日期:2022-02-20
這是機(jī)械能守恒定律末減初,是優(yōu)秀的物理教案文章,供老師家長(zhǎng)們參考學(xué)習(xí)。
【目標(biāo)要求】
一、知識(shí)與技能
1.理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路,明確實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量。
2.知道實(shí)驗(yàn)中選取測(cè)量點(diǎn)的有關(guān)要求,會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶測(cè)定物體下落的距離,掌握測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的方法。
3.能正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析中得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
4.能定性地分析產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因,并會(huì)采取相應(yīng)的措施減小實(shí)驗(yàn)誤差。
二、過(guò)程與方法
通過(guò)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,體驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程與物理學(xué)的研究方法。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)親自實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生觀察和實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的態(tài)度和正確的科學(xué)觀。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
1.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
2.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。
【教學(xué)方法】
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。
【教學(xué)過(guò)程】
一、導(dǎo)入新課
上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律,掌握了機(jī)械能守恒定律的條件和公式。這節(jié)課我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下機(jī)械能守恒定律。
二、進(jìn)行新課
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)研究物體自由下落過(guò)程中動(dòng)能與勢(shì)能的變化,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
實(shí)驗(yàn)原理:用天平測(cè)出重物的質(zhì)量,紙帶上某兩點(diǎn)的距離等于重物下落的高度,這樣就可以得到重物下落過(guò)程中勢(shì)能的變化。重物的速度可以用大家熟悉的方法從紙帶測(cè)出(即每計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度),這樣就得到它在各點(diǎn)的動(dòng)能。比較重物在某一過(guò)程的初末狀態(tài)動(dòng)能變化與勢(shì)能變化的多少,就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。
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(chēng)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(jué)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(mǎn)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(chēng)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(mǎn)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(kāi)后,返回艙下降的階段
例題:把一個(gè)小球用細(xì)線(xiàn)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?
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.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;
2.會(huì)正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒,理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容,知道它的含義和適用條件;
3.在具體問(wèn)題中,能判定機(jī)械能是否守恒,并能列出機(jī)械能守恒的方程式。
二、過(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。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)能量守恒的教學(xué),使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)觀點(diǎn),理解和運(yùn)用自然規(guī)律,并用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1.掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過(guò)程,理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容;
2.在具體的問(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。
【教學(xué)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;
2.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,能正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能,尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能。
【教學(xué)方法】
演繹推導(dǎo)法、分析歸納法、交流討論法。
【教具】
細(xì)線(xiàn)、小球、帶標(biāo)尺的鐵架臺(tái)。
【教學(xué)過(guò)程】
一、引入新課
教師活動(dòng):我們已學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能。這些不同形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的,那么在相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,他們的總量是否發(fā)生變化?這節(jié)課我們就來(lái)探究這方面的問(wèn)題。
二、進(jìn)行新課
1.動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
演示實(shí)驗(yàn):如圖所示,用細(xì)線(xiàn)、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺(tái)等做實(shí)驗(yàn)。
把一個(gè)小球用細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái),把小球拉到一定高度的點(diǎn),然后放開(kāi),小球在擺動(dòng)過(guò)程中,重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。我們看到,小球可以擺到跟點(diǎn)等高的點(diǎn),如圖甲。
如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線(xiàn),小球雖然不能擺到點(diǎn),但擺到另一側(cè)時(shí),也能達(dá)到跟點(diǎn)相同的高度,如圖乙。
問(wèn)題:這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中,小球的受力情況如何?各個(gè)力的做功情況如何?這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么?
