机械能守恒定律的应用

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机械能守恒定律的应用范文第1篇

 

在我们的课堂教学总会遇到这样的一个情况：有些问题，我们认为讲了多次，也觉的讲的比较清楚了，有部分的同学都已经不想再听了，但还是有部分同学就是不理解，听不懂。于是，我们的教学就出现了这样的一个矛盾，是照顾听懂的同学继续往前进行，还是照顾没有听懂的同学另想一个角度进行讲解呢？如果简单地回答往前或重解。我想都不是我们满意的答案。学生的这种理解能力和基础确实也存在比较大的差别，这是客观现实，那么，我们该怎么进行教学才能够照顾到更多的同学，从而使课堂取得更大的教学效果，使更多的同学得到相应的发展呢？

这个是学生的个别差异问题，当然我们也有相对应的教学理论：因材施教。这是每一个教师都懂的理论知识，然而，什么样的课堂教学形式才能做到最大效果的因材施教呢？我想在每一节课对每一位同学都能做到因材施教，在我们现在的大班级授课来说是不现实的。因此，我认为课堂教学只能寻找另一种可行的方式层次教学法。所谓的层次教学，即把大的班级按照学生的理解能力、科目知识基础分为两个、三个甚至是四个的层次，分析每一层次的学生的情况，确定适合他们在每一节课内容的教学目标，发展目标，从而设计出适合每一个层次学生发展的课堂教学过程。这些设计包括层次学生的学习目标，教师对知识的讲解方式，所提出的问题，课堂针对性训练，布置的课后作业以及时间上的衔接把握等的每一个教学步骤，最后把这些步骤进行整合起来。在上“机械能守恒定律的应用”这一节课时我就是应用了层次教学法。课堂教学效果不错。

首先，我按照学生平时的基础把学生大概分为两个层次。把教学参考的两个学习目标都分别进行了层次目标的确定。由于我计划把机械能守恒定律的应用这个内容分为三节课进行完成。所以第一节新课我把学习目标1、会用机械能守恒定律解决力学问题分解为这样两个层次：较低的层次只要求学生能够解决出按照例题只变数据的题目，思考变数据变所求，但题型不变的题目即课后第二作业；而较高层次的学生，要求不仅能够完全解决变数据的题目，还要独立思考完成变数据变所求的问题，同时思考变题型的问题。在“学习目标2、掌握应用这个定律的解题步骤，体会应用这个定律处理问题的优点。”这个目标中，在这堂课两个层次都要求能总结应用这个定律的解题步骤，较低层次要了解应用这个定律处理问题的优点，而较高层次要求能体会。

接下来就是按照目标和内容进行课堂设计。

复习机械能守恒的条件：

1、用作功来判断：

（1）、若物体或系统只有重力或弹簧弹力作功，则机械能守恒。

（2）、若物体或系统中，除重力和弹簧弹力以外的其它力作功但代数和为零，则机械能守恒。

2、用能量转化来判断：若物体或系统中没有机械能和其它形式能量的转化，则机械能守恒。

机械能守恒定律的表达式：

（1）、守恒观点：末状态的机械能等于初状态的机械能

Ep2+ Ek2= Ep1 + Ek1

（2）、转化观点：动能（或势能）的减少量等于势能（或动能)的增加量。ΔEK = ΔEP

课堂针对性训练 ：

下列物体中，机械能守恒的是（）

A.做平抛运动的物体

B.被匀速吊起的集装箱

C.光滑曲面上自由运动的物体

D.物体以g的加速度竖直向上做匀减速运动

到这里为止，可以说两个层次的教学基本没有什么不同。都是要求掌握的。

例1:一个物体从光滑的斜面顶端由静止开始滑下，斜面高1m，长2m，不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度大小是多少？

拓展：如果物体沿光滑的曲面滑下，能否用机械能守恒定律求解？

在分析例1的时候直到讲解也没有什么不同，只是，在讲解完之后，对两个层次都进行了一个拓展的要求，而对较高层次还进行了更高的拓展：如果地面和滑块的动摩擦因数是，滑块质量是m，则滑块在地面上还能滑多远？

