日期:2022-02-20
這是機(jī)械能守恒定律教案教學(xué)設(shè)計(jì)精品,是優(yōu)秀的物理教案文章,供老師家長(zhǎng)們參考學(xué)習(xí)。
一、教學(xué)目標(biāo)
【知識(shí)與技能】
知道機(jī)械能的概念,能夠分析動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題;理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件,會(huì)判斷機(jī)械能是否守恒。
【過(guò)程與方法】
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,初步掌握運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化和守恒來(lái)解釋物理現(xiàn)象及分析問(wèn)題的方法。
【情感態(tài)度與價(jià)值觀】
體會(huì)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,提高科學(xué)素養(yǎng)。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
【重點(diǎn)】
機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)及內(nèi)容。
【難點(diǎn)】
對(duì)機(jī)械能守恒定律條件的理解。
三、教學(xué)過(guò)程
環(huán)節(jié)一:導(dǎo)入新課
教師先找一名學(xué)生配合完成小實(shí)驗(yàn):把鋼球用細(xì)繩懸起,請(qǐng)一同學(xué)靠近,將鋼球偏至這位同學(xué)鼻尖處釋放,當(dāng)鋼球擺回時(shí),觀察該同學(xué)反應(yīng),并讓學(xué)生分析會(huì)不會(huì)碰到鼻子,思考原因。由此引入新課《機(jī)械能守恒定律》。
環(huán)節(jié)二:新課講授
(一)動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
教師播放視頻:蕩秋千、過(guò)山車、撐桿跳、瀑布等視頻材料,初步深刻感受各種豐富多彩的動(dòng)能與勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。
教師播放演示實(shí)驗(yàn):滾擺、單擺、自由落體等實(shí)驗(yàn)。
教師:演示實(shí)驗(yàn)中物體自由下落時(shí),重力勢(shì)能怎樣變化?變化的原因是什么?
學(xué)生:重力勢(shì)能減少,因?yàn)橹亓?duì)物體做正功。
思考:減少的重力勢(shì)能去哪了?
學(xué)生:物體下落過(guò)程中,速度在逐漸增加,說(shuō)明物體的動(dòng)能增加了,即物體原來(lái)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能。
教師:那如果物體由于慣性在空中豎直上升時(shí),能量又是怎樣變化的?
學(xué)生:物體原有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。
教師播放演示實(shí)驗(yàn):水平彈簧振子在氣墊導(dǎo)軌上振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。感受彈力做功引起彈性勢(shì)能的變化。
教師舉例說(shuō)明:物體被彈簧彈出去之后,彈力做正功,彈簧的彈性勢(shì)能減少,而物體的速度增加,動(dòng)能增加。也就是彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了物體的動(dòng)能。
學(xué)生總結(jié):不僅重力勢(shì)能可以與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化,彈性勢(shì)能也可以與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。
教師補(bǔ)充:從上面的例子可以發(fā)現(xiàn):通過(guò)重力或彈力做功,機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另外一種形式。
(二)機(jī)械能守恒定律
教師提問(wèn):物體動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量的關(guān)系呢?以動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化為例,研究這一問(wèn)題。
結(jié)合教材給出題目,學(xué)生聯(lián)系之前學(xué)過(guò)的動(dòng)能定理和重力勢(shì)能的的相關(guān)知識(shí),列式并化簡(jiǎn),得出前后總的機(jī)械能相等的關(guān)系式。
小組交流結(jié)果后總結(jié):在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和重力勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。同樣可以證明在只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能也保持不變。
教師總結(jié)得出機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及表達(dá)式。
及時(shí)深化:從機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容可以總結(jié)出機(jī)械能守恒的條件,分別從做功角度和能量角度分析:只有重力或彈力做功,其他力不做功或其他力做功的代數(shù)和為0;只有動(dòng)能和勢(shì)能之間的能量轉(zhuǎn)化,無(wú)其它形式的能量轉(zhuǎn)化。
教師帶領(lǐng)學(xué)生完成教材例題,之后分析結(jié)論,發(fā)現(xiàn)與已有的認(rèn)知或生活經(jīng)驗(yàn)一致。并通過(guò)例題總結(jié)出:用機(jī)械能守恒定律解題時(shí),不用考慮兩個(gè)狀態(tài)間過(guò)程的細(xì)節(jié),只需要考慮運(yùn)動(dòng)的初末狀態(tài)即可。并比較與用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的簡(jiǎn)潔性。
環(huán)節(jié)三:鞏固提升
利用所學(xué)知識(shí)思考飛船在橢圓軌道上繞地球運(yùn)行時(shí)機(jī)械能是否守恒?
