最新精编高中人教版新课标必修2高中物理机械能守恒定律公开课优质课教学设计Word文件下载.docx

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三维目标

知识与技能

1解动能与势能的相互转

2掌握机械能守恒定律的表达式

过程与方法

经过机械能守恒定律的实际应用，进一步解机械能守恒的条件

情感态度与价值观

培养论联系实际的思想，通过规律、论的习，培养以致用的思想

课前准备

1自制课件、案

2麦克斯韦滚摆、单摆、弹簧振子

教过程

导入新课

影片导入

课件展示翻滚过山车的精彩片断，激发生习的兴趣，引出本节课的习内容

在生观看过山车的同时,教师提醒生分析过山车在运行过程中动能和势能的变情况

游戏导入

教师利用事先准备好的演示器材，请两个同配合，指导他们完成一个小游戏，让同们认真观察并思考游戏里面的道

器材：

细线、小钢球、铁架台

演示过程：

将小钢球机固定在细线的一端，细线的另一端系在铁架台上，使小球与细线形成一个摆让一个同靠近铁架台，头稍低，另一同把小球由该同的鼻子处释放，小球摆动过程中能否碰到该同的鼻子，提醒注意安全，并思考里面的道如左下图

实验导入

如右上图所示，悬挂单摆的铁架台上增加一个横杆P和一把水平放置的尺子AB，实验时①调整横杆P的高度,观察小球摆动的情况；

②调整水平尺子的高度使小球从不同位置摆动，观察小球摆动的情况将各次实验现象进行概括，思考这些现象说明什么问题也可以将单摆悬挂在小黑板上，然后在小黑板上画上若干条水平横线，手持短尺替代横杆

推进新课

一、动能与势能的相互转

前面我们习了动能、势能和机械能的知识在初中习时我们就了解到，在一定条件下，物体的动能与势能（包括重力势能和弹性势能）可以相互转，动能与势能相互转的例子在生活中非常多，请同们举出生活中的例子说明动能与势能的相互转

参考1从树上掉下的苹果（势能向动能转）；

2自行车猛蹬几下自由冲上斜坡（动能向势能转）；

3拉弓射箭（势能向动能转）

4运动会上撑竿跳高运动员在跳起的过程中（人的动能转为杆的弹性势能,后杆的弹性势能转为人的重力势能）

……

实验演示：

依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，提醒生注意观察物体运动中动能、势能的变情况，即转过程中物量的具体变

通过观察演示实验，生回答物体运动中动能、势能变情况

教师小结：

物体运动过程中，随着动能的增大，物体的势能减小；

反之，随着动能的减小，物体的势能增大

生通过实例感受、实验演示，切实感受到机械能的两种形式（动能与势能）之间可以相互转而且，转过程中有力做功

重力做功：

动能←→重力势能

弹力做功：

动能←→弹性势能

二、机械能守恒定律

问题：

动能和势能的相互转是否存在某种定量的关系呢？

上述各运动过程中，物体的机械能是否变呢？

引导生通过具体的实例进行论推导分析先考虑只有重力对物体做功的想情况

情境设置：

质量为的物体自由下落过程中，经过高度1处速度为v1，下落至高度2处速度为v2，不计空气阻力，分析由1下落到2过程中机械能的变（引导生思考分析）

分析：

根据动能定，有

=WG

下落过程中重力对物体做功，重力做功在值上等于物体重力势能的变量取地面为参考平面，有WG=g1-g2

由以上两式可以得到

=g1-g2

移项得

+g2=

g+g1

引导生分析讨论上面表达式的物意义：

等号的左侧表示末态的机械能，等号的右侧表示初态的机械能，表达式表明初态跟末态的机械能相等即在小球下落的过程中，重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转为动能

此表达式具有普遍意义吗？

还是仅在只受重力的自由落体运动中成立？

引导生自己推导竖直上抛、平抛的过程是否成立

引导生关注在上述过程中物体的受力情况可以证明，在只有重力做功的情况下，物体动能和势能可以相互转，而机械能总量保持不变

思维拓展

在只有弹力做功的牨体系统内呢？

课件展示：

展示弹簧振子（由于弹簧振子概念生还没有接触，教师可以不提弹簧振子的概念）的运动情况，分析物过程

教师设疑：

在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；

同样作为机械能组成部分的势能，是否在只有弹力做功的情况下，机械能也能守恒呢？

生在推导过程中可能会存在一定的困难，教师适当加以辅助推导对弹簧与小球的运动过程简要分析，得到动能与势能的转关系，并明确：

在只有弹力对物体做功时物体的机械能守恒

通过上面只有重力做功与只有弹力做功两个部分的推导，师生总结机械能守恒定律的内容：

在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转，而总的机械能保持不变

表达式：

E2+Ep2=Ep1+E1

教师引导生解表达式中各量的物意义，并回顾机械能守恒定律推导过程，加深认识

三、机械能守恒定律的条件

通过以上内容的习，我们解了机械能守恒定律的表达式，但真正应用到解题过程还是有限制的

大屏幕投影机械能守恒定律的内容，并用不同颜色展示“在只有重力或弹力做功的物体系统内”，突出强调守恒的受力前提引导生自己总结守恒的条件

有的生认为守恒条件应该是只受重力或弹力;

