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機(jī)械能守恒定律教案
作為一名人民教師,常常要根據(jù)教學(xué)需要編寫(xiě)教案,編寫(xiě)教案有利于我們準(zhǔn)確把握教材的重點(diǎn)與難點(diǎn),進(jìn)而選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。那么你有了解過(guò)教案嗎?下面是小編幫大家整理的機(jī)械能守恒定律教案,供大家參考借鑒,希望可以幫助到有需要的朋友。
機(jī)械能守恒定律教案1
教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)與技能
1。會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。
2。掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
過(guò)程與方法
通過(guò)用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,體驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程和物理學(xué)的研究方法。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè),激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣;通過(guò)親身實(shí)踐,樹(shù)立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)
掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
教學(xué)難點(diǎn)
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。
教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí)
教 學(xué) 手 段教具準(zhǔn)備
重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、低壓電源及兩根導(dǎo)線(xiàn)、鐵架臺(tái)和鐵夾、刻度尺、小夾子。
教 學(xué) 活 動(dòng)
[新課導(dǎo)入]
師:上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律,我們首先采復(fù)習(xí)一下什么叫做機(jī)械能守恒定律?
生:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。這叫做機(jī)械能守恒定律。
師:機(jī)械能守恒的條件是什么?
生:只有重力和彈力做功。
師:自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是不是守恒?
生:自由落體運(yùn)動(dòng)中物體只受到重力的作用,這個(gè)過(guò)程只有重力做功,所以機(jī)械能是守恒的。
師:我們要想推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在自由落體中的具體表達(dá)式,可以根據(jù)什么來(lái)進(jìn)行推導(dǎo)呢?
生1:可以通過(guò)牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行推導(dǎo)。
生2:可以根據(jù)動(dòng)能定理進(jìn)行推導(dǎo)。
(投影展示與一個(gè)自由落體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的題目,從題目中知道有關(guān)的物理量,讓學(xué)生分別根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律,再一次熟悉這個(gè)定律,并為本節(jié)課的教學(xué)打下基礎(chǔ))
[新課教學(xué)]
1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)中的`具體表達(dá)式。
在圖1中,質(zhì)量為m的物體從o點(diǎn)自由下落,以地作零重力勢(shì)能面,下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)a和b的機(jī)械能分別為:
ea= , eb=
如果忽略空氣阻力,物體下落過(guò)程中的機(jī)械能守恒,于是有
ea=eb,即 =
上式亦可寫(xiě)成
該式左邊表示物體由a到b過(guò)程中動(dòng)能的增加,右邊表示物體由a到b過(guò)程中重力勢(shì)能的減少。等式說(shuō)明,物體重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。為了方便,可以直接從開(kāi)始下落的o點(diǎn)至任意一點(diǎn)(如圖1中a點(diǎn))來(lái)進(jìn)行研究,這時(shí)應(yīng)有: ----本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式,式中h是物體從o點(diǎn)下落至a點(diǎn)的高度,va是物體在a點(diǎn)的瞬時(shí)速度。
師:在做實(shí)驗(yàn)之前,我們首先要明確這樣幾個(gè)問(wèn)題,首先這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要什么器材?
生:最容易想到的器材是重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及紙帶。復(fù)寫(xiě)紙片。低壓電源及兩根導(dǎo)線(xiàn),鐵架臺(tái)和鐵夾,刻度尺,小夾子。
機(jī)械能守恒定律教案2
一、教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能:知道動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,會(huì)用動(dòng)能定理進(jìn)行計(jì)算;
過(guò)程與方法:通過(guò)對(duì)機(jī)械能守恒的探究過(guò)程,提高學(xué)生觀察和分析的能力;
情感態(tài)度與價(jià)值觀:體會(huì)物理之間的緊密聯(lián)系,提高科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn):機(jī)械能守恒定律的理解與應(yīng)用;
難點(diǎn):動(dòng)能與勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
三、教學(xué)過(guò)程
環(huán)節(jié)一:新課導(dǎo)入
教師找學(xué)生上臺(tái)演示實(shí)驗(yàn):用細(xì)繩拴住一個(gè)小球,將小球擺動(dòng)一定的角度,并靠近同學(xué)的鼻尖,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓學(xué)生分析并不會(huì)碰到鼻子的原因是什么?引入新課“機(jī)械能守恒定律”。
環(huán)節(jié)二:新課講授
(一)動(dòng)能與勢(shì)能餓相互轉(zhuǎn)化
通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生得到動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化,并通過(guò)自由落體得出重力勢(shì)能減少,動(dòng)能增加的關(guān)系。
教師接下來(lái)組織學(xué)生進(jìn)行思考討論,還有哪些動(dòng)能與勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化的.例子,并找同學(xué)分享討論的結(jié)果。
教師總結(jié):上述例子能夠看出動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能,彈性勢(shì)能屬于勢(shì)能,并提問(wèn)學(xué)生他們之間有哪些關(guān)系?從而引入機(jī)械能守恒定律。
(二)機(jī)械能守恒定律
結(jié)合教材中給出的自由落體例子,提示學(xué)生在AB兩點(diǎn)的機(jī)械能是多少?從A-B動(dòng)能怎么變化,重力做功與重力勢(shì)能之間的關(guān)系,并組織學(xué)生以4人為一組進(jìn)行討論,教師加以指導(dǎo)。并提問(wèn)學(xué)生的討論結(jié)果。
教師通過(guò)讓學(xué)生根據(jù)結(jié)論總結(jié)出規(guī)律后在給出機(jī)械能守恒定律的定義:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。這叫做機(jī)械能守恒定律。
教師強(qiáng)調(diào)出機(jī)械能守恒定律的適用條件。
環(huán)節(jié)三:鞏固提高
例題鞏固
學(xué)生判斷以下幾種情況機(jī)械能是否守恒?( )
A、豎直上拋運(yùn)動(dòng)
B、做平拋運(yùn)動(dòng)的小球
C、沿光滑的斜面下滑的物體
D、豎直方向勻速下降的物體
環(huán)節(jié)四:小結(jié)作業(yè)
小結(jié):師生共同總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容
作業(yè):完成書(shū)后的練習(xí)題。
【板書(shū)設(shè)計(jì)】
�。裕�
機(jī)械能守恒定律教案3
一、教學(xué)目標(biāo)
1.在物理知識(shí)方面要求.
