《高中物理《機械能守恒定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理《機械能守恒定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 高中物理《機械能守恒定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計 　　1．在物理知識方面要求． 　　掌握機械能守恒定律的條件； 　　理解機械能守恒定律的物理含義． 　　2．明確運用機械能守恒定律處理問題的優(yōu)點，注意訓(xùn)練學(xué)生運用本定律解決問題的思路，以培養(yǎng)學(xué)生正確分析物理問題的習(xí)慣． 　　3．滲透物理學(xué)方法的教育，強調(diào)用能量的轉(zhuǎn)化與守恒觀點分析處理問題的重要性． 　　1．機械能守恒定律是力學(xué)知識中的一條重要規(guī)律．是一個重點知識．特別是定律的適用條件、物理意義以及具體應(yīng)用都作為較高要求． 　　2．機械能守恒定律的適用條件的理解以及應(yīng)用，對多數(shù)學(xué)生來說，雖經(jīng)過一個階段的學(xué)習(xí)，仍常常是

2、把握不夠，出現(xiàn)各式各樣的錯誤．這也說明此項正是教學(xué)難點所在． 　　投影片若干，投影幻燈，彩筆，細(xì)繩，小球，帶有兩個小球的細(xì)桿，定滑輪，物塊m、M，細(xì)繩． 　　1．提出問題． 　　機械能守恒定律的內(nèi)容． 　　機械能守恒定律的條件． 　　2．根據(jù)學(xué)生的回答，進行評價和歸納總結(jié)，說明機械能守恒定律的物理含義． 　　運用機械能守恒定律分析解決物理問題的基本思路與方法． 　　問題1 投影片和實驗演示．如圖1所示．一根長L的細(xì)繩，固定在O點，繩另一端系一條質(zhì)量為m的小球．起初將小球拉至水平于A點．求小球從A點由靜止釋放后到達最低點C時的速度． 　　分析及解答：小球從A點到C點過程中，不計空氣阻力，只受重力

3、和繩的拉力．由于繩的拉力始終與運動方向垂直，對小球不做功．可見只有重力對小球做功，因此滿足機械能守恒定律的條件．選取小球在最低點C時重力勢能為零．根據(jù)機械能守恒定律，可列出方程： 　　教師展出投影片后，適當(dāng)講述，然后提出問題． 　　問題2 出示投影片和演示實驗．在上例中，將小球自水平稍向下移，使細(xì)繩與水平方向成θ角，如圖2所示．求小球從A點由靜止釋放后到達最低點C的速度． 　　分析及解答：仍照問題1，可得結(jié)果 　　問題3 出示投影片和演示實驗．現(xiàn)將問題1中的小球自水平稍向上移，使細(xì)繩與水平方向成θ角．如圖3所示．求小球從A點由靜止釋放后到達最低點C的速度． 　　分析及解答：仿照問題1和問題2的

4、分析． 　　小球由A點沿圓弧AC運動到C點的過程中，只有重力做功，滿足機械能守恒．取小球在最低點C時的重力勢能為零． 　　根據(jù)機械能守恒定律，可列出方程： 　　比較問題1、問題2與問題3的分析過程和結(jié)果．可能會出現(xiàn)什么問題． 　　引導(dǎo)學(xué)生對問題3的物理過程作細(xì)節(jié)性分析．起初，小球在A點，繩未拉緊，只受重力作用做自由落體運動，到達B點，繩被拉緊，改做 　　進一步分析：小球做自由落體運動和做圓周運動這兩個過程，都只有重力做功，機械能守恒，而不是整個運動過程機械能都守恒，因此原分析解答不合理． 　　引導(dǎo)學(xué)生進一步分析：小球的運動過程可分為三個階段． 　　小球從A點的自由下落至剛到B點的過程； 　　在

5、到達B點時繩被拉緊，這是一個瞬時的改變運動形式的過程； 　　在B點狀態(tài)變化后，開始做圓周運動到達C點． 　　通過進一步討論，相互啟迪，使學(xué)生從直覺思維和理論思維的結(jié)合上認(rèn)識到這一點．前后兩個過程機械能分別是守恒的，而中間的瞬時變化過程中由于繩被拉緊，vB在沿繩方向的分速度改變?yōu)榱悖蠢K的拉力對小球做負(fù)功，有機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能并不守恒．因此，對小球運動的全過程不能運用機械能守恒定律． 　　正確解答過程如下： 　　小球的運動有三個過程： 　　從A到B，小球只受重力作用，做自由落體運動，機械能守恒．到達B點時，懸線轉(zhuǎn)過2θ°角，小球下落高度為2Lsinθ，取B點重力勢能為零．根據(jù)機械能守恒定律