有的生认为守恒条件应该是只有重力或弹力做功

在肯定两位生认真思考的基础上，教师质疑两位生的意见，激发他们思考的积极性：

两位同说的有什么不同吗？

生讨论：

只有重力或弹力做功，还包含这样的意思：

可能还受其他力，但其他力不做功

思维追踪：

机械能守恒定律的条件应该怎样表述呢？

举例说明

生总结：

机械能守恒定律的条件可以表述为

1只受重力（弹力），不受其他力如自由落体的物体

2除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功如做单摆运动的物体

例题在距离地面20高处,以15/的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取g=10/2，求小球落地速度大小

引导生思考分析，提出问题：

1前面习过应用运动合成与分解的方法处平抛运动，现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题？

2小球抛出后至落地之前的运动过程中，是否满足机械能守恒的条件？

如何应用机械能守恒定律解决问题？

3归纳生分析的结果，明确：

小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒条件，可以用机械能守恒定律求解；

应用机械能守恒定律时，应明确所选取的运动过程，明确初、末状态小球所具有的机械能

取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能Ep1=g，动能为E1=

v02落地时,小球的重力势能Ep2=0,动能为E2=

v2

根据机械能守恒定律,有E1=E2,即g+

=

落地时小球的速度大小为v=

/=25/

课堂训练

1如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图中的木块向上运动在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）

2长为L的均匀链条放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？

参考答案

1解析：

机械能守恒的条件是：

物体只受重力或弹力的作用，或者还受其他力作用，但其他力不做功，那么在动能和势能的相互转过程中，物体的机械能守恒依照此条件分析,A、B、D三项均错

答案：

2解析：

链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解设整根链条质量为，则单位长度质量（质量线密度）为/L

设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得

解得v=

点拨：

求解这类题目时，一是注意零势点的选取，应尽可能使表达式简，该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点，则初始势能就比较麻烦二是灵活选取各部分的重心，该题开始时的势能应取两部分（桌面上和桌面下）势能总和，整根链条的总重心便不好确定，最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分，可对整根链条求出重力势能

课堂小结

1在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的机械能总量不变

2应用机械能守恒定律的解题步骤

（1）确定研究对象;

（2）对研究对象进行正确的受力分析;

（3）判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件;

（4）视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能;

（5）根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解

布置作业

1教材“问题与练习”第1、3、4题

2观察记录生活中其他的物情景，判断其是否符合机械能守恒定律

板书设计

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，而总的机械能保持不变

活动与探究

课题：

从能量的角度探究机械能守恒定律的条件

目的：

进行课堂拓展，让生自主设置情景，自主探究，重温机械能守恒定律条件发现的过程，加深对课本内容的解

方法：

指导生自主设置情景，从能量的角度判断机械能守恒

参考情境

1瀑布是水流从高处落下形成的美丽自然景观，水流在下落过程中的能量转过程（不计一切阻力）

2流星从高空向地球坠落的过程中，在进入大气层之前，可以看作只受地球的引力作用，流星这一过程能量的转

3射箭的时候，运动员先把弓弦拉满，然后放手释放弹性势能分析放手后，箭和弓组成的系统中，能量如何转

习题详解

1解答：

（1）小球在从A点下落至B点的过程中，根据动能定W=ΔE，g（1-2）=

（2）由g（1-2）=

，得g1+

=g2+

等式左边表示物体在A点时的机械能，等式右边表示物体在B点时的机械能，小球从A点运动到B点的过程中，机械能守恒

2答案：

B

飞船升空的阶段，动力对飞船做功，飞船的机械能增加

飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段，只有引力对飞船做功，机械能守恒

飞船在空中减速后，返回舱与轨道分离，然后在大气层以外向着地球做无动力飞行的过程中，只有引力做功，机械能守恒

进入大气层并运动一段时间后，降落伞张开，返回舱下降的过程中，空气阻力做功，机械能减少

3解答：

（1）石块从抛出到落地的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒设地面为零势能面，根据机械能守恒定律：

+g=

，得

v=

/=15/

根据动能定：

W=E-E0

即g=

=15/

（2