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一、教学目标
【知识与技能】
知道机械能的概念,能够分析动能和势能之间的相互转化问题;理解机械能守恒定律的内容和适用条件,会判断机械能是否守恒。
【过程与方法】
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,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。
【情感态度与价值观】
体会科学探究中的守恒思想,养成探究自然规律的科学态度,提高科学素养。
二、教学重难点
【重点】
机械能守恒定律的推导及内容。
【难点】
对机械能守恒定律条件的理解。
三、教学过程
环节一:导入新课
教师先找一名学生配合完成小实验:把钢球用细绳悬起,请一同学靠近,将钢球偏至这位同学鼻尖处释放,当钢球摆回时,观察该同学反应,并让学生分析会不会碰到鼻子,思考原因。由此引入新课《机械能守恒定律》。
环节二:新课讲授
(一)动能与势能的相互转化
教师播放视频:荡秋千、过山车、撑杆跳、瀑布等视频材料,初步深刻感受各种丰富多彩的动能与势能发生相互转化的过程。
教师播放演示实验:滚摆、单摆、自由落体等实验。
教师:演示实验中物体自由下落时,重力势能怎样变化?变化的原因是什么?
学生:重力势能减少,因为重力对物体做正功。
思考:减少的重力势能去哪了?
学生:物体下落过程中,速度在逐渐增加,说明物体的动能增加了,即物体原来的重力势能转化成了动能。
教师:那如果物体由于惯性在空中竖直上升时,能量又是怎样变化的?
学生:物体原有的动能转化为重力势能。
教师播放演示实验:水平弹簧振子在气垫导轨上振动的实验。感受弹力做功引起弹性势能的变化。
教师举例说明:物体被弹簧弹出去之后,弹力做正功,弹簧的弹性势能减少,而物体的速度增加,动能增加。也就是弹簧的弹性势能转化成了物体的动能。
学生总结:不仅重力势能可以与动能相互转化,弹性势能也可以与动能相互转化。
教师补充:从上面的例子可以发现:通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化成另外一种形式。
(二)机械能守恒定律
教师提问:物体动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢?以动能和重力势能的相互转化为例,研究这一问题。