(1)掌握機(jī)械能守恒定律的條件;
(2)理解機(jī)械能守恒定律的物理含義.
2.明確運(yùn)用機(jī)械能守恒定律處理問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn),注意訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用本定律解決問(wèn)題的思路,以培養(yǎng)學(xué)生正確分析物理問(wèn)題的習(xí)慣.
3.滲透物理學(xué)方法的教育,強(qiáng)調(diào)用能量的'轉(zhuǎn)化與守恒觀點(diǎn)分析處理問(wèn)題的重要性.
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.機(jī)械能守恒定律是力學(xué)知識(shí)中的一條重要規(guī)律.是一個(gè)重點(diǎn)知識(shí).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(jī)械能守恒定律的適用條件的理解以及應(yīng)用,對(duì)多物理生來(lái)說(shuō),雖經(jīng)過(guò)一個(gè)階段的`學(xué)習(xí),仍常常是把握不夠,出現(xiàn)各式各樣的錯(cuò)誤.這也說(shuō)明此項(xiàng)正是教學(xué)難點(diǎn)所在.
三、教具
投影片若干,投影幻燈,彩筆,細(xì)繩,小球,帶有兩個(gè)小球的細(xì)桿,定滑輪,物塊m、M,細(xì)繩.
四、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
(一)復(fù)習(xí)引入新課
1.提出問(wèn)題(投影片).
(1)機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容.
(2)機(jī)械能守恒定律的條件.
2.根據(jù)學(xué)生的回答,進(jìn)行評(píng)價(jià)和歸納總結(jié),說(shuō)明(1)機(jī)械能守恒定律的物理含義.
(2)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律分析解決物理問(wèn)題的基本思路與方法.
(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
1.實(shí)例及其分析.
問(wèn)題1 投影片和實(shí)驗(yàn)演示.如圖1所示.一根長(zhǎng)L的細(xì)繩,固定在O點(diǎn),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(diǎn).求小球從A點(diǎn)由靜止釋放后到達(dá)最低點(diǎn)C時(shí)的速度.
分析及解答:小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)過(guò)程中,不計(jì)空氣阻力,只受重力和繩的拉力.由于繩的拉力始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直,對(duì)小球不做功.可見(jiàn)只有重力對(duì)小球做功,因此滿(mǎn)足機(jī)械能守恒定律的條件.選取小球在最低點(diǎn)C時(shí)重力勢(shì)能為零.根據(jù)機(jī)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(wèn)題.
問(wèn)題2 出示投影片和演示實(shí)驗(yàn).在上例中,將小球自水平稍向下移,使細(xì)繩與水平方向成角,如圖2所示.求小球從A點(diǎn)由靜止釋放后到達(dá)最低點(diǎn)C的速度.
分析及解答:仍照問(wèn)題1,可得結(jié)果
問(wèn)題3 出示投影片和演示實(shí)驗(yàn).現(xiàn)將問(wèn)題1中的小球自水平稍向上移,使細(xì)繩與水平方向成角.如圖3所示.求小球從A點(diǎn)由靜止釋放后到達(dá)最低點(diǎn)C的速度.
分析及解答:仿照問(wèn)題1和問(wèn)題2的分析.
小球由A點(diǎn)沿圓弧AC運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中,只有重力做功,滿(mǎn)足機(jī)械能守恒.取小球在最低點(diǎn)C時(shí)的重力勢(shì)能為零.
根據(jù)機(jī)械能守恒定律,可列出方程:
2.提出問(wèn)題.
比較問(wèn)題1、問(wèn)題2與問(wèn)題3的分析過(guò)程和結(jié)果.可能會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題.
引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題3的物理過(guò)程作細(xì)節(jié)性分析.起初,小球在A點(diǎn),繩未拉緊,只受重力作用做自由落體運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn),繩被拉緊,改做
進(jìn)一步分析:小球做自由落體運(yùn)動(dòng)和做圓周運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)過(guò)程,都只有重力做功,機(jī)械能守恒,而不是整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能都守恒,因此原分析解答不合理.
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析:小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分為三個(gè)階段.
(1)小球從A點(diǎn)的自由下落至剛到B點(diǎn)的過(guò)程;
(2)在到達(dá)B點(diǎn)時(shí)繩被拉緊,這是一個(gè)瞬時(shí)的改變運(yùn)動(dòng)形式的過(guò)程;
(3)在B點(diǎn)狀態(tài)變化后,開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn).
通過(guò)進(jìn)一步討論,相互啟迪,使學(xué)生從直覺(jué)思維和理論思維的結(jié)合上認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn).前后兩個(gè)過(guò)程機(jī)械能分別是守恒的,而中間的瞬時(shí)變化過(guò)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(duì)小球做負(fù)功,有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能并不守恒.因此,對(duì)小球運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程不能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律.
正確解答過(guò)程如下:(指定一個(gè)學(xué)生在黑板上做,其余學(xué)生在座位上做,最后師生共同討論裁定.)
小球的運(yùn)動(dòng)有三個(gè)過(guò)程(見(jiàn)圖4):
(1)從A到B,小球只受重力作用,做自由落體運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒.到達(dá)B點(diǎn)時(shí),懸線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)2角,小球下落高度為2Lsin,取B點(diǎn)重力勢(shì)能為零.根據(jù)機(jī)械能守恒定律
(2)小球到達(dá)B點(diǎn),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
(3)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(yùn)動(dòng),只有重力做功,機(jī)械能守恒,有:
聯(lián)立①、②、③式可解得vC.
教師對(duì)問(wèn)題1、2、3的分析及解答過(guò)程,引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié).進(jìn)一步提出問(wèn)題.
問(wèn)題4 出示投影片和演示實(shí)驗(yàn).
如圖5所示,在一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿上的B點(diǎn)和末端C各固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,桿可以在豎直面上繞定點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng),現(xiàn)將桿拉到水平位置
與摩擦均不計(jì)).