例2:把一小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为L，最大偏角为θ，问小球运动到最低位置时的速度是多大？

在例题2，除了理解本问题外，对较低层次的同学没有更高要求，而对较高层次有了更高的拓展要求：拓展：如已知小球的质量为m，那么小球运动到最低位置时，绳子拉力为多少？

这样，在具体教学的时候，基本就解决了两个层次同学不同的理解和发展的要求。

最后对应用机械能守恒定律进行解题的步骤的总结是对两个层次的要求。

此外，在课外作业的设置上也分了两个层次。

课后作业

1、长L＝80cm的细绳上端固定，下端系一个质量 m＝100g的小球。将小球拉起至细绳与竖直方向成60°角的位置，然后无初速释放。不计各处阻力，求小球通过最低点时，细绳对小球拉力多大？

（取g＝10m/s2）。

2、如图所示，一个光滑的水平轨道与半圆轨道相连接，其中半圆轨道在竖直平面内，半径为R，质量为m的小球以某速度从A点无摩擦地滚上半圆轨道，小球通过轨道的最高点B后恰好做平抛运动，且正好落在水平地面上的C点，已知AC =AB = 2R,求:

（1）小球在A点时的速度大小．

机械能守恒定律的应用范文第2篇

机械能守恒定律是高中物理学习中的重要定律之一，在整个高中力学中起着承前启后的作用。许多物理教师在公开课、竞赛课中常喜欢讲授该部分内容，但结合机械能守恒定律相关知识的抽象性，难于理解等特点，要使学生真正理解掌握此部分内容实属不易。针对此种情况，笔者在聆听许多教师的教学课堂后，结合自身多年教学经验，进行了机械能守恒定律的教学思路分析，以期参考。

机械能守恒定律教学内容的重要性

机械能守恒定律是高中物理力学中的重要定律之一，是在学生初步了解动能和势能后所提出的，在高中阶段的物理学习中占有重要地位，在整个高中力学中起着承前启后的作用。且在力学相关问题的解题过程中，相较于牛顿定律，运用机械能守恒定律更加简单便捷。但机械能守恒定律相关概念和规律具有抽象性强，难于理解的特点，要达到让学生灵活运用机械能守恒定律的教学目标，可谓是难上加难。因此，在机械能守恒定律的教学过程中，教师往往由浅入深，逐步深化，使学生牢牢掌握定律相关内容及其应用条件。

械能守恒定律的教学思路

课程目标。教学目标的设计是教师备课过程中必不可少的环节，教师应从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度来设立具体的教学目标。例如：知识与技能目标可以设立为：理解动能与重力势能及弹性势能的相互转化规律 ；理解并掌握机械能守恒定律的表达式。过程与方法目标可以设立为：理解机械能守恒定律的应用条件。情感态度与价值观方面的目标可以设立为： 锻炼并培养学生理论联系实际、学以致用的思想。以此更加全面的使学生了解本堂课的任务与目标，同时提高教师教学的针对性。

课前准备。教师的课前准备工作包括教学方案的设计、教学课件和导学案的制作等。在课件的制作方面，应紧贴教学目标和教学过程，达到板书与课件的完美配合，在课件中展示部分难以用语言表达清楚的图片或视频等，提高课堂的趣味性与高效性。在导学案制作方面，应做到具体但又不失精炼，突出重难点。

2.3教学过程

因机械能守恒定律在力学中起着承前启后的作用，因此，在课程开始时，应带领学生回顾之前所学的动能、势能和机械能相关知识。结合课件展示生活中较为常见的动能与势能转化的例子，例如游乐园中过山车的精彩片断，摆钟等等，以此引发学生的学习兴趣，并引出本节课的教学内容。在学生观看过山车视频时，教师可适时的引导学生分析其中动能和势能的转化关系，然后让学生自主分析摆钟的动能势能转化关系。在同学阐述，教师总结过后，可以进入具体的教学内容：分别探讨动能和重力势能、动能和弹性势能的相互转化关系。

