機械能守恆定律教學設計範文

【教學目標】

一、知識與技能

1．知道什麼是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉化；

2．會正確推導物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恆，理解機械能守恆定律的內容，知道它的含義和適用條件；

3．在具體問題中，能判定機械能是否守恆，並能列出機械能守恆的方程式。

二、過程與方法

1．學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恆；

2．初步學會從能量轉化和守恆的觀點來解釋物理現象，分析問題。

三、情感、態度與價值觀

通過能量守恆的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規律，並用來解決實際問題。

【教學重點】

1．掌握機械能守恆定律的推導、建立過程，理解機械能守恆定律的內容；

2．在具體的問題中能判定機械能是否守恆，並能列出定律的數學表達式。

【教學難點】

1．從能的轉化和功能關係出發理解機械能守恆的條件；

2．能正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恆，能正確分析物體系統所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。

【教學方法】

演繹推導法、分析歸納法、交流討論法。

【教具】

細線、小球、帶標尺的鐵架臺。

【教學過程】

一、引入新課

教師活動：我們已學習了重力勢能、彈性勢能、動能。這些不同形式的能是可以相互轉化的，那麼在相互轉化的過程中，他們的總量是否發生變化？這節課我們就來探究這方面的問題。

二、進行新課

1．動能與勢能的相互轉化

演示實驗：如圖所示，用細線、小球、帶有標尺的鐵架臺等做實驗。

把一個小球用細線懸掛起來，把小球拉到一定高度的點，然後放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉化。我們看到，小球可以擺到跟點等高的點，如圖甲。

如果用尺子在某一點擋住細線，小球雖然不能擺到點，但擺到另一側時，也能達到跟點相同的高度，如圖乙。

問題：這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個小實驗說明了什麼？

學生：觀察演示實驗，思考問題，選出代表發表見解。

小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有重力對小球能做功。

實驗結論：小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度。可見，重力勢能和動能的總和，即機械能應該保持不變。

教師：通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉化，那麼在動能和勢能的轉化過程中，動能和勢能的和是否真的保持不變？下面我們就來定量討論這個問題。

2．機械能守恆定律

物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功。用我們學過的`動能定理以及重力的功和重力勢能的關係，推導出物體在處的機械能和處的機械能相等。

教師：爲學生創設問題情境，引導學生運用所學知識獨立推導出機械能守恆定律。讓學生親歷知識的獲得過程。

學生：獨立推導。

教師：巡視指導，及時解決學生可能遇到的困難。

推導的結果爲：，

即 。

可見：在只有重力做功的物體系統內，動能和重力勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。

同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系統內，動能和彈性勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。

結論：在只有重力或彈力做功的物體系統內，動能和彈性勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。這就是機械能守恆定律。

3．例題與練習

例題：把一個小球用細線懸掛起來，就成爲一個擺，如圖，擺長爲，最大擺角爲，小球運動到最低位置時的速度是多大？

學生：學生在實物投影儀上講解自己的解答，並相互討論；

教師：幫助學生總結用機械能守恆定律解題的要點、步驟，體會應用機械能守恆定律解題的優越性。

總結：

1．機械能守恆定律不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便；

2．用機械能守恆定律解題，必須明確初末狀態機械能，要分析機械能守恆的條件。

練習一：如圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，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中的爲木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動。在這四個圖所示的運動過程中機械能守恆的是（ ）

解析：機械能守恆的條件是：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，那麼在動能和勢能的相互轉化過程中，物體的機械能守恆。依照此條件分析，ABD三項均錯。答案：C。

練習二：長爲L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的1/4垂在桌邊，如圖所示，鬆手後鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小爲多大？

解析：鏈條下滑時，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機械能守恆，可用機械能守恆定律求解。設整根鏈條質量爲，則單位長度質量（質量線密度）爲，設桌面重力勢能爲零，由機械能守恆定律得：

解得

4．課下作業：完成 25“問題與練習”中4．5題。

5．教學體會

機械能守恆定律是能量守恆定律的一個特例，要使學生對定律的得出、含義、適用條件有一個明確的認識，這是能夠用該定律解決力學問題的基礎。

本節知識點包括：機械能守恆定律的推導；機械能守恆定律的含義和適用條件。

機械能守恆定律是本章教學的重點內容，本節教學的重點是使學生掌握物體系統機械能守恆的條件；能夠正確分析物體系統所具有的機械能；

分析物體系統所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節學習的難點之一。在教學中應讓學生認識到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關的。在討論物體系統的機械能時，應先確定參考平面。

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。