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机械能守恒定律公式之建立----高一物理教学规划篇

100次浏览     发布时间:2024-08-29 09:36:10    


第1课时:机械能守恒定律的建立

学校目前每周开课“4+2+3”,即4节正课,2节辅课,3节晚自习。学校对物理投放时间不少。建议本节执行3课时,第一课时“机械能守恒定律地建立”;第二课时“机械守恒定律的理解”;第3课时“应用机械能守恒定律解决实际问题”。希望通过本节学习,能解决以前相关方面的遗留问题,同时也能贯通功能关系,系统构建起“能法”解题的体系,使同学对物理学习的认识达到新层次。

第一课时:机械能守恒定律的建立

这里谈“机械能守恒定律的建立”,并不是象科学家发现这个定律的探究过程,而是想通过适当的情景,从已掌握的知识体系中,延伸探知“机械能守恒”这个新规律,进而达到深层理解之效应。

  1. 实验引入新课,把追寻恒量融入实验之中,并作简要分析,引出“动能与势能相互转化中机械能总量保持不变;

1.演示伽利略斜面实验,麦确斯韦滚摆,单摆等实验

通过实验说明:在无阻尼情况下,动能与重力势能可以相互转化,但机械能总量保持不变——机械能守恒;

2.演示弹簧下系小球,组成弹簧振子,说明在无阻尼情况下,重力势能、弹性势能、动能可以相互转化,但机械能总量保持不变——机械能守恒

3.演示小球在黏性较大的液体中由静止开始下落,能量如何变化,机械能还相等吗?减小的机械能哪里去了?——反向说明机械能守恒是有条件的。

二、复习回顾——系统复习前面所学,扫清盲点,打好基础,体现学习的反复与重现。

1.功,功的计算

2.功率

3.重力做功及重力势能

4.弹力做功弹性势能(弹簧)
5.动能、动能定理

三、动能与重力势能间的转化

1.情景设定——物体从光滑曲面上从静止下滑下滑,从AB,离地面的高度从h1降到h2

2.过程分析——从A到B,因曲面光滑,曲面对物块的弹力与运动方向垂直不做功,全过程中只有重力做功有:WG=mg(h1-h2)

其动能增量为

根据动能动力有:mg(h1-h2)=

把上式移项得:

  1. 结论:上式左边是物体处于A处的机械能,右边是物体处于B处的机械能,也可以表达为EA=EB,也即物体从光滑曲面下滑过程,动、势能之间可以转化,机械能总量保持不变,这个过程中机械能是守恒的。
  2. 条件:仅有重力做功。
  1. 动能与重力势能、弹性势能相互转化

1.情景设定—— 小球从空中无阻力自由下落,达B

处时速度为v,A处时速度为零,则从A到B的过程中,

能量如何转化?

2.过程分析——从A到B的过程中,重力做正功,

有: WG=mg(h1+l1)-mgl1

重力势能变化为:∆EP重=mg(h1+l1)-mgl1而在此过程中,

对弹簧:设弹簧弹力做功为W弹

开始处弹簧没有压缩势能为零,压缩后势能设为EP,

则应有:W弹=0-EP弹

对小球弹簧系统全过程应用动能定理

外力功W=WG+W弹

动能增加

mg(h1+l1)-mgl1-

E

P弹

移项处理后的:mg(h1+l1)

+mgl1+EP弹

3.结论

上式左边是小球在A点的重力势能,此时系统总能量只有小球在A点的重力势能;上式右边是小球在B点的动能、重力势能、弹性势能之总和;两边相等,说明在此过程中,有重力势能向动能与弹性势能转化,其机械能总量保持不变及守恒。

4.条件:除了重力与弹簧的弹力做功外,无力做功。

五、机械能守恒定律

1.内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,

而总的机械能保持不变。这叫作机械能守恒定律。

2.公式:E1=E2 或者 EK1+EP重1+EP弹1=EK2+EP重2+EP弹2

一般情况下,不涉及弹簧做功处理,常见的只有重力做功,

常表达为:EK1+EP1=EK2+EP2

也有进一步写成mgh1+mvmgh2+mv 这是我们今后解题中最常见的一种表达形式。

3.单位——焦耳(J)

4.条件:只有重力与弹簧弹力做功外,无其它力做功

六、课堂讨论

1. 在下面列举的各个实例中(除 A 外都不计空气阻力),哪些过程中机械能是守恒的?说明理由。

A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落

B. 抛出的标枪在空中运动

C. 拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升

D. 在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧,把弹簧压缩后,又被弹回来

本题着着重条件分析,要逐条厘清。

2.如图,质量为 m 的小球从光滑的曲面上滑下。当它到达高度为 h1 的位置 A 时,速度的大小为 v1 ;当它继续滑下到高度为 h2 的位置 B 时,速度的大小为 v2。在由高度 h1 滑到高度 h2 的过程中,重力做的功为 W

  1. 根据动能定理列出方程,描述小球在图中 AB 两点间动能的关系。

(2)根据重力做功与重力势能的关系,把以上方程变形,以反映出小球运动过程中机械能是守恒的。

七、课后作业

1.讨论分析作业:节后1、2题,课后讨论,下节课请同学上黑板讲解;

2.上本作业:节后题3、5,章后题1、5.

  1. 备注:

高一年级新课阶段的物理教学,务必不能求快、求全。要紧紧盯住学生的可接受区域,还得加强反复覆盖。就本节节课而言,一定要让前几节课的相关联的知识重现!或是提问,或是练习,或是应用......总之要千方百计提高再现率,以实现学生掌握知识呈“滚雪球”态势,越滚越大。基础不是太强的学生群体,成绩不好不是偶然的。一定伴随着“不会规划、不能自律、不擅总结”的毛病,老师要在传授知识过程中,教给方法,约束行为,培育习惯,提升素养。只有这样,日积月累,才能逐渐由弱变强,转差为优。

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