解法(一):取在C點(diǎn)的小球?yàn)檠芯繉?duì)象.在桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,只有重力對(duì)它做功,故機(jī)械能守恒.有:
解法(二):取在B點(diǎn)的小球?yàn)檠芯繉?duì)象,在桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,只有重力對(duì)它做功,故機(jī)械能守恒:
由于固定在桿上B、C點(diǎn)的小球做圓周運(yùn)動(dòng)具有相同的角速度,則vB∶vC=rB∶rC=2∶3,
現(xiàn)比較解法(一)與解法(二)可知,兩法的結(jié)果并不相同.
提出問(wèn)題:
兩個(gè)結(jié)果不同,問(wèn)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(yùn)用機(jī)械能守恒定律,應(yīng)注意研究對(duì)象(系統(tǒng))的選取和定律守恒的的條件.在本例題中出現(xiàn)的問(wèn)題是,整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但是,系統(tǒng)的某一部分(或研究對(duì)象)的機(jī)械能并不守恒.因而出現(xiàn)了錯(cuò)誤的結(jié)果.
師生共同歸納,總結(jié)解決問(wèn)題的具體辦法.
由于兩小球、輕桿和地球組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,勢(shì)能和動(dòng)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(jī)械能守恒.選桿在水平位置時(shí)為零勢(shì)能點(diǎn).
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(jìn)一步提出問(wèn)題,對(duì)機(jī)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(jī)械能等于其初態(tài)的總機(jī)械能.
②物體系勢(shì)能的減小(或增加)等于其動(dòng)能的增加(或減小).
�、畚矬w系中一部分物體機(jī)械能的減小等于另一部分物體機(jī)械能的增加.
請(qǐng)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(huì)更有助于對(duì)機(jī)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(yùn)用,會(huì)對(duì)整個(gè)物理過(guò)程的認(rèn)識(shí)更加深刻.
已知,小物體自光滑球面頂點(diǎn)從靜止開(kāi)始下滑.求小物體開(kāi)始脫離球面時(shí)=?如圖6所示.
先仔細(xì)研究過(guò)程.從運(yùn)動(dòng)學(xué)方面,物體先做圓周運(yùn)動(dòng),脫離球面后做拋體運(yùn)動(dòng).在動(dòng)力學(xué)方面,物體在球面上時(shí)受重力mg和支承力N,根據(jù)牛頓第二定律
物體下滑過(guò)程中其速度v和均隨之增加,故N逐步減小直到開(kāi)始脫離球面時(shí)N減到零.兩個(gè)物體即將離開(kāi)而尚未完全離開(kāi)的條件是N=0.
解:視小物體與地球組成一系統(tǒng).過(guò)程自小物體離開(kāi)頂點(diǎn)至即將脫離球面為止.球面彈性支承力N為外力,與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直不做功;內(nèi)力僅有重力并做功,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒.以下可按兩種方式考慮.
(1)以球面頂點(diǎn)為勢(shì)能零點(diǎn),系統(tǒng)初機(jī)械能為零,末機(jī)械能為
機(jī)械能守恒要求
兩種考慮得同樣結(jié)果.
〔注〕(1)本題是易于用機(jī)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(dòng)力學(xué)條件,故作詳細(xì)分析.
(2)解題前將過(guò)程分析清楚很重要,如本題指出,物體沿球面運(yùn)動(dòng)時(shí),N減小變?yōu)榱愣撾x球面.若過(guò)程分析不清將會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤.
為加深對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解,還可補(bǔ)充下例.投影片.
一根細(xì)繩不可伸長(zhǎng),通過(guò)定滑輪,兩端系有質(zhì)量為M和m的小球,且Mm,開(kāi)始時(shí)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(shí)的速度.(h遠(yuǎn)小于半繩長(zhǎng),繩與滑輪質(zhì)量及各種摩擦均不計(jì))
解:兩小球和地球等組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功,機(jī)械能守恒.有:
提問(wèn):如果M下降h剛好觸地,那么m上升的總高度是多少?組織學(xué)生限用機(jī)械能守恒定律解答.
解法一:M觸地,m做豎直上拋運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒.有:
解法二:M觸地,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則M機(jī)械能的減小等于m機(jī)械能的增加.即有:
教師針對(duì)兩例小結(jié):對(duì)一個(gè)問(wèn)題,從不同的角度運(yùn)用機(jī)械能守恒定律.體現(xiàn)了思維的'多向性.我們?cè)诮忸}時(shí),應(yīng)該像解本題這樣先進(jìn)行發(fā)散思維,尋求問(wèn)題的多種解法,再進(jìn)行集中思維,篩選出最佳解題方案.
2.歸納總結(jié).
引導(dǎo)學(xué)生,結(jié)合前述實(shí)例分析、歸納總結(jié)出運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題的基本思路與方法.
(1)確定研究對(duì)象(由哪些物體組成的物體系);
(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析.
(3)分析各個(gè)階段諸力做功情況,滿(mǎn)足機(jī)械能守恒定律的成立條件,才能依據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程;
(4)幾個(gè)物體組成的物體系機(jī)械能守恒時(shí),其中每個(gè)物體的機(jī)械能不一定守恒,因?yàn)樗鼈冎g有相互作用,在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題時(shí),一定要從整體考慮.
(5)要重視對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析,明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有無(wú)機(jī)械能和其他形式能量的轉(zhuǎn)換,對(duì)有能量形式轉(zhuǎn)換的部分不能應(yīng)用機(jī)械能守恒定律.
為進(jìn)一步討論機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,請(qǐng)師生共同分析討論如下問(wèn)題.(見(jiàn)投影片)
如圖8所示,質(zhì)量為m和M的物塊A和B用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接,A放在傾角為的固定斜面上,而B(niǎo)能沿桿在豎直方向上滑動(dòng),桿和滑輪中心間的距離為L(zhǎng),求當(dāng)B由靜止開(kāi)始下落h時(shí)的速度多大?(輪、繩質(zhì)量及各種摩擦均不計(jì))
(指定兩個(gè)學(xué)生在黑板上做題,其余學(xué)生在座位上做,最后師生共同審定.)
分析及解答如下:
設(shè)B下降h時(shí)速度為v1,此時(shí)A上升的速度為v2,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(duì)象,由于系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,其重力勢(shì)能的減小,等于其動(dòng)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(yùn)動(dòng),又繞滑輪轉(zhuǎn)動(dòng),故v1可分解為圖9所示的兩個(gè)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).
