人教版新课标高中物理必修2机械能守恒定律说课稿2篇
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机械能守恒定律说课稿2篇
一、教材分析
(一)教材地位
能量守恒定律是十九世纪自然科学三大发现之一,对辨证唯物主义思想的建立起了重要作用,是学生树立辨证唯物主义观点的重要基础之一;能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材,是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。机械能守恒是高中学生对能量转化和守恒的启蒙,它起着承前启后的作用,是必须牢固掌握的一个重要规律。
(二)教材处理
人教版2000年第2版高中试验本必修教材,仅以自由落体为例很快得出机械能守恒定律,对学生掌握知识(深刻理解机械能守恒的实质和机械能变化的原因)和训练思维、发展能力不利,这里作了改进,机械能守恒定律的得出,由定性分析到定量实例探究,再结合一般过程作理论推证,然后总结出定律,阐释机械能守恒的实质,最后是定性应用。符合由特殊到一般,再到特殊的认识规律,并且在探究、推理过程中,有利于培养学生的演绎推理能力、分析归纳能力和探索发现能力,领悟物理学研究方法和提高创造性思维能力。
(三)重点和难点
根据知能、方法、情感三要素确定。
1、重点:机械能守恒定律的推理分析过程、定律的内容和定律条件的实质性理解;发现物理规律的一种常用方法(特例探究+演绎推理法)和抽象思维(逻辑推理、分析归纳)、形象思维(过程描述和想象)、直觉思维能力的训练。
2、难点:根据定律的推理分析过程归纳总结出机械能守恒定律、定律条件的实质性理解和发现定律科学方法的领悟以及机械能守恒定律空间对称美的认识,激发学生心灵深处热爱物理学的情感。
二、教学目标
(一)确定教学目标的依据
1、高中新课程总目标(进一步提高科学素养,满足全体学生的终身发展需求)和理念(探究性、主体性、发展性、和谐性)和三维教学目标(知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观);
2、教材特点(思想性、探究性、逻辑性、方法性和哲理性融会一体);
3、所教学生的学习基础(知识结构、思维结构和认知结构)。
(二)教学目标
1、知识与技能目标
(1)理解机械能和机械能总量的概念(动能、势能统称为机械能,它们的总和即为机械能总量);
(2)掌握机械能守恒定律的内涵(由对象、条件、结论组成)和外延(宏观、低速,惯性参考系成立);
(3)理解机械能守恒定律条件的实质(能量只在机械动能和势能之间转化);
(4)初步会用定律分析实际过程机械能是否守恒(功法和能量转化法)。
2、过程与方法目标
(1)理解机械能守恒定律的得来过程:提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用,领悟发现物理规律的一种科学方法——实例探究+演绎推理法,提高探索发现能力;
(2)理解构建机械能守恒定律结构的方法及其意图(机械能守恒定律来龙去脉结构化,使学生形成知识组块,提高直觉思维能力)。
3、情感、态度与价值观目标
(1)初步树立变中有恒、能量守恒、物质不灭等辨证唯物主义观点;
(2)初识寻找守恒量的意义;
(3)初识机械能守恒定律的空间对称美。
三、教学方法
(一)教学手段的选用
投影仪和电脑。其作用有:将物理情境、规律的推理过程、机械能守恒定律的内容和机械能守恒定律知识方法结构,形象、直观地展示出来,帮助学生思考、分析、推理、理解和领悟。
(二)教学方法的选择
1、指导思想:(1)有利于学生参与对概念、规律等内容的探究认识过程(主体性、探究性);(2)顺应学生认知、能力、心理和情感发展规律(发展性、和谐性);(3)遵循发现物理规律的一般程序、思维方法和实验依据(方法性和规律性)。
2、教学方法:教师指导与学生探究相结合的发现法。
四、学法指导
(一)基础
学生通过初中机械能定性知识的学习、高中绝大部分力学知识和本章功、功率和动能定理的定量学习、理解和掌握,学生在物理知识结构、思维的深度(独立性、独特性、发散性与批判性)和认知方法策略等方面均奠定了一定的基础。但学生对学习物理的科学方法、物理规律由来的思维过程和方法的理解力、应用力,物理学科学美(简单、对称、和谐和多样统一)的鉴赏力均需进一步培养和提高。