6、 　　小球到達B點，繩突然被拉緊，在這瞬間由于繩的拉力作用，小球沿繩方向的分速度vB∥減為零，垂直繩的分速度vB⊥不變，即 　　小球由B到C受繩的拉力和重力作用，做初速度為vB⊥的圓周運動，只有重力做功，機械能守恒，有： 　　聯(lián)立①、②、③式可解得vC． 　　教師對問題1、2、3的分析及解答過程，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)．進一步提出問題． 　　問題4 出示投影片和演示實驗． 　　如圖5所示，在一根長為L的輕桿上的B點和末端C各固定一個質(zhì)量為m的小球，桿可以在豎直面上繞定點A轉(zhuǎn)動，現(xiàn)將桿拉到水平位置 　　與摩擦均不計）． 　　解法：取在C點的小球為研究對象．在桿轉(zhuǎn)動過程中，只有重力對它做功，故機械能守恒

7、．有： 　　解法：取在B點的小球為研究對象，在桿轉(zhuǎn)動過程中，只有重力對它做功，故機械能守恒： 　　由于固定在桿上B、C點的小球做圓周運動具有相同的角速度，則vB∶vC=rB∶rC=2∶3， 　　現(xiàn)比較解法與解法可知，兩法的結(jié)果并不相同． 　　提出問題： 　　兩個結(jié)果不同，問題出現(xiàn)在何處呢？ 　　學(xué)生討論，提出癥結(jié)所在．教師歸納總結(jié)，運用機械能守恒定律，應(yīng)注意研究對象的選取和定律守恒的的條件．在本例題中出現(xiàn)的問題是，整個系統(tǒng)機械能守恒，但是，系統(tǒng)的某一部分的機械能并不守恒．因而出現(xiàn)了錯誤的結(jié)果． 　　師生共同歸納，總結(jié)解決問題的具體辦法． 　　由于兩小球、輕桿和地球組成的系統(tǒng)在運動過程中，勢能和

8、動能相互轉(zhuǎn)化，且只有系統(tǒng)內(nèi)兩小球的重力做功，故系統(tǒng)機械能守恒．選桿在水平位置時為零勢能點． 　　則有 E1=0． 　　而 E1=E2， 　　教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)以上解法的合理性，并進一步提出問題，對機械能守恒定律的理解還可有以下表述： 　?、傥矬w系在任意態(tài)的總機械能等于其初態(tài)的總機械能． 　　②物體系勢能的減小等于其動能的增加． 　?、畚矬w系中一部分物體機械能的減小等于另一部分物體機械能的增加． 　　請同學(xué)分成三組，每組各用一種表述，重解本例題．共同分析比較其異同，這樣會更有助于對機械能守恒定律的深化．為此，給出下例，并結(jié)合牛頓第二律的運用，會對整個物理過程的認(rèn)識更加深刻． 　　已知，小物體自

9、光滑球面頂點從靜止開始下滑．求小物體開始脫離球面時α=？如圖6所示． 　　先仔細(xì)研究過程．從運動學(xué)方面，物體先做圓周運動，脫離球面后做拋體運動．在動力學(xué)方面，物體在球面上時受重力mg和支承力N，根據(jù)牛頓第二定律 　　物體下滑過程中其速度v和α均隨之增加，故N逐步減小直到開始脫離球面時N減到零．兩個物體即將離開而尚未完全離開的條件是N=0． 　　解：視小物體與地球組成一系統(tǒng)．過程自小物體離開頂點至即將脫離球面為止．球面彈性支承力N為外力，與物體運動方向垂直不做功；內(nèi)力僅有重力并做功，故系統(tǒng)機械能守恒．以下可按兩種方式考慮． 　　以球面頂點為勢能零點，系統(tǒng)初機械能為零，末機械能為 　　機械能守恒要

10、求 　　兩種考慮得同樣結(jié)果． 　　〔注〕本題是易于用機械能守恒定律求解的典型題，又涉及兩物體從緊密接觸到彼此脫離的動力學(xué)條件，故作詳細(xì)分析． 　　解題前將過程分析清楚很重要，如本題指出，物體沿球面運動時，N減小變?yōu)榱愣撾x球面．若過程分析不清將會導(dǎo)致錯誤． 　　為加深對機械能守恒定律的理解，還可補充下例．投影片． 　　一根細(xì)繩不可伸長，通過定滑輪，兩端系有質(zhì)量為M和m的小球，且M＞m，開始時用手握住M，使系統(tǒng)處于圖7所示狀態(tài)．求：當(dāng)M由靜止釋放下落h高時的速度． 　　解：兩小球和地球等組成的系統(tǒng)在運動過程中只有重力做功，機械能守恒．有： 　　提問：如果M下降h剛好觸地，那么m上升的總高度是多少