五、教學(xué)說(shuō)明
1.精選例題.
作為機(jī)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(jìn)一步提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.為此,精選一些具有啟發(fā)性和探討性的問(wèn)題作為實(shí)例是十分必要的.
例如,兩道錯(cuò)例,是課本例題的引伸和拓展,基本上滿(mǎn)足了上述要求,這對(duì)于深化學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒和機(jī)械能守恒定律的理解,防止學(xué)生可能發(fā)生的錯(cuò)誤,大有裨益.這種對(duì)問(wèn)題的改造過(guò)程,也就是從再現(xiàn)思維到創(chuàng)造思維的飛躍過(guò)程.它在深化對(duì)知識(shí)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.
2.教學(xué)方法.
注重引導(dǎo)、指導(dǎo)、評(píng)價(jià)、發(fā)展有效結(jié)合.
(1)教師提供材料,引導(dǎo)學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題.例如,在錯(cuò)誤例題中發(fā)現(xiàn)兩種結(jié)果不同.
(2)針對(duì)不同結(jié)果,教師啟發(fā)學(xué)生找出問(wèn)題的癥結(jié),指導(dǎo)學(xué)生共同探求解決方案.
(3)在分析解答過(guò)程中,學(xué)生運(yùn)用不同角度處理同一問(wèn)題,教師及時(shí)作出評(píng)價(jià).在實(shí)際教學(xué)中,對(duì)教學(xué)過(guò)程的`每一個(gè)環(huán)節(jié),教師都要對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià).這一方面是實(shí)事求是地肯定他們的成績(jī),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(yàn),提高認(rèn)識(shí),促進(jìn)他們更有效地學(xué)習(xí).
(4)在教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)中,教師通過(guò)運(yùn)用各種方法和手段,來(lái)培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的各種能力,這在每個(gè)環(huán)節(jié)中,都有所體現(xiàn).
機(jī)械能守恒定律教案4
一、教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能:掌握機(jī)械能守恒定律,學(xué)會(huì)用機(jī)械能守恒定律來(lái)解決問(wèn)題。
2.過(guò)程與方法:通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)理解動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,提高觀察與分析的能力。
3.情感態(tài)度價(jià)值觀:通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究與討論,增加對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣,感知物理與生活的緊密聯(lián)系。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
1.理解動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,掌握機(jī)械能守恒定律;
2.學(xué)會(huì)用機(jī)械能守恒定律來(lái)解決問(wèn)題。
三、教學(xué)過(guò)程
環(huán)節(jié)一:新課導(dǎo)入
通過(guò)播放視頻:秋千上下擺動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,最后停下。并進(jìn)行提問(wèn):秋千為什么會(huì)停下來(lái)。從而激發(fā)學(xué)生興趣、引起他們的學(xué)習(xí)欲望,從而引出本節(jié)標(biāo)題—《機(jī)械能守恒定律》
環(huán)節(jié)二:新課講授
(一)建立概念
在引出標(biāo)題后,首先進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn),用一根細(xì)繩懸掛著小球從某一位置開(kāi)始擺動(dòng)記下向右最大的高度。然后用尺子在P點(diǎn)擋住懸線(xiàn),看看小球向右最大的高度。提出問(wèn)題:從能量的角度分析這個(gè)現(xiàn)象,你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么?在學(xué)生回答出本次實(shí)驗(yàn)涉及到動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換,再度提問(wèn)是怎樣轉(zhuǎn)換的',從而得出動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換的關(guān)系:動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減小,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;向上運(yùn)動(dòng)動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增大,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。
老師結(jié)合多媒體中小孩玩彈弓的圖片提出彈性勢(shì)能也能發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)換,與重力勢(shì)能起到的作用是相同的。
(二)深化概念
從而進(jìn)行歸納可得在只有重力做功的系統(tǒng),動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能保持不變。
同樣可以證明只有彈力做功的系統(tǒng),動(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能保持不變。
而這些規(guī)律可以得出機(jī)械能守恒定律:只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能保持不變,這叫做機(jī)械能守恒定律。之后著重強(qiáng)調(diào)只有重力或彈力做功這個(gè)條件。
環(huán)節(jié)三:鞏固提高
請(qǐng)學(xué)生回答導(dǎo)入中機(jī)械能收不守恒,從而檢驗(yàn)學(xué)生本節(jié)課的學(xué)習(xí)效果。
環(huán)節(jié)四:小結(jié)作業(yè)
總結(jié):請(qǐng)學(xué)生宗本本節(jié)課他們的收獲。
作業(yè):請(qǐng)學(xué)生課后思考,彈簧上放一個(gè)小球,小球下落時(shí)機(jī)械能怎樣變化。
四、板書(shū)設(shè)計(jì)
機(jī)械能守恒定律教案5
教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)與技能
1.知道什么是機(jī)械能,知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。
2.會(huì)正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒,理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容,知道它的含義和適用條件。
3.在具體問(wèn)題中,能判定機(jī)械能是否守恒,并能列出機(jī)械能守恒的方程式。
二、過(guò)程與方法
1.學(xué)會(huì)在具體的問(wèn)題中判定物體的機(jī)械能是否守恒。
2.初步學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來(lái)解釋物理現(xiàn)象,分析問(wèn)題。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)能量守恒的教學(xué),使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)觀點(diǎn),理解和運(yùn)用自然規(guī)律,并用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。
教學(xué)重點(diǎn)
1.掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過(guò)程,理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。
2.在具體的問(wèn)題中能判定機(jī)械能是否守恒,并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
教學(xué)難點(diǎn)
1.從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒的條件。
2.能正確判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒,能正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能,尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能。
教學(xué)方法
演繹推導(dǎo)法、分析歸納法、交流討論法。
教具
細(xì)線(xiàn)、小球、帶標(biāo)尺的鐵架臺(tái)。
教學(xué)過(guò)程
一、引入新課
教師活動(dòng):課件展示翻滾過(guò)山車(chē)的精彩片斷,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,引出本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。
在學(xué)生觀看過(guò)山車(chē)的同時(shí),教師提醒學(xué)生分析過(guò)山車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況。我們已學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能,這些不同形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的,那么在相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,他們的總量是否發(fā)生變化?這節(jié)課我們就來(lái)探究這方面的問(wèn)題。
二、新課教學(xué)
(一)動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
教師:我們下面看這樣一個(gè)例子:
演示:見(jiàn)教材圖7。8—1,用細(xì)線(xiàn)、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺(tái)等做實(shí)驗(yàn)。把一個(gè)小球用細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái),把小球拉到一定高度的A點(diǎn),然后放開(kāi),小球在擺動(dòng)過(guò)程中,重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。我們看到,小球可以擺到跟A點(diǎn)等高的C點(diǎn),如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線(xiàn),小球雖然不能擺到C點(diǎn),但擺到另一側(cè)時(shí),也能達(dá)到跟A點(diǎn)相同的高度。
教師:在這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中,小球的受力情況如何?各個(gè)力的做功情況如何?這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題?