(二)宗旨
针对定律由来的实例探究和定量分析推理过程,创设激活学生“最近发展区”的物理情境,遵循科学家发现物理规律的思维模式和方法,进行探究发现式学习,进一步发展思维深度,逐步掌握发现物理规律的探究步骤和方法,增强创新意识和探索发现能力。
(三)措施
引导学生通过探究,实现“三个发现”,感悟“两个模式”,构建思维知识方法结构。
1、三个发现,培养探究发现能力:
(1)发现功能关系W其它力= E2- E1;
(2)发现机械能守恒定律:实质是W其它力= E2- E1的一种特殊情况;
(3)发现快速判断机械能是否守恒的方法(功法和能转化法)。
2、两个模式,构建思维知识方法结构:
(1)思维模式:发现规律的思维过程模式(重过程):
(2)结构模式:掌握规律的方法结构模式(重联系)。
五、教学过程
教学
过程
教学内容
教学说明或设计意图
引入
新课
碰鼻实验:如图1所示,把悬挂重球拉至鼻尖由静止释放,实验者立于原位不动,小球来回摆动,学生观察者怕重球碰坏了鼻子,可事实重球碰不到鼻尖。
为什么?解释这种现象要用到新的力学理论——机械能守恒,今天学习机械能守恒定律,用多媒体展示出课题。
让一位学生上台表演重球实验,以惊激趣,以趣生疑,以疑引思,迅速激起学生的兴趣,集中注意力,激发探究欲望。
介绍
概念
提问什么是机械能与机械能总量?
学生易答:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能,它们的总和即为机械能总量。
简易内容教师不必讲解,学生回答正确即可
提出问题
现实物理世界存在着大量的动能与重力势能(或弹性势能)相互转化的实例,如自由落体下落过程重力势能不断减小,动能不断增加,重力势能转化为动能;竖直上抛的物体在上升过程中则相反,动能减小,重力势能增加,动能转化为重力势能;拉紧的箭在未离开弦出射过程中,弓弦的形变减小,弹性势能减小,箭的动能增大,弹性势能转化为动能,等等。那么,物体的动能与势能发生相互转化时机械能总量是变还是不变呢?
例1、物体作竖直上抛运动,空气阻力不计,试探究抛出点、最高点和上升过程中任意一点,物体机械能的关系。
探究:取地面为重力势能零势能面,设抛出点的机械能为E1,最高点的机械能为E2,任意点对应的高度为h,物体对应的速度为v,机械能为E3,
则E1=mv02/2,E2=mgH,E3= mv2/2+ mgh。
因为 H= v02/2g,所以 mgH=mgv02/2g = mv02/2,可见 E2=E1 ;
根据竖直上抛运动学公式v2- v02= -2gh可得:E3= mv2/2+ mgh= m(v02 -2gh)/2+ mgh= mv02/2,可见,E3=E1。
例2、如图2所示,物体沿固定斜面下滑,由1→2→3(空气阻力不计,1、2之间光滑,2、3之间粗糙),试分析1、2、3三个位置机械能的关系。
探究:取地面为重力势能零势能面,则
E1= mv12/2+ mgh1,
E2= mv22/2+ mgh2,
E3= mv22/2。
1→2由动能定理得:WG= mv22/2-mv12/2,
由重力做功特点得:WG= mgh1-mgh2,
所以 mv22/2+ mgh2=mv12/2+ mgh1,
可见 E2 = E1。
2→3由动能定理得:WG-|Wf|= mv32/2- mv22/2,
由重力做功特点得:WG= mgh2-0,
所以 mv32/2+|Wf|= mv22/2+ mgh2,
即 E3+|Wf|= E2,可见 E3< E2。
例1用竖直上抛运动知识分析,例2用动能定理和重力做功特点分析,一方面可培养思维的发散性、灵活性,另一方面可提高学生对结论的可信度。根据维果茨基的“最近发展区”理论,例1让基础一般的学生分析探究,例2让基础较好的学生探究,下面的理论推证应引导让更好一些的学生作答,具体过程用多媒体展示,让不同层次的学生均有表演的机会,获得成功感。
初得结论
物体在运动过程中,如果只有重力做功,机械能的总量保持不变,如果还有其他力做功(总功不为零),则机械能的总量要变。
通过具体特例探究,让学生归纳发现结论,是学生养成探究习惯,提高探索发现能力的有效途径。
理论推证
提问:上述结论是否具有普适性呢?