環(huán)節(jié)四:小結(jié)作業(yè)
學(xué)生總結(jié)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容。并完成課后“問(wèn)題與練習(xí)”。
四、板書設(shè)計(jì)
一、引入新課:通過(guò)視頻:加油!向未來(lái),引入新課,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣《機(jī)械能守恒定律》的教學(xué)設(shè)計(jì)
二、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、知道什么是機(jī)械能,知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
2、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及適用條件。
3、學(xué)會(huì)在具體問(wèn)題中判斷機(jī)械能是否守恒。
三、新課講授
【知識(shí)回顧】
1、本章學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能,大小如何計(jì)算?
2、動(dòng)能定理的.內(nèi)容是什么?
3、重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系是什么?
【基本概念】
1.機(jī)械能:動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)統(tǒng)稱為機(jī)械能
2.計(jì)算公式:
3.注意:機(jī)械能是標(biāo)量,具有相對(duì)性
探究一:動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化
?、佟⒄J(rèn)真觀察演示實(shí)驗(yàn),體會(huì)動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
?、?、請(qǐng)同學(xué)們列舉生活中動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化的例子。
探究二:機(jī)械能守恒定律的理論推導(dǎo)(分組討論)
情景1:質(zhì)量為m的物體自由下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)高度h1的A點(diǎn)速度v1,高度h2的B點(diǎn)時(shí)速度為v2,不計(jì)空氣阻力,分析A、B兩位置的機(jī)械能的關(guān)系。
探究三:機(jī)械能守恒定律的條件
思考:機(jī)械能守恒定律只適用于自由落體運(yùn)動(dòng)嗎?
情景2:物體沿光滑斜面下滑,A、B為圖中任意兩個(gè)時(shí)刻所處的位置。
情景3:若在情景1中考慮空氣阻力,試分析A、B兩位置的機(jī)械能關(guān)系。
結(jié)論:在只有?? 做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與重力勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。
同樣可以證明,在只有?? 做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與彈性勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。
用單擺模擬視頻中的實(shí)驗(yàn),并解密。
【機(jī)械能守恒初判斷】
下列實(shí)例中哪些情況機(jī)械能是守恒的?
1、跳傘員利用降落傘在空中勻速下落
2、拋出的籃球在空中運(yùn)動(dòng)(不計(jì)阻力)
3、用繩拉著一個(gè)物體沿著光滑的斜面勻速上升。
四、課堂練習(xí)
質(zhì)量為1 kg的物體從離地面1.5 m高處以速度10 m/s拋出,不計(jì)空氣阻力,若以地面為零勢(shì)能面,物體的機(jī)械能是________J,落地時(shí)的機(jī)械能是________J;若以拋出點(diǎn)為零勢(shì)能面,物體的機(jī)械能是________J,落地時(shí)的機(jī)械能是________J.(g取10 m/s2)
五、課堂小結(jié)
1、機(jī)械能
2、機(jī)械能守恒定律
?、賰?nèi)容
②表達(dá)式
?、蹢l件
六、作業(yè):
推導(dǎo)過(guò)山車至少?gòu)亩喔咛庨_始滑下,才能安全通過(guò)最高點(diǎn)?
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教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
知道什么是機(jī)械能,知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化;
理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容;
在具體問(wèn)題中,判定機(jī)械能是否守恒,并能列出機(jī)械能守恒的方程式。
2、過(guò)程與方法
通過(guò)科學(xué)探究機(jī)械能的過(guò)程,對(duì)物理現(xiàn)象(動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化)的分析提出假設(shè),再進(jìn)行理論推理的物理研究方法;
經(jīng)歷歸納概括“機(jī)械能守恒的條件”的過(guò)程,體會(huì)歸納的思想方法。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)視頻與實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,體會(huì)科學(xué)的無(wú)窮魅力;
通過(guò)機(jī)械能守恒,感悟自然界的守恒思想,體會(huì)自然地對(duì)稱美、和諧美。
2學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)在初中學(xué)習(xí)過(guò)有關(guān)機(jī)械能的基本概念,對(duì)“機(jī)械能”并不算陌生,接受起來(lái)相對(duì)輕松。通過(guò)前幾節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí),同學(xué)們對(duì)“機(jī)械能”這一概念較初中有了更深認(rèn)識(shí),在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律學(xué)生比較容易理解。
3重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn):1、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容
2、在具體問(wèn)題中能判定機(jī)械能是否守恒,并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式
難點(diǎn):1、從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒的條件
3、能正確判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒
4教學(xué)過(guò)程 4.1第一學(xué)時(shí) 教學(xué)活動(dòng) 活動(dòng)1【活動(dòng)】教學(xué)過(guò)程
新課引入
觀看“最美單板滑雪”視頻
通過(guò)視頻,我們驚嘆運(yùn)動(dòng)員在空中動(dòng)作的控制能力,在短暫瞬間帶給我們視覺的沖擊。那么運(yùn)動(dòng)員想在空中做出高難度動(dòng)作,需要滿足哪些條件呢?