教師總結(jié):小球在擺動(dòng)過(guò)程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直,對(duì)小球不做功,只有重力對(duì)小球能做功,重力做正功,小球的重力勢(shì)能減少,重力做負(fù)功,小球的重力勢(shì)能增加。該過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動(dòng)過(guò)程中,小球總能回到原來(lái)的高度。可見(jiàn),重力勢(shì)能和動(dòng)能的總和不變。
教師:上面幾個(gè)例子都是說(shuō)明動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化,那么動(dòng)能和另外一個(gè)勢(shì)能——彈性勢(shì)能之間的關(guān)系又是什么呢?我們看下面幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。
�、倮浼▌�(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化)
②運(yùn)動(dòng)會(huì)上撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員在跳起的過(guò)程中(人的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢(shì)能,而后桿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人的重力勢(shì)能)
�、劢滩腜75圖7。8—2
學(xué)生思考:彈力分別做了什么功,彈性勢(shì)能發(fā)生了怎樣的變化?
教師總結(jié):彈力做功,彈性勢(shì)能變化,彈力做正功,彈性勢(shì)能減少,彈力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加。
教師板書(shū):
機(jī)械能:1。重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能與動(dòng)能統(tǒng)稱(chēng)機(jī)械能。
2。通過(guò)重力或彈力做功,機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。
�。ǘC(jī)械能守恒定律
物體沿光滑曲面滑下,只有重力對(duì)物體做功。用我們學(xué)過(guò)的動(dòng)能定理以及重力的功和重力勢(shì)能的.關(guān)系,推導(dǎo)出物體在A處的機(jī)械能和B處的機(jī)械能相等。
教師:為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。讓學(xué)生親歷知識(shí)的獲得過(guò)程。
學(xué)生:獨(dú)立推導(dǎo)。
教師:巡視指導(dǎo),及時(shí)解決學(xué)生可能遇到的困難。
推導(dǎo)的結(jié)果為:
即
可見(jiàn):在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。
同樣可以證明:在只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能也保持不變。
1。機(jī)械能守恒定律:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能也保持不變。這就是機(jī)械能守恒定律。
2。公式:。
3.條件:只有重力或者彈力做功。
例題:把一個(gè)小球用細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái),就成為一個(gè)擺,如圖,擺長(zhǎng)為l,最大擺角為θ,小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大?
學(xué)生:學(xué)生在實(shí)物投影儀上講解自己的解答,并相
互討論。
教師:幫助學(xué)生總結(jié)用機(jī)械能守恒定律解題的要點(diǎn)、步驟,體會(huì)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)越性。
總結(jié):
1.機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間,用它來(lái)處理問(wèn)題要比牛頓定律方便。
2.用機(jī)械能守恒定律解題,必須明確初末狀態(tài)機(jī)械能,要分析機(jī)械能守恒的條件。
三、課堂小結(jié)
1。在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),物體的機(jī)械能總量不變。
2。應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟:
(1)確定研究對(duì)象;
(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析;
(3)判斷各個(gè)力是否做功,并分析是否符合機(jī)械能守恒的條件;
�。�4)視解題方便選取零勢(shì)能參考平面,并確定研究對(duì)象在始、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能;
(5)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程,或再輔之以其他方程,進(jìn)行求解。
四、課堂練習(xí)
1。下列情況中,運(yùn)動(dòng)物體機(jī)械能一定守恒的是( )。
A。物體所受的合外力為零
B。物體不受摩擦力
C。物體受到重力和摩擦力
D。物體只受重力
答案:D
2。關(guān)于機(jī)械能是否守恒,下列說(shuō)法正確的是()。
A。做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能一定守恒
B。做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒
C。外力對(duì)物體做功為零時(shí),機(jī)械能一定守恒
D。只有重力對(duì)物體做功,物體機(jī)械能一定守恒
答案:BD
3。下列說(shuō)法正確的是( )。
A。一個(gè)物體所受的合外力為零,它的機(jī)械能一定守恒
B。一個(gè)物體所受的合外力恒定不變,它的機(jī)械能可能守恒
C。一個(gè)物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),它的機(jī)械能一定守恒
D。一個(gè)物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),它的機(jī)械能可能守恒
答案:BD
4。a、b、c三球各自同一高度以相同速率拋出,a球豎直上拋,b球水平拋出,c球豎直下拋。設(shè)三球落地的速率分別為va、vb、vc,則( )。
A。va>vb>vcB。va=vb>vcC。va>vb=vcD。va=vb=vc
答案:D
5。質(zhì)量為m的物體,以初速度v0由固定的光滑斜面的底端沿斜面向上滑動(dòng),在滑動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)高度為h時(shí),以經(jīng)過(guò)底端的水平面為參考面,該物體具有的機(jī)械能為()。
A。B。C。mghD。
答案:A
6。如圖所示,一小球從傾角為30°的固定斜面上的A點(diǎn)水平拋出,初動(dòng)能為6J,問(wèn)球落到斜面上的B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能有多大?
答案:設(shè)經(jīng)歷的時(shí)間為,則有:,所以,,則豎直位移,落到斜面時(shí)動(dòng)能=14J。
7。如下圖所示,一根長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn),一端固定在頂板上,另一端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球�,F(xiàn)使細(xì)線(xiàn)偏離豎直方向α=60°角后,從A點(diǎn)處無(wú)初速地釋放小球。試問(wèn):
(1)小球擺到最低點(diǎn)O時(shí)的速度多大?