设置一个一般过程作进一步分析与研究。如图3所示,物体从空中竖直面的高为h1的位置1运动到高为h2的位置2,速率由v1变化到v2,受力有重力mg和空气阻力f,假设还受一个拉力F作用(F为动力)。则由动能定理得:
W总= mv22/2- mv12/2,
或 W其它力+ WG= mv22/2- mv12/2。
由重力做功特点得:
WG= mgh1-mgh2,
所以 W其它力= mv22/2+ mgh2-(mv12/2+ mgh1),
即 W其它力= E2- E1。
可见: W其它力>0,E2>E1,机械能增加;
W其它力=0,E2=E1,机械能不变;
W其它力<0,E2
在W其它力=0中,如果其它力始终不做功,即只有重力做功,则机械能始终不变(即机械能守恒),由此可得机械能守恒定律。
发现物理规律有三种基本方法:实验归纳法、演绎推理法和类比、臻美推理法。要向学生指出,这里采用演绎推理法,在定律的推理分析过程中,培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力。通过物理概念、规律教学,要让学生领悟研究物理的科学方法,提高学生的思维能力和类科研能力。
总结
规律
机械能守恒定律:
对象:系统(物体与地球组成的系统)
条件:只有重力做功(即没有阻力做功、其它力不做功)
结论:能量只在动能和重力势能之间转化,机械能总量保持不变。数学表达式为 mv22/2+mgh2=mv12/2+mgh1(空间对称美的体现)
或 mv2/2+mgh=恒量
范围:在低速、宏观领域适用,相对于惯性参照系成立。
对定律条件的实质性理解:没有滑动摩擦阻力做功,保证机械能不向其他形式能(如热能)转化;其它外力不做功,保证系统与外界没有能量交换,从而保证系统机械能守恒。
同理可知,物体和弹簧组成的系统,在物体运动过程中,如果只有弹力做功,那么总机械能(动能与弹性势能之和)也保持不变。
综合归纳:物体系(运动物体、弹簧、地球)在状态变化过程中,如果只有重力和弹力做功,那么,物体系的动能、重力势能和弹性势能的总和保持不变——机械能守恒定律的一般表述。
把机械能守恒定律的内容分为定律对象、条件、结论和使用范围进行表达和对定律条件作实质性的分析,一是可避免部分学生死背定律内容,二是有利于学生从能转化的高度真正理解和掌握机械能守恒定律条件的物理意义。机械能守恒定律的内容总结得与教材不同,且以教师叙述、解释为主,体现教师的主导性和创造性。
规律应用
1、开头的演示实验:重球在摆动过程中克服空气阻力做功,机械能不断减少转化为内能,所以重球摆动不到初始高度,碰不到鼻尖。而且,摆动次数越多机械能损失越多,重球离鼻尖越远(能量转化法分析)。
2、如图4所示,人拉物体沿光滑斜面匀速上升,物体的机械能不守恒,因为人拉物体做功,人有能量转化为物体的机械能,因此,物体的机械能增加。若物体上滑过程中不受人的拉力,则物体的机械能守恒(能量转化法分析)。
3、弹簧上端固定,下端悬挂小球作上下振动的过程中,对物体和弹簧系统,因为只有重力和弹力做功,所以机械能守恒(功法)。
4、火箭起飞阶段加速上升,向下喷出的气体作用于火箭的上升力,对火箭做正功,火箭的机械能增加(功法)。
通过以上四例的分析,可总结出判断机械能是否守恒的两种方法:功法(是否满足只有重力和弹力做功)和能量转化法(有无机械能与其他形式能发生转化)
情感态度与价值观教育:
1、寻找守恒量的意义:自然界千变万化,但有些物理量在一定条件下是守恒的,可以用这些“守恒量”表示自然界的变化规律。寻找“守恒量”已经成为物理学研究中的重要方面,“守恒”既是一种思想,也是一种方法。
2、通过机械能守恒定律的教学,让学生初步树立变中有恒、能量守恒的思想和物质不灭等辨证唯物主义观点,今后还将学习能量守恒定律、电荷守恒定律等等。
3、认识机械能守恒定律的空间对称美,使学生意会物理学科处处隐含美,激发学生心灵深处热爱物理学的情感,逐步培养为人类的科技进步事业和人类的文明和幸福,学好物理学、探索物理学,将来献身物理学的优秀品质和科学精神。
经过紧张思维活动,得到机械能守恒定律,至此,学生能应用定律解释开始的演示实验现象,并能对实际问题机械能是否守恒作出分析判断,学生脸上露出了成功的喜悦。
