《机械能守恒定律》教学设计 【教学目标 1.掌握机械能守恒定律，了解其含义和适用条件。 2.学习机械能守恒定律解决机械问题，知道应用该定律解决问题的步骤，知道利用该定律解决问题的优点。 第一课【教学目标1.知道动能和势能可以相互转化。 2.能够推导出动能与引力势能转换守恒定律。 3． 了解机械能守恒的条件，可以判断机械能在特定环境下是否守恒。 【教学重点是判断特定环境下机械能守恒定律。 【教学过程中动能和势能可以相互转化。 （以举例的形式介绍）列举生活中动能和势能相互转化的常见现象：教材79说明动能和势能可以相互转化； 例子说明动能和弹性势能可以相互转化。 ; 该例子表明，动能、重力势能和弹性势能可以相互转换。 讨论交流：动能和势能是如何实现转换的？ 答：上例中，动能和势能的相互转换是通过重力或弹力做功来实现的。 过分：初中的时候就接触过机械能守恒定律。 现在我们用上面例子中最简单的自由落体运动来推导机械能守恒定律。 2、机械能守恒定律的推导——以自由落体为例。 如图所示，质量为v1的物体做自由落体运动。 物体只受重力G=mg的影响，重力做正功。 v22h1 假设重力所做的功是，也等于合力所做的功。 根据动能定理h2)，重力所做的功有多少，就会转化为等量的动能。
也就是说，动能越大，重力势能就越小。 表达式2：上式左边两项分别表示球在位置2（最终状态）的动能和重力势能机械能守恒定律，相加表示球在位置状态）的机械能； 等号右边的两项分别表示小球在位置 1（初始状态）的动能和重力势能，它们之和就表示小球在位置 ( ) 的机械能初始状态）。 因此，对于上式，我们可以理解为最终状态下的机械能等于初始状态下的机械能机械能守恒定律，即小球运动过程中机械能保持不变。 那么，我们还可以推广到任意时刻、任意位置的小球的动能与重力势能之和保持不变。 到目前为止，我们已经导出了机械能守恒定律的两个表达式。 其实我们也可以通过其他模型来证明。 推导出机械能守恒定律。 答：推导过程与上面使用自由落体运动的推导过程完全相同。 讨论交流：教材第80页，机械能守恒定律成立的条件是什么？ 3． 讨论机械能守恒的条件。 在上面的推导过程中，我们用到了两个定律：一是动能定理，二是引力功与引力势能的关系。 之所以可以将这两个定律结合起来推导出机械能守恒定律，是因为应用动能定理时：如果重力的功等于合力的功，也可以理解为只有重力做功，机械能守恒。 我们用这个条件来检验上面的例子5）通过重力和支撑力，但是支撑力不做功，只有重力做功，所以重力功等于合力功，机械能守恒； 小结：只有重力起作用，机械能守恒。
我们也可以这样理解重力的做功：它只转换物体的动能和重力的势能，即只转换机械能内的能量。 重力做功不会改变机械能的总量，因此机械能守恒。 7）由于重力和弹簧力，弹簧力和重力做功，所以弹力和重力做的功等于合功，机械能守恒； 同样，弹力所做的功与重力所做的功类似，弹簧力只是将机械能内的能量进行转换，所以它并不会改变机械能的总量。 从课本上的结论“只有重力做功，机械能守恒”我们也可以得到类似的结论：只有弹力做功，机械能也守恒。 综上所述，我们可以说：只有重力或弹力起作用，动能、重力势能、弹性势能之间才会发生转换，且转换过程中总量保持不变。 讨论交流，教材第80页：“只有重力才起作用”你是怎么理解的？ 1. 仅受系统中重力或弹簧力的影响。 2、除了重力和弹力外，还受其他力的作用，但其他力不做功。 3、除重力和弹力以外的力都做功，但其他力所做的功的代数和总是满足上述三个条件中的任何一个，系统的机械能守恒。 第三点需要一些额外的解释，比如用水平力作用在物体上，使其在粗糙的水平面上以匀速直线运动。 拉力和摩擦力都做功，一正一负大小相等，物体的机械能总量保持不变。 严格来说，第三个条件不属于机械能守恒条件，但在研究过程中机械能的值保持不变。