(2)小球擺到左方最高點(diǎn)的高度(相對(duì)最低點(diǎn))多高?
(3)若在懸點(diǎn)正下方處有一釘子,,不計(jì)懸線(xiàn)與釘碰撞時(shí)的能量損失,則小球碰釘后向左擺動(dòng)過(guò)程中能達(dá)到的最大高度有何變化?
答案:
(1)由機(jī)械能守恒定律得:,則。
�。�2)。
�。�3)因?yàn)闄C(jī)械能守恒,所以最大高度不變。
五、布置作業(yè)
1。教材P78問(wèn)題與練習(xí)第1、3、4題。
2。觀察記錄生活中其他的物理情景,判斷其是否符合機(jī)械能守恒定律。
機(jī)械能守恒定律教案6
教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)與技能
1.會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。
2.掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
二、過(guò)程與方法
通過(guò)用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,體驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程和物理學(xué)的研究方法。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè),激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣;通過(guò)親身實(shí)踐,樹(shù)立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)重點(diǎn)
1.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
2.實(shí)驗(yàn)原理及方法的選擇及掌握。
教學(xué)難點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)誤差分析的方法。
教學(xué)過(guò)程
一、導(dǎo)入新課
通過(guò)上一節(jié)課的學(xué)習(xí),我們知道機(jī)械能守恒定律及其表達(dá)式以及其在物理學(xué)中的重要地位。一個(gè)規(guī)律的提出,不但要有理論的支持,還要由實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證,今天我們就設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
二、新課教學(xué)
(一)實(shí)驗(yàn)方法
在圖1中,質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落,以地作零重力勢(shì)能面,下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為:
EA=,EB=
如果忽略空氣阻力,物體下落過(guò)程中的機(jī)械能守恒,于是有
EA=EB,即=
上式亦可寫(xiě)成
該式左邊表示物體由A到B過(guò)程中動(dòng)能的增加,右邊表示物體由A到B過(guò)程中重力勢(shì)能的減少。等式說(shuō)明,物體重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。為了方便,可以直接從開(kāi)始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)(如圖1中A點(diǎn))來(lái)進(jìn)行研究,這時(shí)應(yīng)有:——本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式,式中h是物體從O點(diǎn)下落至A點(diǎn)的高度,vA是物體在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度。
(二)實(shí)驗(yàn)中需要注意的問(wèn)題
教師:請(qǐng)同學(xué)們看教材P79“要注意的問(wèn)題”部分,思考一下問(wèn)題:
1.重物選取的原則是什么?為什么?
2.本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源是什么?怎樣有效地減小誤差?
3.為了利用重物下落的某個(gè)過(guò)程驗(yàn)證機(jī)械能守恒,如何恰當(dāng)?shù)倪x取重物下落的初末位置?
4.重物的質(zhì)量是否需要測(cè)量?為什么?
學(xué)生看書(shū)思考、討論并回答:
1.重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力,主要是紙帶和計(jì)時(shí)器之間的摩擦力,計(jì)時(shí)器平面不在豎直方向上,為減小誤差,固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),計(jì)時(shí)器平面要豎直以利于減小紙帶與計(jì)時(shí)器的摩擦力。
2.實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般小于1m,從起始點(diǎn)開(kāi)始大約能打出20個(gè)左右的計(jì)數(shù)點(diǎn),終結(jié)位置的點(diǎn)可以選擇倒數(shù)第一個(gè)點(diǎn)或者倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn),從這一個(gè)點(diǎn)向前數(shù)4~6個(gè)點(diǎn)當(dāng)開(kāi)始的點(diǎn)。這樣選取的目的是可以減小這兩個(gè)點(diǎn)瞬時(shí)速度和兩點(diǎn)之間的距離(高度h)測(cè)量的誤差。一般情況下,打的第一個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn),這樣測(cè)量和計(jì)算方便一些。
3.不需要測(cè)量重物的質(zhì)量,因?yàn)檫@個(gè)物理量在式子兩邊可以約掉。
(三)速度的測(cè)量和重物下落的高度的確定
1.速度的`測(cè)量
根據(jù)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA。
圖2(見(jiàn)下頁(yè))是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從O點(diǎn)開(kāi)始依次取點(diǎn)1,2,3,圖中s1,s2,s3,……分別為0~2點(diǎn),1~3點(diǎn),2~4點(diǎn)……各段間的距離。
根據(jù)公式,t=2×0.02s(紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)間都是0.02s),可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1,2,3,……各點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1,v2,v3,……。例如:量出0~2點(diǎn)間距離s1,則在這段時(shí)間里的平均速度,這就是點(diǎn)1處的瞬時(shí)速度v1。依次類(lèi)推可求出點(diǎn)2,3,……處的瞬時(shí)速度v2,v3,……。
2.重物下落的高度的確定
圖2中h1,h2,h3,……分別為紙帶從O點(diǎn)下落的高度。
(四)實(shí)驗(yàn)步驟
1.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線(xiàn)將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好。
2.把紙帶的一端用夾子固定在重錘上,另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,用手豎直提起紙帶,使重錘停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。
3.接通電源,待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶,讓重錘自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。
4.重復(fù)上一步的過(guò)程,打三到五條紙帶。
5.選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶,在起始點(diǎn)標(biāo)上0,以后各點(diǎn)依次為1、2、3……用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高度h1、h2、h3……記錄在表格中。
6.用公式vn=(hn+1–hn–1)/2t,計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3……并記錄在表格中。
(五)數(shù)據(jù)處理
1.列表處理數(shù)據(jù)(見(jiàn)下頁(yè))
各計(jì)數(shù)點(diǎn)
l
2
3
4
5
6
下落高度
速度
勢(shì)能
動(dòng)能
結(jié)論
2.圖像處理
在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),如果以v2/2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線(xiàn)在誤差允許的范圍內(nèi)如果是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),就能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
(六)實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在誤差允許的范圍內(nèi),驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。
(七)誤差分析
實(shí)際上,重物拖著紙帶在下落過(guò)程中,受到阻力作用,機(jī)械能在不斷減小,故有EB>ED。又因?yàn)樵诔跏键c(diǎn)時(shí)重物的機(jī)械能為0,所以有0>EB>ED,mvB2–mghB<0>,–mghD<0>,說(shuō)明重物在實(shí)際下落過(guò)程中,重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量。
三、課堂小結(jié)
本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了:
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河米杂陕潴w運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒。
2.紙帶的選取及重物速度的測(cè)量方法。
3.實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源及注意事項(xiàng)。
四、課堂練習(xí)
1.用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,下面哪些測(cè)量工具是必需的()。
A.天平B.彈簧測(cè)力計(jì)C.刻度尺D.秒表
答案:C
2.在做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí),以下說(shuō)法正確的是()。
A.選用重錘時(shí),重的比輕的好
B.選用重錘時(shí),密度大的比密度小的好
C.選用重錘后要稱(chēng)質(zhì)量
D.重錘所受重力要遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力
答案:D
3.在做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,下列物理量需要用工具測(cè)量的是();通過(guò)計(jì)算得到的是()。
A.重錘的質(zhì)量B.重力加速度C.重錘下落的高度D.重錘下落的瞬時(shí)速度
答案:C;D
4.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線(xiàn)上,使紙帶通過(guò)時(shí)受到較大阻力,這樣的結(jié)果會(huì)有()。
A.B.