通过具体问题的分析,总结出方法,提高学生的直觉迁移能力、分析解决问题的能力。
挖掘物理知识的思想性、方法性、哲理性和审美性,发挥物理知识的教育性、综合性(文理综合)功能(略讲)。
课堂总结
布置作业
发现规律思维过程模式:
提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用;
掌握规律的方法结构模式:
机械能守恒定律的空间对称美和意义。
1、阅读教材:人教版高中教材P128—130;
2、书面作业:P130(1)(2);
3、弹性作业:试推导机械能守恒定律的条件。
把一节课完整的思维过程模式和方法结构模式总结一下,画龙点睛,起到点金术的作用,有利于学生形成知识组块,提高整体直觉思维能力、自学能力、迁移能力和创新能力。教知识不是目的,“教是为了不教”。通过物理知识教学,遵循探究发现物理规律的基本过程和方法, 重视物理方法教育、学习方法指导和物理深层次理性思维的培养,使学生逐步掌握符合物理学科本质的探究发现学习方法,形成科学的学习观,发展学生智力,提高学生的科学素养、终身学习能力和类科研能力,树立正确的人生观、价值观、科学观和为人类创造美好生活的精神意境和物质环境,才是物理教学的真正目的和最高境界!
六、板书设计
投影区域
机械能守恒定律
发现规律的思维过程模式
提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用
三个发现(以机械能守恒定律为核心),寻找守恒量的意义
掌握规律的方法结构模式(见小结)
例1
例2
应用分析
(1)
(2)
(3)
(4)
机械能守恒定律说课稿二
我说课的题目是“机械能守恒定律”,选自高一物理必修2的第7章第8节,下面我对这节课分六部分进行说明:学情分析、教材分析、设计思想、学法指导、教学方法、教学过程和设计意图。
一、学情分析
学生已经在初中学习过有关机械能的基本概念,对“机械能”并不算陌生,接受起来相对轻松。通过前几节内容的学习,同学们对“机械能”这一概念较初中有了更深认识,在此基础上学习机械能守恒定律学生比较容易理解。
二、教材分析
(一)教材所处的地位和作用
本节课是本章的重点内容,要求学生能初步掌握机械能守恒定律的内容并能用来解决一些简单问题。机械能守恒条件的判定、机械能守恒定律的应用,是教学的重点。运用机械能守恒定律解答相关的问题,这一内容在整个高中力学中又起着承前启后的作用,在物理学理论和应用方面十分重要,不同运动形式的转化和守恒的思想能指引我们揭露自然规律、取得丰硕成果。但这种思想和有关的概念、规律,由于其抽象性强,学生不易理解、掌握。学生要真正的掌握和灵活运用还是很困难。机械能守恒定律的探究建立在前面所学知识的基础上,教材上通过多个具体实例,先猜测动能和势能的相互转化的关系,引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究,联系重力势能和重力做功及弹性势能与弹力做功的关系的学习,由定性分析到定量计算,逐步深入,最后得出结论,并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。在教学设计时,力图通过生活实例和物理实验,展示相关情景,激发学生的求知欲,引出对机械能守恒定律的探究,体现从“生活走向物理”的理念,通过建立物理模型,由浅入深进行探究,让学生领会科学的研究方法,并通过规律应用巩固知识,体会物理规律对生活实践的作用。
(二)教学目标的确定依据
根据教材特点(注重思想性、探究性、逻辑性、方法性和哲理性)和学生的特点以及高中新课程的总目标(进一步提高科学素养,满足全体学生终身发展需求)和理念(探究性、主体性、发展性、和谐性)和三维教学目标(知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观)的要求特制定教学目标。
(三)教学目标
1.知识与技能
(1)知道什么是机械能。
(2)知道物体的动能和势能可以相互转化。
(3)理解机械能守恒定律的内容。
(4)掌握机械能守恒的条件。
(5)学会在具体问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的方程式。
