必修二《2、研究机械能守恒定律》优质课教案设计

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4.学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法;

5.初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法.

二、教学过程

1.引入

先通过实例定性地分析机械能的相互转化，然后提出如下的问题：如何定量地推导机械能守恒定律呢？在什么条件下，机械能才守恒呢？这就是本节进一步学习机械能守恒定律的目的.

2.机械能转化是通过重力或弹力做功来实现的

按教材推导完守恒定律后，可向学生说明能量转化的途径是做功，不同性质的力做功将会引起不同形式的能参与转化.只有重力做功，必定只有重力势能和动能之间的转化；只有弹力做功，必定只有弹性势能和动能之间的转化.如果除了重力（或弹力）做功之外，还有别的力做功，重力势能（或弹性势能）是不是仍然只与动能相互转化呢？教学中可以举物体下落过程中有空气阻力的情况，并引导学生运用动能定理和重力做功与重力势能变化的关系来分析说明.由于物体克服空气阻力做功Wf，所以WG-Wf=ΔEk.可见，重力做功WG即重力势能的减少量必定大于动能的增加，这是由于内能参与了转化.因此，除重力做功外，还有别的力做功，就不可能只有重力势能和动能之间的转化.有了以上的讨论，机械能守恒定律的推导以及学生理解该定律的条件也就有了基础.

3.机械能守恒定律的表述

教材对机械能守恒定律的表述只限于重力势能和动能相互转化的情况，对定律的条件的表述比旧教材进了一步.教材仍然不从“系统”“内力做功”“外力做功”的角度去阐述机械能守恒定律.

弹力做功时的机械能守恒，教材根据大纲的要求没有作定量的论证，教学中可以举一些例子（如弹簧振子）来定性地说明.要使学生知道，只有在弹力做功的情况下，物体的动能和弹性势能发生相互转化，但是机械能的总量保持不变.

4.正确认识机械能守恒的条件

关于机械能守恒定律的条件，教学中要注意解决学生中存在的一些模糊认识.

例如，有的学生把“只有重力做功”与“只有重力作用”等同起来.为了解决这个问题，可以以物体在光滑斜面上运动为例，让学生讨论：物体不但受到重力作用，还受到支持力作用，物体的机械能守恒吗？为什么？通过讨论使学生认识到，只有重力作用，机械能总量当然保持不变，但如果物体受重力作用之外，还有其他力的作用，机械能也守恒.还有的学生认为：既然只有重力做功机械能才守恒，那么重力不做功时，机械能就不守恒.应使学生认识到，如果重力不做功，就不能引起重力势能的变化，如果其他力也不做功，能量就不可能发生相互转化，总量当然是不变的.例如，细绳拴着的小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动时，重力和拉力都不做功，能量没有转化，机械能总量不变,但不叫机械能守恒，因为守恒是相对于能量转化而言的.

5.应用机械能守恒定律解题的步骤

要使学生懂得，遇到实际问题:

首先应分析是否满足机械能守恒的条件，所以，要对物体进行受力分析，然后考虑是否除重力做功外还有其他力做功.如果符合机械能守恒的条件，根据题意选好参考平面，在明确初状态的总机械能和末状态的总机械能后，就可以列方程解出未知量.守恒的等式也可以采用重力势能的改变量等于动能的改变量的形式.

应用机械能守恒的步骤

应用机械能守恒定律解题时，可通过以下过程进行分析：

(1)确定研究对象及初、末状态．

(2)分析物体的受力情况及各力做功情况．

(3)判断机械能是否守恒．

(4)确定初末状态的机械能．

(5)由机械能守恒定律列出方程．

(6)求解方程．