C.D.以上都有可能
答案:B
5.關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)誤差,下列說(shuō)法正確的是()。
A.重物的質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生誤差
B.重物的質(zhì)量大一些,有利于減小誤差
C.重物的質(zhì)量小一些,有利于減小誤差
D.先釋放重物,后接通電源會(huì)造成較大誤差
答案:B
6.本實(shí)驗(yàn)中,若以為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出-h圖像應(yīng)是,才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒;-h圖像的斜率等于的數(shù)值。
答案:一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn);重力加速度
7.在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中:所用重錘的質(zhì)量m=1.0kg,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率50Hz,打下的紙帶如圖所示(圖中的數(shù)據(jù)為從起始點(diǎn)O到該點(diǎn)的距離),則在打B點(diǎn)時(shí),重錘的速度vB=m/s,重錘的動(dòng)能Ek=J,從開(kāi)始下落到打B點(diǎn)時(shí),重錘的勢(shì)能減小量是J(取兩位有效數(shù)字)。
答案:0.79;0.31;0.31
五、布置作業(yè)
書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
機(jī)械能守恒定律教案7
一、教學(xué)目標(biāo)
1.在已經(jīng)學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)械能概念的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律,掌握機(jī)械能守恒的條件,掌握應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析、解決問(wèn)題的基本方法。
2.學(xué)習(xí)從功和能的角度分析、處理問(wèn)題的方法,提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析、解決問(wèn)題的能力。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件;能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能;能夠應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題。
2.分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能,尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能,是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到,物體重力勢(shì)能大小與所選取的參考平面(零勢(shì)面)有關(guān);而重力勢(shì)能的變化量是與所選取的參考平面無(wú)關(guān)的。在討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時(shí),應(yīng)先確定參考平面。
3.能否正確選用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題是本節(jié)學(xué)習(xí)的另一難點(diǎn)。通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到,從功和能的角度分析、解決問(wèn)題是物理學(xué)的重要方法之一;同時(shí)進(jìn)一步明確,在對(duì)問(wèn)題作具體分析的條件下,要能夠正確選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律分析、處理問(wèn)題。
三、教具
演示物體在運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化。
器材包括:麥克斯韋滾擺;單擺;彈簧振子。
四、主要教學(xué)過(guò)程
(一)引入新課
結(jié)合復(fù)習(xí)引入新課。
前面我們學(xué)習(xí)了動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能的知識(shí)。在初中學(xué)習(xí)時(shí)我們就了解到,在一定條件下,物體的動(dòng)能與勢(shì)能(包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能)可以相互轉(zhuǎn)化,下面我們觀察演示實(shí)驗(yàn)中物體動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化的情況。
[演示實(shí)驗(yàn)] 依次演示麥克斯韋滾擺、單擺和彈簧振子,提醒學(xué)生注意觀察物體運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。
通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn),學(xué)生回答物體運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能、勢(shì)能變化情況,教師小結(jié):
物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,隨動(dòng)能增大,物體的勢(shì)能減��;反之,隨動(dòng)能減小,物體的勢(shì)能增大。
提出問(wèn)題:上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,物體的機(jī)械能是否變化呢?這是我們本節(jié)要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。
(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
在觀察演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我們從理論上分析物理動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的情況。先考慮只有重力對(duì)物體做功的理想情況。
1.只有重力對(duì)物體做功時(shí)物體的機(jī)械能
問(wèn)題:質(zhì)量為m的物體自由下落過(guò)程中,經(jīng)過(guò)高度h1處速度為v1,下落至高度h2處速度為v2,不計(jì)空氣阻力,分析由h1下落到h2過(guò)程中機(jī)械能的變化(引導(dǎo)學(xué)生思考分析)。
分析:根據(jù)動(dòng)能定理,有
下落過(guò)程中重力對(duì)物體做功,重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢(shì)能的變化量。取地面為參考平面,有
WG=mgh1-mgh2
由以上兩式可以得到
引導(dǎo)學(xué)生分析上面式子所反映的物理意義,并小結(jié):下落過(guò)程中,物體重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,此過(guò)程中物體的機(jī)械能總量不變。
指出問(wèn)題:上述結(jié)論是否具有普遍意義呢?作為課后作業(yè),請(qǐng)同學(xué)們課后進(jìn)一步分析物體做平拋和豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況。
明確:可以證明,在只有重力做功的情況下,物體動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而機(jī)械能總量保持不變。
提出問(wèn)題:在只有彈簧彈力做功時(shí),物體的機(jī)械能是否變化呢?