(6)初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题的方法,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
2.过程与方法
(1)学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒;
(2)初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题。
3.情感、态度与价值观
(1)培养学生发现和提出问题,并利用已有知识探索学习新知识的能力。
(2)通过教学过程中各个教学环节的设计,如:观察、实验等,充分调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣。
(3)通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。
(四)教学重难点
1.教学重点
(1)掌握机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容。
(2)在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出定律的数学表达式。
2.教学难点
(1)从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。
(2)能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒,能正确分析物体系统所具有的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。
3.突破重难点的方法
采用情景→问题→分析与活动→总结的教学设计模式,以老师指导下的学生活动为主。通过这样一个设计过程,学生理解机械能守恒定律的条件容易多了,整个难点的克服过程通过这样四个环节的设计,让学生真正成为学习的主体。这种运用归纳法的思想,从一个个典型的物理情景中总结出科学的结论,可以大大调动学生学习的积极性和主动性。在随后的课堂练习和课外作业中,学生对守恒条件的认识和理解很准确到位,提高课堂教学的效果。
三、设计思想
授课时采用视频引入的方式,易于激发学生学习的兴趣。其后以自由落体运动为例,通过学生的观察,分两步得出机械能守恒定律,第一步是要学生理解动能与势能间可以相互转化;第二步是说明在转化过程中机械能的总量守恒。接着采用列举实例,具体情况具体分析的方法,得出机械能守恒的条件。使学生能应用机械能守恒定律解决一些简单问题,并在应用过程中能巩固、加深对定律的理解。从感性上认识机械能守恒定律。对于本节课的难点内容,即机械能守恒条件的判定,通过由易到难、由简到繁,由只受重力到还受其它力,引导学生归纳在只有重力做功的情况下,机械能守恒。由特殊到一般的认识过程,符合人类对新事物的认知规律,比较容易让人接受。从而引导学生突破了本节课的重点和难点内容。对于本节难点的突破,采用了层层深入的研究机械能守恒的条件,将难点分解为一个个小台阶,很轻松的走到很高的高度,破解本节的难点内容。
四、教学方法
我的教学法设计主要也是依据教学理论及构建主义学习理论进行设计的,具体方法如下:
1.观察演示实验中动能与势能的相互转化,体验在转化过程中动能与势能的总量保持不变。
2.通过观察演示实验,引导学生得出机械能守恒。
3.采用师生共同演绎推导的方法,明确机械能守恒定律数学表达式的来龙去脉。
4.采用列举实例,具体情况具体分析的方法,得出机械能守恒的条件。
主要采用了讲授法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。通过师生一起探索得出物理规律及适用条件,充分调动学生积极性,充分体现“教师主导、学生主体”的教学原则。
五、学法指导
