机械能守恒定律教学设计

1、机械能守恒定律一、教学目的：1 1、 了解动能与重力势能之间的相互转化，初步领会机械能守恒定律的内容；2 2、 会正确推导自由落体过程中的机械能守恒定律；3 3、 正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件；4 4、 分析实际生活中的事例，进一步理解机械能守恒定律的含义及适用条件；5 5、 树立科学观点，感受物理规律之美。二、重点难点：1 1、 推导机械能守恒定律；2 2、 正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件。三、教学方法：演示实验、科学探究、分析推理、讲授讨论。教具：细线、小球、带标尺的铁架台。四、教学过程：引入新课：在初中学过，重力势能和动能之间可以发生相互转化，如物体自由下落或竖直上抛时

2、，前者下落中高度不断减小，重力势能减小，速度增加，动能增大，是一个重力 势能向动能转化的过程；后者在上升中高度不断增大，重力势能增加，速度减小，动能减 小，是一个动能向重力势能转化的过程。既然重力势能和动能之间可以相互转化，那么“转化”过程中的动能和势能之和，即机械能变不变呢？这就是我们这堂课要研究的机械能守 恒定律的知识。板书课题：机械能守恒定律进行新课：（一）机械能的定义物体的动能和势能之和称为物体的机械能。用 E E 表示，E=E+EP。机械能是状态量，其大小与物体的位置和速度有关；机械能是标量，只有大小，没有方向；机械能是相对量，选取不同的零势点， 其值不一样。图1（二）重力势能与动能

3、之间的相互转化观察实验：分析出哪个过程是重力势能向动能转化，哪个过程是动能向重力势能转化。演示实验：把一个小球用细线悬挂起来，将小球拉到一定高度的A A 点，调节铁架台上标尺与 A A 点等高水平。如图 1 1 所示，然后释放小球，小球就摆动起来。我们通过标尺比较，可 以清晰地看到，小球摆到跟 A A 点高度相同的 C C 点。如果用一铁钉在图 2 2 中的 D D 点挡住细线，重新操作，虽然观察到小球不能 摆到 C C 点，但能观察到小球摆到 C C 点的高度与 A A 点相同。小球自 A A 运动到 B,B,是重力势能向动能转化过程；由 B B 运动到 C C 或 C C 点， 是动能向重

4、力势能转化过程。假如不存在空气阻力，小球将以相同的最大高度图 2 2在 A A 与 C C 或 A A 与 C C 之间永远摆动下去。自由落体运动是重力势能向动能的转化过程， 我们应用学过的动能定理和重力做功与重 力势能的关系等知识，可推导证明在这个过程中机械能守恒。（三）证明机械能守恒定律 推导过程： 如下图所示，设一个质量为 m m 的物体自由下落， 为 M M。下落到高度为 h h2的 B B 点（末位置）时速度为 G=mgG=mg 的作用，重力做正功，设重力所做的功为W WG，上抛运动、平抛等），物体的机械能总量保持不变。经过高为 h hi的 A A 点（初位置）时速度 V V2,在自

5、由落体运动中，物体只受重力 则由动能定理可得：(1)（1 1）式表示，重力所做的功等于动能的增加。另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道WG=mglh-mgh（2 2）式表示，重力所做的功等于重力势能的减少。由（1 1）式和（2 2）式可得：1、/21、/2mV2mV12 2二mgg _ mgh2由（3 3）式可知，在自由落体运动中，重力做了多少功， 能。通过对（3 3）式移项后可得：1212mV2mgh2mV2mgh22 2也可以写成：就有多少重力势能转化为等量的动(4)E2+Ep2=EKI+EPI(5)（4 4）式表明，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总机械能保持不变。课堂思考与分

6、析:1 1、分析物体做竖直上抛运动及平抛运动两种情况下的受力情况、做功情况及能量转化情况，归纳总结出：在只有重力做功的情况下，不论物体做直线运动还是曲线运动（如竖直白由落体运劫 中机械能守恒2 2、分析物体放在光滑斜面上下滑情况下的受力情况、做功情况及能量转化情况，归纳总结出：在只有重力做功的情况下， 不管物体是否受到其他力， 物体的机械能总量保持不变。（四）机械能守恒定律1.1. 内容：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变.2.2. 适用条件：只有重力做功。以上学习了机械能守恒定律的基本内容，下面进一步理解机械能守恒定律及其适用条件.（五）进一步认

7、识机械能守恒定律接着来看机械能的属性. 我们知道，机械能包括重力势能.由上一节知识我们知道，重 力势能是属于物体与地球组成的重力系统所共有的，因此从原则上说，机械能守恒定律的研究对象是：1.1.研究对象是物体与地球共同组成的系统。下面我们对机械能守恒的适用条件进行扩展. 我们可想像到，在光滑的水平面上， 放开 一根被压缩的弹簧，它可以把跟它接触的小球弹出去， 这时弹簧的弹力做功， 弹簧的弹性势 能转化为小球的动能.以后可以证明：在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功， 动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒，所以机械能守恒的适用条件还有：2.2. 在只有弹力做功的情形下，物体系（弹簧

8、和物体）的机械能也守恒。下面我们考察两种情形：A A 小球在光滑水平面上运动. B B.小球沿静止的斜面匀速滚下.两种情形中小球均做匀速运动，前者小球的动能和重力势能都不变，后者小球的动能不变，而重力势能减少了.可以说前者小球的机械能总量不变，后者小球的机械能总量变小.进一步分析可知，前者小球合外力为零，没有力对小球做功；后者小球的合外力也为零，但有重力和摩擦力做功.由此可见，机械能守恒定律的另一个适用条件为：3.3. 在没有任何外力做功的情形下，物体或物体系的机械能也守恒。我们可以归纳出机械能守恒定律的适用条件：只有重力或弹力做功，没有任何外力做功。（六） 机械能守恒定律如何应用应用机械能守

9、恒定律的基本思路：选取研究对象-物体系或物体。根据研究对象所经历的物理过程，进行受力，做功分析，判断机械能是否守恒。O3恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末态时的机械能。4根据机械能守恒定律列方程，进行求解。五、课堂小结：1 1 .机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能和重力势能或弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变.2 2.应用机械能守恒定律的基本思路：O1选取研究对象-物体系或物体。O2根据研究 对象所经历的物理过程， 进行受力，做功分析，判断机械能是否守恒。 恰当地选取参考平 面，确定研究对象在过程的初、 末态时的机械能。根据机械能守恒定律列方程， 进

10、行求解。课堂作业：1.1. 下列关于机械能守恒的叙述正确的是（BDBD）A A、做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。B B 做匀变速直线运动的物体机械能可能守恒。C C 合外力对物体做功为零时机械能守恒。D D 只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒。物体的机械能是否守恒与物体的运动无关2 2、 一个轻弹簧固定于 0 0 点，另一端系一重物，将重物从悬点0 0 在同一水平面与弹簧保持原长的 A A 点无初速度释放，让它自由下摆,A A、 重物的重力势能减少。B B、 重物的重力势能增加。C C、 重物的机械能不变。D D、 重物的机械能减少。球和弹簧组成的系统机械能守恒3 3、如图，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到最大高度的程度中，下列说法正确的是（D D）A A、子弹的机械能守恒。B B 木块的机械能守恒。C C、子弹和木块的总机械能守恒。D D 以上说法都不对。a a、子弹射中木块的过程机械能守恒 b b、整体从最低位置摆到最高位置的过