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第四章 机械能和能源
4.4 机械能守恒定律(学案)
广东第二师范学院番禺附属中学 杜康
1.知识与技能
(1)了解动能与重力势能之间的相互转化,初步领会机械能守恒定律的内容。
(2)会正确推导自由落体过程中的机械能守恒定律。
(3)正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件,并能判断物体机械能守恒的条件,会合理选择零势面。
(4)分析实际生活中的事例,进一步理解机械能守恒定律的含义及适用条件。
(5)掌握应用机械能守恒定律的解题步骤,知道机械能守恒定律处理问题的优点,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
2.过程与方法
(1) 通过讨论与交流,使学生知道物体的动能和势能之间是如何实现相互转化的.
(2) 通过理论推导,掌握机械能守恒定律的推导方法与过程。
(3) 通过讨论与交流,知道机械能守恒的条件——只有重力和弹力做功.加深对机械能守恒条件的理解。
(4) 通过例题的讲解,掌握应用机械能守恒定律解题的一般步骤,知道利用机械能守恒定律解题的优点。
3.情感、态度与价值观
(1) 通过讨论与交流,培养学生勤于思考的习惯、积极合作的态度、敢于提出问题的胆识、准确的表述能力。
(2) 通过理论推导机械能守恒定律,培养学生灵活应用所学知识的能力,提高学生的推理论证能力。
(3) 通过对例题的分析,培养学生灵活处理实际问题的能力,如将实际问题抽象化,抓住主要因素而忽略次要因素等能力。
4.重点
1.正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件。
2. 会用机械能守恒定律解决力学问题。
5. 难点:
推导机械能守恒定律。
三、教学过程:
(一)引入新课:
1、复习(为守恒定律的推导做准备)动能定理的内容?
2、提问:什么是机械能?
解答:动能和势能统称为机械能,势能包括重力势能和弹性是能。
机械能用E表示。
(板书)E=EK+EP
3、动能与势能之间的相互转化
以下情境中,存在什么样的机械能转化,分别是什么力做功引起的?
小球由最低点摆到最高点的过程中, 能增大, 能减少。
力做功,引起 能向 能转化; “飞流直下”过程中, 能增大, 能减少。
力做功,引起 能向 能转化; “放箭”的过程中, 能增大, 能减少。
力做功,引起 能向 能转化; 总结:动能和势能之间的相互转化是由 做功引起的。 3、在只有重力或者弹力做功时,动能和势能的内部转化遵循什么样的定量关系呢?这就是我们这堂课要研究的机械能守恒定律的知识。
板书课题:机械能守恒定律
(二)进行新课:
1.机械能守恒定律的推导:
以自由落体运动的小球作为研究对象,设置物理情景,探究在只有重力做功时,动能和势能的相互转化的定量关系,进而加以扩展。
在图1中,质量为m的物体从O点自由下落,以地面作为零势能面,下落过程中任意两点A和B
只有重力做功,
A→B的过程,由动能定理得
将上式展开
移项
即
也可写成
由上面的分析可知,在只有重力做功的情况,存在着什么样的机械能转化规律?
问题:
(1)如果有摩擦力做功,或者其他外力对小球做功,上述规律是否依然成立?
(2)上述规律成立的条件是什么?
总结:在只有重力做功的中,动能和重力势能之和即总机械能保持不变。
归纳总结出:在只有重力做功的情况下,物体的动能和重力势能相互转化,物体的机械能总量保持不变。
2.机械能守恒定律
(1).内容:在只有重力做功的情况下,物体的动能和重力势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变.
板书1.适用条件:只有重力做功;
板书2.在只有弹力做功的情形下,物体系(弹簧和物体)的机械能也守恒。
通过以上学习,我们可以归纳出机械能守恒定律的适用条件:
只有重力或弹力做功,没有任何外力做功。
练习:(学生对机械能守恒定律的适用条件应该有明确的认识,并且会根据适用条件判断具体过程中机械能是否守恒,这是应用机械能守恒定律解决问题的前提。)
【练习1】:下列物体的运动过程中,机械能守恒的有( )
A 沿斜面匀速下滑
B 竖直上抛运动
C 小球以一定的初速度冲上光滑的斜面
D 用细绳拉着物体竖直向上作匀加速直线运动
E 物体以5m/s2 的加速度向下作匀加速直线运动
过程:学生先独自判断,老师在黑板上将各题的情景画草图在黑板上;
学生进行受力分析。
提醒:只有重力做功不等于只受重力!
【练习4】 (利用机械能守恒定律解题)
总结:应用机械能守恒定律的基本思路:
选取研究对象----物体。
根据研究对象所经历的物理过
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