11、？組織學(xué)生限用機械能守恒定律解答． 　　解法一：M觸地，m做豎直上拋運動，機械能守恒．有： 　　解法二：M觸地，系統(tǒng)機械能守恒，則M機械能的減小等于m機械能的增加．即有： 　　教師針對兩例小結(jié)：對一個問題，從不同的角度運用機械能守恒定律．體現(xiàn)了思維的多向性．我們在解題時，應(yīng)該像解本題這樣先進行發(fā)散思維，尋求問題的多種解法，再進行集中思維，篩選出最佳解題方案． 　　引導(dǎo)學(xué)生，結(jié)合前述實例分析、歸納總結(jié)出運用機械能守恒定律解決問題的基本思路與方法． 　　確定研究對象； 　　對研究對象進行受力分析和運動過程分析． 　　分析各個階段諸力做功情況，滿足機械能守恒定律的成立條件，才能依據(jù)機械能守恒定律列出

12、方程； 　　幾個物體組成的物體系機械能守恒時，其中每個物體的機械能不一定守恒，因為它們之間有相互作用，在運用機械能守恒定律解題時，一定要從整體考慮． 　　要重視對物體運動過程的分析，明確運動過程中有無機械能和其他形式能量的轉(zhuǎn)換，對有能量形式轉(zhuǎn)換的部分不能應(yīng)用機械能守恒定律． 　　為進一步討論機械能守恒定律的應(yīng)用，請師生共同分析討論如下問題． 　　如圖8所示，質(zhì)量為m和M的物塊A和B用不可伸長的輕繩連接，A放在傾角為α的固定斜面上，而B能沿桿在豎直方向上滑動，桿和滑輪中心間的距離為L，求當(dāng)B由靜止開始下落h時的速度多大？ 　　分析及解答如下： 　　設(shè)B下降h時速度為v1，此時A上升的速度為v2，

13、沿斜面上升距離為s． 　　選A、B和地球組成的系統(tǒng)為研究對象，由于系統(tǒng)在運動過程中只有重力做功，系統(tǒng)機械能守恒，其重力勢能的減小，等于其動能的增加，即有： 　　由于B下落，使桿與滑輪之間的一段繩子既沿其自身方向運動，又繞滑輪轉(zhuǎn)動，故v1可分解為圖9所示的兩個分速度．由圖9知： 　　由幾何關(guān)系知： 　　綜合上述幾式，聯(lián)立可解得v1． 　　教師歸納總結(jié)． 　　作為機械能守恒定律的應(yīng)用復(fù)習(xí)課，應(yīng)在原有基礎(chǔ)上，進一步提高分析問題和解決問題的能力．為此，精選一些具有啟發(fā)性和探討性的問題作為實例是十分必要的． 　　例如，兩道錯例，是課本例題的引伸和拓展，基本上滿足了上述要求，這對于深化學(xué)生對機械能守恒和機

14、械能守恒定律的理解，防止學(xué)生可能發(fā)生的錯誤，大有裨益．這種對問題的改造過程，也就是從再現(xiàn)思維到創(chuàng)造思維的飛躍過程．它在深化對知識的理解和發(fā)展思維能力方面比做一道題本身要深刻得多． 　　注重引導(dǎo)、指導(dǎo)、評價、發(fā)展有效結(jié)合． 　　教師提供材料，引導(dǎo)學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題．例如，在錯誤例題中發(fā)現(xiàn)兩種結(jié)果不同． 　　針對不同結(jié)果，教師啟發(fā)學(xué)生找出問題的癥結(jié)，指導(dǎo)學(xué)生共同探求解決方案． 　　在分析解答過程中，學(xué)生運用不同角度處理同一問題，教師及時作出評價．在實際教學(xué)中，對教學(xué)過程的每一個環(huán)節(jié)，教師都要對學(xué)生學(xué)習(xí)進行評價．這一方面是實事求是地肯定他們的成績，讓他們享受成功的喜悅，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣；另一方面也是從思維方法上幫助他們總結(jié)成功的經(jīng)驗，提高認(rèn)識，促進他們更有效地學(xué)習(xí)． 　　在教學(xué)的每個環(huán)節(jié)中，教師通過運用各種方法和手段，來培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的各種能力，這在每個環(huán)節(jié)中，都有所體現(xiàn)． 專心---專注---專業(yè)