根据我设计的教法及科学的构建主义学法观点:“学习不是接受现成的知识信息,而是基于原有经验的转变;学习不是个体构建的过程,也是社会构建的过程。”学生应当采取这样学习方法:在具体的物理情景及老师的引导下进行探究式学习,体现由物讲理的基本方法。学生应当在具体的物理情景中学会思考与分析,演绎推理、归纳与总结。在物理情景中去思考我们的问题,分析它的特点,用我们已掌握的知识进行探究式的演绎推理,最后去归纳总结新的物理规律。总之,学生要学会学习知识的来龙去脉,这是最重要的学习方法。为适应高一学生的认识和思维发展水平,根据新课内容要求,创设“自由落体、平抛、沿斜面下滑”三个物理情境作为铺垫,由易到难,引导学生进行实践-认识-再实践-再认识,完成认识上的飞跃。通过设疑,启发学生思考,在归纳机械能守恒定律的使用条件时,引导学生进行讨论,鼓励学生提出自己的观点,并能加以评价,培养学生的学习兴趣以及对物理学习的自信心。
六、教学过程和设计意图
(一)引入新课
(创设情境)用多媒体展示下述物理情景:A.运动员投出铅球;B.弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端和滑块相连,让滑块在水平的轨道上做往复运动。
(设计意图:为了激发学生的学习兴趣,并且为本节课结束时的反馈埋下伏笔。同时为下面的实验研究奠定基础。)
(二)进行新课
1.动能和势能的转化
(演示实验)依次演示自由落体、竖直上抛、滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。
(学生观察)观察、体验到高度大时速度小,速度小时高度大,进而得到重力势能大时动能小,势能小时动能大。在引导学生分析物体运动状态变化过程中得出重力势能增大(减小)的过程就是动能减少(增大)的过程。
(提出问题)通过上述分析,我们得到动能和势能之间可以相互转化,那么在动能势能的转化过程中,动能和势能的和有什么变化呢?
2.探究规律找出机械能不变的条件
2.1只受重力做功作用分析
现以自由落体为例(展示物理模型),引导学生自主探究。
设一质量为m的物体在自由下落过程中,经过离地高度为h1(任选的)A点时速度为V1,下落到离地高度为h2(任选的)的B点时的速度为V2。由学生用学习过的知识(牛顿定律或动能定理),分析下落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。物体从A运动到B,WG=mv22-mv12=EK2-EK1
再由重力做功与重力势能的关系有:
WG=mgh1-mgh2= EP1-EP2
得到:EK2-EK1= EP1-EP2 ①
移项后,得:EP1+EK1= EP2+EK2②
即EA=EB
上述结论是在运动过程只受重力作用的时候得到的,是否具有普遍意义呢?作为课后作业,请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。
如果物体是沿光滑斜面下滑,上述结论成立吗?
2.2只有弹力做功分析
提出问题:势能包括重力势能和弹性势能,只有弹力做功时,机械能也守恒吗?
(多媒体展示)气垫导轨上的水平弹簧振子,观察振动过程。
由学生分析振动过程的能量转化和实验结论,结合前面已经探究过的弹力做功与弹性势能的关系,类比重力做功,进行定性分析。
引导学生分析守恒条件,归纳结论(注意要加深对条件的理解)
1.物体只受重力,不受其他力,如自由落体运动。
2.除重力外,物体受其他力,但其他力不做功。
3.除重力外,物体受其他力,其他力做功,但其他力对物体所做的总功为零。
结论(课件展示):如果没有摩擦和空气等介质阻力,则势能与动能相互转化时,势能(动能)减少的量等于动能(势能)增加的量,机械能的总量不变,即机械能守恒。
如果有摩擦或介质阻力,则势能(动能)减少的量大于动能(势能)增加的量,也就是机械能的总量有损失、不守恒。
规律应用
3.1典型例题
例1在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g=10m/s2,求小球落地速度大小。引导学生思考分析,提出问题:
(1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动,现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题?
