴隨著較為復雜的運動過程和受力特點是充分考查學生抽象思維能力、分析能力、應用能力的關鍵點。

　　教學目標

　　根據上述教材結構與內容分析，依據課程標準，考慮到學生已有的認知結構、心理特征 ,制定如下教學目標：

　　知識與技能

　　1、知道什么是機械能；

　　2、知道物體的動能和勢能可以相互轉化；

　　3、掌握機械能守恒的條件；

　　情感態度與價值觀目標

　　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、通過能量守恒的教學，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。

　　教學重點、難點

　　重點：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；

　　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：從能的轉化和功能關系出發理解機械能守恒的條件。

　　二、說教法

　　主要采用講授法、討論法、歸納法相結合的啟發式教學方法。通過師生一起探索得出物理規律及適用條件，充分調動學生積極性，充分體現"教師主導、學生主體"的教學原則。采用情景→問題→分析與活動→總結的教學設計模式，以老師指導下的學生活動為主。

　　三、說學法

　　讓學生真正成為學習的主體。這種運用歸納法的思想，從一個個典型的物理

　　情景中總結出科學的結論，(www.baimashangsha.com)可以大大調動學生學習的積極性和主動性。本節課的教學過程中通過觀察生活中的常見形變，巧用引導性提問，激發學生的積極性，讓學生在輕松、自主、討論的學習氛圍中總結出本節的主要內容從而完成學習任務。

　　四、教學過程

　　（引入新課）

　　用多媒體展示下述物理情景：A.運動員投出鉛球；B.彈簧的一端接在氣墊導軌的一端，另一端和滑塊相連，讓滑塊在水平的軌道上做往復運動。

　　1.動能和勢能的轉化

　　依次演示自由落體、豎直上拋、滾擺、單擺和彈簧振子，提醒學生注意觀察物體運動中動能、勢能的變化情況。讓學生思考上述演示過程中動能和勢能有什么變化。

　　2.探究規律找出機械能不變的條件

　　只受重力做功作用分析

　　只有彈力做功分析

　　結論：在只有重力或彈力做功的物體系統內，動能與勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變，這就叫機械能守恒定律。

　　3、 能力訓練

　　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？

　　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？

　　4、引導學生學會應用機械能守恒定律解題的基本步驟。

　　5、總結歸納

　　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。

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