首先，动能和重力势能的相互转化关系。教师提出问题：物体进行自由落体运动，在此运动过程中，物体的动能和重力势能之和是否始终不变？以此，引导学生展开自主合作探究活动。题目设置如下：设圆球在下落过程中经过高度分别为h1和h2的A、B任意两点，小球再此两点的速度分别为v1和v2 .如图1所示，请分析小球在A、B两点的机械能之间的数量关系。

A点到B点，由动能定理可以得到表达式：WG=Ek2一Ekl，由重力做功和重力势能变化关系可以得到表达式：WG=Epl一Ep2，由此两式综合可得Ek2一Ekl=Epl一Ep2，移项整理后即可得E2=E1，由此便可的出结论：只有重力做功时，动能和势能之和保持不变。

其次，动能和弹性势能的相互转化。教师可提出问题：光滑水平面上放置一水平弹簧，弹簧顶端固定一光滑小球（如图2），在振动过程中，小球和弹簧整体的动能和弹性势能的变化是否具有类似规律？由此引导学生自主探究分析，最终得出结论，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

最后，强调机械能守恒定律的条件。通过课件展示定律内容，引导学生自主总结守恒条件。一、只受重力（弹力），不受其他力的情况，如自由落体的物体。二、除重力 （弹力 ）以外还有其他力，但其他力都不做功的情况，例如图2所示运动。

在讲述完成后，结合习题帮助学生巩固所学内容。

布置作业。课程结束后，教师应及时布置相关作业，针对性的帮助学生巩固课堂所学内容，同时在布置书面作业后，还应结合生活实际布置实践作业，培养学生的观察和分析能力。例如，书面作业可以为教材“ 问题与练习”第 1、3 ，4 题。实践作业可以为观察并记录生活中与机械能守恒定律有关的其他物理情景，并进行判断。

机械能守恒定律的应用范文第3篇

一、课堂教学片断实录

1.先学（10分钟）

（1）板书课题并出示学习目标（投影）

①知道机械能的各种形式，能够分析动能与势能（包括弹性势能）之间的相互转化问题。②能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。③会根据机械能守恒的条件，判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题。④能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优点。

（2）自学指导

①认真看书本75页第一部分动能与势能的相互转化，思考本章中我们学习了哪几种形式的能？它们各是如何定义的？机械能包括哪些能量？各种形式的能量通过什么方式来转化？②认真看书本76页物体沿光滑曲面滑下情景中机械能守恒的推导。③完成自由落体运动情景中机械能守恒的推导，并明确机械能守恒定律的内容和数学表达式。

2.后教（10分钟）

（1）教师实验演示

①课本实验，小球摆动。②补充水平方向弹簧小球振动实验。③补充竖直方向弹簧重物振动实验。④对比实验泡沫球摆动。

（2）学生讨论交流

①从重力做功和能量转化的角度分析课本实验中小球摆动时，两侧最大高度相等的原因以及由此可得出的结论。②类比重力做功，结合弹力做功和弹性势能的关系，定性分析水平方向弹簧小球振动过程中能量的转化以及由此可得出的结论。③定性分析竖直方向弹簧重物振动过程的能量转化以及由此可得出的结论。④分析对比实验中，泡沫球为什么很快停下？