(2)小球抛出后至落地之前的运动过程中,是否满足机械能守恒的条件?如何应用机械能守恒定律解决问题?
归纳学生分析的结果,明确:
(1)小球下落过程中,只有重力对小球做功,满足机械能守恒条件,可以用机械能守恒定律求解;
(2)应用机械能守恒定律时,应明确所选取的运动过程,明确初、末状态小球所具有的机械能。
例题求解过程:
取地面为参考平面,抛出时小球具有的重力势能Ep0=mgh,动能为EK0=mv02.。落地时,小球的重力势能为0,动能为EK2=mv2。
根据机械能守恒定律,有E1=E2,即mgh+mv02=mv2
落地时小球的速度大小为
提出问题:请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么?
从以上解答可看出,应用机械能守恒定律解题简洁便利,显示出很大的优越性,不仅适合于直线运动,也适合做曲线运动的物体,分析以上解题过程,还可归纳出应用机械能守恒定律解题的基本步骤:
1.根据题意,选取研究对象(物体或相互作用的物体系)。
2.分析研究对象在运动过程中所受各力的做功情况,判断是否符合机械能守恒的条件。
3.若符合定律成立的条件,先要选取合适的零势能的参考平面,确定研究对象在运动过程的初、末状态的机械能值。
4.根据机械能守恒定律列方程,并代入数值求解。
例2跳伞运动员从高空下落时,在他张伞后,所受的空气阻力等于运动员和伞的总重力时,运动员具有的机械能:()
A.动能、势能和总机械能都不变
B.重力势能减少,动能增加,总机械能不变
C.重力势能减少,动能不变,总机械能减少
D.重力势能不变,动能为零,总机械能不变。
答案:C。此题将能量问题与运动和力联系在一起,同时又考察学生机械能概念,有些同学认为物体受平衡力,应静止在高空,分析运动过程出现错误,有些同学认为机械能总量总是不变的,而没有认真分析此题具体过程。
3.2课堂练习
①(课件展示)请同学们判断以下情形中,物体的机械能是否守恒?
A.下落的小球受到空气阻力的作用
B.物体以一定初速度在粗糙的水平面上滑动
C.一物体匀速上升
D.物体沿光滑斜面自由下滑
②(课件展示)物体在光滑水平面上的振动flash动画。提出问题:请同学们分析与弹簧连接的物体往复运动中机械能是否守恒?若不守恒,此时谁的机械能守恒?
③(课件展示)质量为m的物体,由高度为h,倾角为?光滑斜面顶端滑下。求:物体滑到斜面底端时速度大小?
(教给学生提供规范的解答过程,为今后学生的规范解答做出示范。也可以让学生体会到学习的成功感,从而提高学习的兴趣和积极性。)
(三)课堂总结
本课学习,我们通过演示实验归纳总结了动能和势能之间可以发生相互转化,了解了只有重力做功或只有弹簧弹力做功的情况下,物体的机械能总量不变,通过简单的实例分析、加深对机械能守恒定律的理解。
(四)教学效果评估
机械能守恒定律是本章教学的重点内容,本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件;能够正确分析物体系统所具有的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能,是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到,物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关;而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时,应先确定参考平面。
机械能守恒定律说课稿三
各位评委:
大家好,我说课的主题是“机械能守恒定律”。下面我对这节课分五个方面进行说明:学情分析、教材分析、教学目标、教学方法、教学过程。
一、学情分析
学生已经在初中学习过有关机械能的基本概念,知道了机械能之间的相互转化,对“机械能”并不算陌生,接受起来相对轻松。通过前几节内容的学习,同学们对“机械能”这一概念较初中有了更深认识,并且对机械能的守恒的有了一个初步的猜想,结合重力势能和重力做功的关系,利用动能定理推导出机械能守恒定律。这样学习机械能守恒定律学生比较容易理解。
二、教材分析