學(xué)生:觀察演示實(shí)驗(yàn),思考問(wèn)題,選出代表發(fā)表見(jiàn)解。
小球在擺動(dòng)過(guò)程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直,對(duì)小球不做功;只有重力對(duì)小球能做功。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:小球在擺動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動(dòng)過(guò)程中,小球總能回到原來(lái)的高度。可見(jiàn),重力勢(shì)能和動(dòng)能的總和,即機(jī)械能應(yīng)該保持不變。
教師:通過(guò)上述分析,我們得到動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化,那么在動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,動(dòng)能和勢(shì)能的和是否真的保持不變?下面我們就來(lái)定量討論這個(gè)問(wèn)題。
2.機(jī)械能守恒定律
物體沿光滑曲面滑下,只有重力對(duì)物體做功。用我們學(xué)過(guò)的動(dòng)能定理以及重力的功和重力勢(shì)能的關(guān)系,推導(dǎo)出物體在處的機(jī)械能和處的機(jī)械能相等。
教師:為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。讓學(xué)生親歷知識(shí)的獲得過(guò)程。
學(xué)生:獨(dú)立推導(dǎo)。
教師:巡視指導(dǎo),及時(shí)解決學(xué)生可能遇到的困難。
推導(dǎo)的結(jié)果為:,
即 。
可見(jiàn):在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(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)能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能也保持不變。
結(jié)論:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能也保持不變。這就是機(jī)械能守恒定律。
3.例題與練習(xí)
例題:把一個(gè)小球用細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái),就成為一個(gè)擺,如圖,擺長(zhǎng)為,最大擺角為,小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大?
學(xué)生:學(xué)生在實(shí)物投影儀上講解自己的解答,并相互討論;
教師:幫助學(xué)生總結(jié)用機(jī)械能守恒定律解題的要點(diǎn)、步驟,體會(huì)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)越性。
總結(jié):
1.機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間,用它來(lái)處理問(wèn)題要比牛頓定律方便;
2.用機(jī)械能守恒定律解題,必須明確初末狀態(tài)機(jī)械能,要分析機(jī)械能守恒的條件。
練習(xí)一:如圖所示,下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中,木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng),其中圖a、b、c中的斜面是光滑的,圖d中的斜面是粗糙的,圖a、b中的為木塊所受的外力,方向如圖中箭頭所示,圖a、b、d中的木塊向下運(yùn)動(dòng),圖c中的木塊向上運(yùn)動(dòng)。在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒的是( )
解析:機(jī)械能守恒的條件是:物體只受重力或彈力的作用,或者還受其它力作用,但其它力不做功,那么在動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中,物體的機(jī)械能守恒。依照此條件分析,abd三項(xiàng)均錯(cuò)。答案:c。
練習(xí)二:長(zhǎng)為l的均勻鏈條,放在光滑的水平桌面上,且使其長(zhǎng)度的1/4垂在桌邊,如圖所示,松手后鏈條從靜止開(kāi)始沿桌邊下滑,則鏈條滑至剛剛離開(kāi)桌邊時(shí)的速度大小為多大?
解析:鏈條下滑時(shí),因桌面光滑,沒(méi)有摩擦力做功。整根鏈條總的機(jī)械能守恒,可用機(jī)械能守恒定律求解。設(shè)整根鏈條質(zhì)量為,則單位長(zhǎng)度質(zhì)量(質(zhì)量線(xiàn)密度)為,設(shè)桌面重力勢(shì)能為零,由機(jī)械能守恒定律得:
解得
4.課下作業(yè):完成 25“問(wèn)題與練習(xí)”中4.5題。
5.教學(xué)體會(huì)
機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一個(gè)特例,要使學(xué)生對(duì)定律的得出、含義、適用條件有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí),這是能夠用該定律解決力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)。
本節(jié)知識(shí)點(diǎn)包括:機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo);機(jī)械能守恒定律的含義和適用條件。
機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件;能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能;
分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能,尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能,是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到,物體重力勢(shì)能大小與所選取的參考平面(零勢(shì)面)有關(guān);而重力勢(shì)能的變化量是與所選取的參考平面無(wú)關(guān)的。在討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時(shí),應(yīng)先確定參考平面。
思維方法是解決問(wèn)題的靈魂,是物理教學(xué)的根本;親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵,離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng),物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。
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(chēng)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
①、認(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。
②、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?huà)伋鳇c(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
①內(nèi)容
②表達(dá)式
③條件
六、作業(yè):
推導(dǎo)過(guò)山車(chē)至少?gòu)亩喔咛庨_(kāi)始滑下,才能安全通過(guò)最高點(diǎn)?
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