討論:更多的空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間
更加?jì)故斓募记?/p>
總結(jié):更多的空中時(shí)間,需要更大的初速度;更嫻熟的技巧,需要成年累月的訓(xùn)練。
技術(shù)上的支持要交給教練員,理論上的支持我們可以幫忙。
一、機(jī)械能
回顧本章第一節(jié)內(nèi)容(投影)
我們探究過(guò)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量。研究小球在兩個(gè)對(duì)接斜面間運(yùn)動(dòng)時(shí),伽利略提出了物體動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。請(qǐng)同學(xué)們利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行解釋。
重力做功,重力勢(shì)能變化;合外力做功,動(dòng)能變化。
在生活中,動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例很多,請(qǐng)同學(xué)們舉例說(shuō)明:
彈弓、秋千、射箭、航母阻攔索等(投影)
從剛才的討論可以看到,重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之間具有密切的練習(xí),我們把它們統(tǒng)稱為機(jī)械能。
二、何為守恒?
物體以初速度v0沖上光滑斜面,到達(dá)最高點(diǎn)后又回到斜面底端,圖1中斜面光滑,圖2中物體受到一沿斜面向下的恒力F。
探究一、兩種情況下,物體回到斜面底端時(shí)的機(jī)械能與初態(tài)機(jī)械能是否相等?
探究二、在斜面上某一位置時(shí)(距離初始位置L遠(yuǎn))的機(jī)械能與初態(tài)機(jī)械能是否相等?
情況一
動(dòng)能
勢(shì)能
機(jī)械能
初態(tài)
回到斜面底端
斜面上某一位置
情況二
動(dòng)能
勢(shì)能
機(jī)械能
初態(tài)
回到斜面底端
斜面上某一位置
結(jié)論:守恒是機(jī)械能總量保持不變,而不是初始值等于末態(tài)值
二、為何守恒?
探究一、受力情況不同(物體沿光滑軌道下滑和沿粗糙軌道下滑)
探究二、能量轉(zhuǎn)化情況不同(物體沿光滑軌道下滑和沿粗糙軌道下滑)
在只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變,叫做機(jī)械能守恒定律。
練習(xí):判斷下列運(yùn)動(dòng)是否滿足機(jī)械能守恒(AB)
A.繩子牽引小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)
B.小球做豎直上拋運(yùn)動(dòng)
C.物體沿斜面勻速下滑
D.流星在大氣中下落留下明亮的軌跡
練習(xí)(課本78頁(yè)第2題)神州好載人飛船在發(fā)射至返回的過(guò)程中,以下哪些階段中返回艙的機(jī)械能是守恒的?
A.飛船升空的階段
B.飛船在橢圓軌道上繞地球運(yùn)動(dòng)的階段
C.返回艙在大氣層以外向著地球做無(wú)動(dòng)力飛行階段
D.降落傘張開后,返回艙下降的階段
例題:把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來(lái),就成為一個(gè)擺,擺長(zhǎng)為L(zhǎng),最大偏角為θ。如果阻力可以忽略,小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大?
一、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.理解物體的動(dòng)能和勢(shì)能是可以相互轉(zhuǎn)化的。
2.理解機(jī)械能守恒定律及其條件。
?。ǘ┻^(guò)程與方法
1.學(xué)會(huì)在具體的問(wèn)題中判定物體的機(jī)械能是否守恒;
2.初步學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來(lái)解釋物理現(xiàn)象,分析問(wèn)題。
?。ㄈ┣楦小B(tài)度與價(jià)值觀
1.通過(guò)對(duì)機(jī)械能守恒定律的探究,體驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn)是探究物理規(guī)律的一種重要方法和手段,激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性、能動(dòng)性。
2.通過(guò)將科學(xué)技術(shù)與物理課堂結(jié)合,提高自身做物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)素養(yǎng)。?