1、教材所处的地位与作用
能量守恒定律是十九世纪自然科学三大发现之一,对辨证唯物主义思想的建立起了重要作用,是学生树立辨证唯物主义观点的重要基础之一;能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材,是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。机械能守恒是高中学生对能量转化和守恒的启蒙,它起着承前启后的作用,为动量守恒定律、电荷守恒定律的学习奠定了基础,是必须牢固掌握的一个重要规律。
2、教材处理
本节课选自高一物理必修2的第7章第8节,对比新旧教材发现,新版教材在讨论只有重力做功时,不仅列举了自由落体,而且增加了各种抛体运动,并拿物体沿光滑曲面滑下为例得出机械能守恒定律,使学生对机械能守恒定律的条件有更全面的理解。由教材“做一做”小实验及多个具体事例,让学生找出势能和动能相互转化,猜想转化过程中是否存在某种定量的关系,由定性分析到定量实例探究,再结合一般过程进行理论推导,然后总结出定律。这样做符合由特殊到一般,再到特殊的认识规律,并且在探究、推理过程中,有利于培养学生的演绎推理能力、分析归纳能力和探索发现能力,领悟物理学研究方法和提高创造性思维能力。
3、重点和难点
根据学生实际和教材特点确定
(1)重点:学习机械能守恒定律的推导过程、理解定律的内容、明确定律条件、并运用机械能守恒定律解决实际问题;
(2)难点:理解机械能守恒定律的内容及条件,进一步分析物体系统内所具有的机械能,判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。
(3)突破重难点的方法
采用“情景→问题→分析与活动→总结”的教学设计模式,以老师指导下的学生活动为主,让学生真正成为学习的主体,也能使学生更好理解机械能守恒定律的条件。这种运用归纳法的思想,从一个个典型的物理情景中总结出科学的结论。在随后的课堂练习和课外作业中,证实了学生对守恒条件的认识和理解很准确到位。”
三、教学目标
(一)、确定教学目标的依据:
1、高中新课程总目标是进一步提高科学素养,满足学生终身发展需要
2、教材特点;
3、所教学生总体思维能力、基础知识较薄弱
(二)、教学目标
(1)、知识与技能
1、知道机械能的概念,理解物体的动能和势能可以相互转化
2、理解机械能守恒定律的内容和守恒的条件
(2)、过程与方法
1、学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及使用条件的研究方法
2、会判定具体问题中机械能是否守恒,能运用机械能守恒定律定量分析实际问题
3、体会科学探究中的守恒思想,领悟运用机械能守恒定律解决问题的优点
(3)、情感和价值观
通过本节课的探究,从而激发学生学习兴趣,培养学生协调合作能力,通过一系列的活动与任务来增强学生的竞争意识与自信心。
通过本节课的学习让学生学会、会学、乐学。
四、教学方法
1、教学手段的选用
多媒体演示和自备实验器材。其作用有:将物理情境、规律的推理过程、机械能守恒定律的内容和机械能守恒定律知识方法结构,形象、直观地展示出来,帮助学生思考、分析、推理、理解和领悟。
2、教学方法:教师指导与学生探究相结合。师生共同演绎推导,机械能守恒定律数学表达式的来龙去脉。具体采用了讲授法、讨论法、归纳法相结合的启发式教学方法。通过师生一起探索得出物理规律及适用条件,充分调动学生积极性,充分体现“教师主导、学生主体”的教学原则。
3、学习方法:为适应高一学生的认识和思维发展水平,根据新课内容要求,创设“自由落体、平抛、沿斜面下滑”三个物理情境作为铺垫,由易到难,通过设疑,启发学生思考,在归纳机械能守恒定律的使用条件时,引导学生进行讨论,鼓励学生提出自己的观点,并能加以评价,培养学生的学习兴趣以及对物理学习的自信心。主要的学习方法有:
(1).学生合作学习——小组合作学习,共同攻克重点
(2).学生自主学习——检验所学成效,得出经验。
(3).师生合作学习——师生共同分析实例,共同攻克难点。
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