2.彈簧和物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能
以彈簧振子為例(未講振動(dòng),不必給出彈簧振子名稱(chēng),只需講清系統(tǒng)特點(diǎn)即可),簡(jiǎn)要分析系統(tǒng)勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。
明確:進(jìn)一步定量研究可以證明,在只有彈簧彈力做功條件下,物體的動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,物體的機(jī)械能總量不變。
綜上所述,可以得到如下結(jié)論:
3.機(jī)械能守恒定律
在只有重力和彈簧彈力對(duì)物體做功的情況下,物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,物體機(jī)械能總量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做機(jī)械能守恒定律。
提出問(wèn)題:學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律,要能應(yīng)用它分析、解決問(wèn)題。下面我們通過(guò)具體問(wèn)題的分析來(lái)學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。在具體問(wèn)題分析過(guò)程中,一方面要學(xué)習(xí)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題的方法,另一方面通過(guò)問(wèn)題分析加深對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解與認(rèn)識(shí)。
4.機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用
例1.在距離地面20m高處以15m/s的初速度水平拋出一小球,不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2,求小球落地速度大小。
引導(dǎo)學(xué)生思考分析,提出問(wèn)題:
(1)前面學(xué)習(xí)過(guò)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法處理平拋運(yùn)動(dòng),現(xiàn)在能否應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決這類(lèi)問(wèn)題?
(2)小球拋出后至落地之前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,是否滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的條件?如何應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題?
歸納學(xué)生分析的結(jié)果,明確:
(1)小球下落過(guò)程中,只有重力對(duì)小球做功,滿(mǎn)足機(jī)械能守恒條件,可以用機(jī)械能守恒定律求解;
(2)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí),應(yīng)明確所選取的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,明確初、末狀態(tài)小球所具有的機(jī)械能。
例題求解過(guò)程:
取地面為參考平面,拋出時(shí)小球具有的重力勢(shì)能Ep1=mgh,動(dòng)能
落地時(shí)小球的速度大小為
提出問(wèn)題:請(qǐng)考慮用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題與用運(yùn)動(dòng)合成解決問(wèn)題的差異是什么?
例2.小球沿光滑的斜軌道由靜止開(kāi)始滑下,并進(jìn)入在豎直平面內(nèi)的離心軌道運(yùn)動(dòng),如圖所示,為保持小球能夠通過(guò)離心軌道最高點(diǎn)而不落下來(lái),求小球至少應(yīng)從多高處開(kāi)始滑下?已知離心圓軌道半徑為R,不計(jì)各處摩擦。
提出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生思考分析:
(1)小球能夠在離心軌道內(nèi)完成完整的圓周運(yùn)動(dòng),對(duì)小球通過(guò)圓軌道最高點(diǎn)的速度有何要求?
(2)從小球沿斜軌道滑下,到小球在離心軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,小球的機(jī)械能是否守恒?
(3)如何應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決這一問(wèn)題?如何選取物體運(yùn)動(dòng)的初、末狀態(tài)?
歸納學(xué)生分析的結(jié)果,明確:
(1)小球能夠通過(guò)圓軌道最高點(diǎn),要求小球在最高點(diǎn)具有一定速度,即此時(shí)小球運(yùn)動(dòng)所需要的向心力,恰好等于小球所受重力;
(2)運(yùn)動(dòng)中小球的機(jī)械能守恒;
(3)選小球開(kāi)始下滑為初狀態(tài),通過(guò)離心軌道最高點(diǎn)為末狀態(tài),研究小球這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
例題求解過(guò)程:
取離心軌道最低點(diǎn)所在平面為參考平面,開(kāi)始時(shí)小球具有的機(jī)械能E1=mgh。通過(guò)離心軌道最高點(diǎn)時(shí),小球速度為v,此時(shí)小球的機(jī)械能
成完整的圓周運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步說(shuō)明:在中學(xué)階段,由于數(shù)學(xué)工具的限制,我們無(wú)法應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決小球在離心圓軌道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。但應(yīng)用機(jī)械能守恒定律,可以很簡(jiǎn)單地解決這類(lèi)問(wèn)題。
例3.長(zhǎng)l=80cm的細(xì)繩上端固定,下端系一個(gè)質(zhì)量 m=100g的小球。將小球拉起至細(xì)繩與豎直方向成60°角的位置,然后無(wú)初速釋放。不計(jì)各處阻力,求小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),細(xì)繩對(duì)小球拉力多大?取g=10m/s2。
提出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生分析思考:
(1)釋放后小球做何運(yùn)動(dòng)?通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),繩對(duì)小球的拉力是否等于小球的重力?
(2)能否應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求出小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度?
歸納學(xué)生分析結(jié)果,明確:
(1)小球做圓周運(yùn)動(dòng),通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),繩的拉力大于小球的重力,此二力的'合力等于小球在最低點(diǎn)時(shí)所需向心力;
(2)繩對(duì)小球的拉力不對(duì)小球做功,運(yùn)動(dòng)中只有重力對(duì)球做功,小球機(jī)械能守恒。
例題求解過(guò)程:
小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,重力勢(shì)能的變化量ΔEp=-mgh=-mgl(1-cos60°),
在最低點(diǎn)時(shí)繩對(duì)小球的拉力大小為
提出問(wèn)題:通過(guò)以上各例題,總結(jié)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題的基本方法。
歸納學(xué)生的分析,作課堂小結(jié)。
五、小結(jié)
1.在只有重力做功的過(guò)程中,物體的機(jī)械能總量不變。通過(guò)例題分析要加深對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解。
2.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題時(shí),應(yīng)首先分析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否滿(mǎn)足機(jī)械能守恒條件,其次要正確選擇所研究的物理過(guò)程,正確寫(xiě)出初、末狀態(tài)物體的機(jī)械能表達(dá)式。
3.從功和能的角度分析、解決問(wèn)題,是物理學(xué)研究的重要方法和途徑。通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí),逐步培養(yǎng)用功和能的觀點(diǎn)分析解決物理問(wèn)題的能力。
4.應(yīng)用功和能的觀點(diǎn)分析處理的問(wèn)題往往具有一定的綜合性,例如與圓周運(yùn)動(dòng)或動(dòng)量知識(shí)相結(jié)合,要注意將所學(xué)知識(shí)融匯貫通,綜合應(yīng)用,提高綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。
六、說(shuō)明
勢(shì)能是相互作用的物體系統(tǒng)所共有的,同樣,機(jī)械能也應(yīng)是物體系統(tǒng)所共有的。在中學(xué)物理教學(xué)中,不必過(guò)份強(qiáng)調(diào)這點(diǎn),平時(shí)我們所說(shuō)物體的機(jī)械能,可以理解為是對(duì)物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能的一種簡(jiǎn)便而通俗的說(shuō)法。
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