（3）得出结论

机械能守恒必须满足的条件。

3.再学（10分钟）

先看书本76-77页例题，再用几种解法（抛体运动规律、动能定理和机械能守恒三种解法）完成书本78页练习3。

4.再教（2分钟）

讨论总结应用机械能守恒定律解题的一般步骤，领会运用机械能守恒定律解决问题的优点。

5.当堂训练（13分钟）

①根据机械能守恒的条件，判断机械能是否守恒类练习。②运用机械能守恒定律解决问题类练习。

二、先学后教，以学定教，使教学活动更有目的

维果斯基关于教学与发展的关系告诉我们进行教学时，必须注意学生的两种发展水平：现有发展水平和即将达到的发展水平。维果斯基把两者之间的差异称为“最近发展区”，同时他认为重要的不是到今天为止，已经完结了的发展过程，而是那些现在仍处于形成状态的、刚刚发展的过程。因此，弄清学生发展的两种水平将大大促进教学对发展的促进作用。那么“先学后教、以学定教”就是这种理论的运用。当学生具备了学习新知的知识储备与能力储备时，就放手让他们自己去阅读和思考。通过先学，解决现有发展区问题，并发现和提出阅读和思考时还不能解决的问题，教师就根据学生还不能解决的问题进行教学，解决最近发展区问题。

根据以上理论，前面的教学活动是有的放矢的。学生已经学习了重力做功与重力势能的关系、学习了动能定理的应用，对于自由落体更是掌握得比较牢固，所以完全有能力通过学生先学，从理论方面推导机械能守恒定律。但是学生要确切理解机械能守恒条件是有困难的。为此教师在后教阶段，可巧妙设计四个实验，特别是对比实验泡沫球的摆动，并从做功和能量转化两个角度进行分析和讨论，帮助学生突破难点，顺利完成对机械能守恒条件的理解。但是要学生独立总结解题步骤以及各步骤的注意点又是困难的，所以再教时，应通过讨论，师生一起总结应用机械能守恒定律解题的一般步骤，领会运用机械能守恒定律解决问题的优点。

机械能守恒定律的应用范文第4篇

首先，机械能守恒是对系统而言的，而不是对单个物体。如：地球和物体、物体和弹簧等。对于系统机械能守恒，要适当选取参照系，因为一个力学系统的机械能是否守恒与参照系的选取是有关的。

其次，适当选取零势能面(参考平面)，尽管零势能面的选取是任意的，但研究同一问题，必须相对同一零势能面。零势能面的选取必须以方便解题为前提。如研究单摆振动中的机构能守恒问题，一般选取竖直面上轨迹的最低点作为零势能面较为恰当。

再次，适当选取所研究过程的初末状态，且注意动能、势能的统—性。

用机械能守恒定律解题有两种表达式，可根据具体题目灵活应用：

①位置1的机械能E1＝位置2的E2，

即：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

②位置1的Ep1(Ek1)转化为位置2的Ek2(Ep2)

即；Ep1-Ep2=Ek1-Ek2

下面提供二个例子：

[例1]如图1所示，一光滑斜面置于光滑水平地面上，斜面顶端有一物体由静止开始沿斜面下滑；在物体下滑过程中，下列说法正确的有：

（A）物体的重力势能减少，动能增加。（B）斜面的机械能不变。

（C）物体的机械能减少。（D）物体及斜面组成的系统机械能守恒。

[分析]物体在下滑过程中对斜面有垂直于该斜面的压力。由于斜面不固定，地面又光滑斜面必将向右产生加速度；其动能及其机械能增加。所以（B）项错误。物件一方面克服斜面对它的压力做功：机械能减少；另一方面由于它的重力做功，重力势能减少，动能增加，因此选项(A)(C)正确。对于物体与斜面组成的物体系；只有物体重力做功，没有与系统外物体发生能量的转化或转移，机械能守恒，故（D）项正确。

答案为：（A、C、D）

[例2]如图2，长为l的细绳系于0点，另一端系一质量为m的小球，0点正下方距0点1／2处有一小钉，将细绳拉至与竖宣方向成q＝30o角位置由静止释放，由于钉子作用；细绳所能张开的最大角度为a；则角a为多大？（不计空气阻力和绳与钉碰撞引起的机械能损失，a用三角函数表示）