4． 机械能守恒定律的内容是，当只有重力和弹力做功时，物体的动能和势能相互转化英语作文，但机械能的总量保持不变。 这里的弹力特指弹簧等弹力，不包括支撑力、压力等弹力。） 注：只有重力或弹力才起作用，即空气阻力和因发热而损失的能量。不考虑其他摩擦力，因此机械能守恒也是一个理想化的物理模型。 5、教材中的课后练习，使学生一方面掌握刚刚总结的判断机械能守恒的方法，另一方面探索新的方法。 学生一般根据机械能守恒的条件做出判断：只有重力和弹性起作用。 引导学生思考：这是判断机械能是否守恒的唯一方法吗？ 我们来看下面的练习： c) 用绳子绑一个小球，使球在光滑的水平面上做匀速圆周运动。 对于上面的问题，我们可以这样思考：在中间，物体的输运能量没有变化，因为它是匀速运动的；在中间，物体的输运能量没有变化，因为它是匀速运动的； 另外，物体的重力势能由于高度越来越小而逐渐减小。 因此，机械能的总量正在减少。 ，物体的动能和引力势能不变，因此机械能不变。 我们上面使用的方法实际上是直接观察物体的机械能是否发生变化，而不是根据所做的功来判断。 我们不妨把这种判断机械能是否守恒的方法称为“直接观察”。 另外，我们还可以根据能量换算来判断：自然界的总能量是守恒的。 只要没有机械能转化为其他形式的能量，机械能就是守恒的。
这时我们常常通过一些现象来判断，比如看到发光、发电、发热等，这意味着机械能转化为其他形式的能量。 此时，机械能不守恒。 例如：当流星在大气层中移动时，我们会看到发光现象，但它们也在产生热量。 这说明流星的机械能不断转化为光能和热能，因此其机械能不守恒。 一般来说，判断机械能是否守恒有上述三种方法： 1）看是否只有重力和弹力做功； （该方法需要对物体进行受力分析和运动分析，以确定该力所做的功。）对于只有重力和弹力做功，有三种解释：物体只作用于重力和弹力； 它对其他力起作用，但其他力不做功； 其他力也做功，但所做功的代数和为零。 2）“直视”（看动能和势能的变化特征，然后结合起来判断）； （该方法需要对物体进行运动分析，以获得各种机械能的变化） 3）看机械能的方向。 即是否发光、发热、发电等。 【讲解】第一课主要要求学生了解机械能守恒定律，以及如何判断机械能是否守恒。 但它没有提到机械能在给定范围内是否守恒。 这正是第二课的内容。 第二课 【教学目标 1.认识重力势能属于物体和地球系统。 2. 知道弹性势能属于构成弹簧的粒子系统。 3． 可以确定特定系统的机械能是否守恒。 4． 可以处理单体机械能守恒问题。
【教学重点可以判断特定系统的机械能是否守恒。 【教学过程 1.重力势能由物体和地球共享。 重力势能由物体和地球组成的系统共享。 通常当我们说一个物体有多少引力势能时，这只是一种习惯性的说法。 其实就是指物体与地球共享的机械能。 这句话怎么理解呢？ 如果去掉地球，物体就不会受到重力的影响，更不用说重力势能了。 重力势能是由物体与地球之间的相互作用产生的，并且由两者共享。 2、弹簧的弹性势能属于构成弹簧的质点系统。 弹性势能和重力势能都与物体之间的相对位置有关，因此势能也称为势能。 3． 给定范围内机械能守恒让我们重新考虑一下上一课中讨论的问题 - 压缩弹簧将球弹开的过程，如图所示。 这次我们重点关注小球：当弹簧将小球向右弹起时，小球的动能增大，重力势能不变，弹性势能不变（小球可以将其视为粒子（即其发生的变形可以忽略不计），因此其机械能逐渐增大。 我们再看看弹簧：我们所说的弹簧一般指的是轻弹簧，所以它的动能和重力势能都为零。 当球向右弹出时，弹簧的变形越来越小，因此弹性势能越来越小，机械能也越来越小。 然而，从上一课我们清楚地知道，机械能是守恒的。 为什么现在看起来机械能又不守恒了呢？ （学生马上就会意识到，这是我们只看小球或弹簧的结果，即我们是否谈论一定范围内的机械能守恒。上一课我们提到的机械能守恒并不是指在哪个范围内。在本课中，我们看到如果定义了范围，则机械能可能不守恒。在上面我们谈到的例子中：球的机械能在增加，但球的机械能却在增加。弹簧的能量是减少的，弹簧的动能、弹簧的弹力、弹性势能是否守恒取决于我们要研究的物体的质量。从静止状态释放并摆动到正下方过程的暂停点。