3.在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中,體驗(yàn)學(xué)有所得的快樂(lè),并感悟物理與社會(huì)生活的緊密聯(lián)系。
二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)?
運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)探究機(jī)械能守恒定律;
歸納出只有重力做功是機(jī)械能守恒的條件。
三、教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)探究法
四、教學(xué)設(shè)計(jì)思路和教學(xué)流程
?。ㄒ唬┙虒W(xué)設(shè)計(jì)思路
本節(jié)課采用“情景引入──提出問(wèn)題──猜測(cè)答案──探究答案──驗(yàn)證結(jié)論──條件歸納──應(yīng)用和小結(jié)”的教學(xué)流程:從過(guò)山車模型中發(fā)現(xiàn)動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,提問(wèn)在轉(zhuǎn)化過(guò)程中動(dòng)能和重力勢(shì)能的總量(機(jī)械能)是否相等,進(jìn)而引出探究的主題;之后運(yùn)用已學(xué)的理論知識(shí)動(dòng)能定理驗(yàn)證結(jié)論,將理論和實(shí)驗(yàn)推理很好的相結(jié)合;在條件討論過(guò)程中設(shè)計(jì)多個(gè)情景,通過(guò)不同情況下讓學(xué)生尋找力做功的共性,師生互動(dòng)討論歸納出機(jī)械能守恒的條件;?
五、教學(xué)過(guò)程
教師活動(dòng)
幻燈片演示
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
一、新課引入
提出問(wèn)題
小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和重力勢(shì)能如何變化?動(dòng)能和重力勢(shì)能的總量又會(huì)如何?
?
學(xué)生回答:動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減少.(但是兩者之和不清楚。)
由演示提出新問(wèn)題,激發(fā)探究興趣。
為了弄清楚兩種能量之和如何變化我們需要先
復(fù)習(xí)回顧
機(jī)械能定義:
?
學(xué)生回顧
?
?
?
?
?
小組積極回答
?
?
?
?
?
?
學(xué)生考慮并回答
通過(guò)復(fù)習(xí)聯(lián)系引入問(wèn)題,學(xué)生思考激發(fā)學(xué)生探索欲。
聯(lián)系生活
實(shí)際上生活中與翻滾過(guò)山車一樣有能量轉(zhuǎn)化的例子比比皆是:
?
?
學(xué)生主動(dòng)回答生活實(shí)例?
?
?通過(guò)圖片說(shuō)出動(dòng)能與勢(shì)能變化情況。
?
?
?
?
理性問(wèn)題實(shí)際化,聯(lián)系實(shí)際生活。
發(fā)散學(xué)生思維
探究過(guò)程
機(jī)械能中動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系:1、提出問(wèn)題
學(xué)生探究
體現(xiàn)學(xué)生自主性
2、猜想答案
并且大致的指出我們探究的具體做法與探究方向。
學(xué)生大膽猜測(cè)
學(xué)生發(fā)言
體現(xiàn)猜想在科學(xué)研究中的作用
3、探究過(guò)程
分組探究
學(xué)生自主性高漲積極試驗(yàn),現(xiàn)象好奇。
體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用,學(xué)生主體地位,二者缺一不可。
(1)只受重力。只有重力做功
學(xué)生自主推導(dǎo)過(guò)程
學(xué)生發(fā)言,匯報(bào)探究結(jié)論
讓學(xué)生學(xué)會(huì)分享
培養(yǎng)學(xué)生語(yǔ)言組織能力
(2)受其他力,但是其他力不做功
學(xué)生發(fā)現(xiàn)原來(lái)和第一種情況一樣。
學(xué)生學(xué)會(huì)總結(jié)不同現(xiàn)象的相同規(guī)律。
(3)物體受其他力,且其他力做功
學(xué)生分析,教師總結(jié)
學(xué)生實(shí)踐上升到理論
(4)探討守恒的條件
學(xué)生總結(jié):看來(lái)機(jī)械能守恒條件應(yīng)該是只有重力做功或彈力做功。
學(xué)生思維十分活躍
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