[解法]小球在运动过程中只有重力做功

机械能守恒定律的应用范文第5篇

关键词：碰撞；弹性；非弹性；完全非弹性

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）10（S）-0076-5

1 教学背景分析

1.1 对课标的理解与把握

课标要求：了解不同种类的碰撞，会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。设计在学生仔细观察课堂演示实验和演示视频的基础上，引导学生归纳碰撞特点、了解碰撞的分类，探究不同碰撞中的物理规律。运用已掌握的动量和机械能守恒定律，引导学生分析一维弹性碰撞后的运动状态，通过探讨几种特殊情况的碰撞，结合演示实验，加深学生对碰撞这一运动过程中动量守恒定律和机械能守恒定律的理解。

首先要求学生能运用这两条定律解释一些日常现象，解决一些与生活相关的实际问题；其次加强学生对物理图像的构建能力，激发学生对物理规律的探究热情，拓宽不同层次学生的知识面，培养对知识的迁移能力，以及分析和解决物理问题的思路和方法。

1.2 指导思想与理论依据

指导思想主要是维果斯基的最临近发展区理论，在学生们已经基本掌握了碰撞中的不变量、动量和动量定理、动量守恒定律的水平上，设置了更高要求的第二学习水平，能够对理论本质进行进一步的体会和应用，并根据学生的具体情况。实现在思想认识和实践应用能力方面的进一步的提升。

1.3 教学内容分析

教科书内容的设计是从动量守恒定律应用的角度考虑的。碰撞问题是动量守恒定律、机械能守恒定律这些最基本内容的应用，研究碰撞问题可以在典型的、有意义的情境中复习这些基本内容。通过回顾第1节的实验，提出了弹性碰撞的概念，进而提出非弹性碰撞的概念。通过栏目“思考与讨论”，进行理论推导，解释了第1节的实验。

1.4 学生情况分析

学生通过前面学习初步形成了碰撞的概念。同时也建立了动量的概念，具备了简单应用动量守恒定律和机械能守恒定律求解有关问题的基本能力。

本节课基于学生已有的知识储备，利用演示实验和探究的方法，引导学生通过思考、讨论、分析、归纳、总结得出结论，创造互动的课堂氛围。激发学生探究兴趣，进一步通过提问、讨论、演示实验验证的方式，培养学生知识迁移的能力。

2 教学目标（表1）

3 教学重点和难点

（1）用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题。

（2）弹性碰撞的特点和应用。

（3）对生活中碰撞问题的理解。

4 教学手段和主要教学方法

采取“实验创设情境——提出问题——自主探究——教师点评——得出结论——应用举例——知识迁移和能力提高”的学生自主探究教学模式。

5 教学设计思路

课堂内容分为三部分：第一部分为重点，探究弹性与非弹性碰撞。从牛顿摆演示实验人手，激发学生兴趣，引出教学内容“碰撞”：通过观看碰撞短片，引导学生从不同的碰撞主体中总结碰撞的共性，得出碰撞概念、特点，并从能量角度对碰撞进行分类和解释。探索讨论其中的物理规律。进而让学生运用已有物理知识。预测两小球碰撞后的速度，通过数学求解和实验验证，探讨几种特殊情况，加深学生对知识的理解。继而运用类似的分析方法，让学生自主探究生活中的一些碰撞现象，得出结论，培养学生对知识的迁移和运用能力。第二部分为知识的迁移运用，主要通过课后调研、阅读和作业等形式，让学生了解微观世界中的碰撞现象——散射。以及中子的发现过程，培养学生科学的研究思路，并认识碰撞知识在物理学发展中的重要作用。

6 教学过程（表2）

7 学习效果评价

注重创设多层次和弹性的物理探究情境，课堂内容贯穿实验——分析——验证——应用——总结的主线，将教师提问引导和学生交流讨论相结合，激发学生的学习兴趣，调动学生学习的自主性和创造性思维，引导学生按照严谨的科学研究方法来认知、了解和掌握本节课的内容。同时课堂注重教学反馈，反馈情况是各教学环节是否有效的判据，针对反馈情况，需要教师做出评价和教学调整。根据学生对知识的接受和理解程度，在落实课程标准的前提下，调整课堂的知识点容量和难度。

参考文献：