《机械能守恒定律》教案

1、- -机械能守恒定律洛宁县第一高级中学韦淑平一、教学目标:1、知识与技能（1）知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；（2）掌握机械能守恒定律的内容及得出过程；（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，并领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。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，分析物理问题。3、情感、态度与价值观通过机械能守恒定律的教学，使学生树立科学的观点，理解和运用自然界客观存在的规律，来解决生活中的实际问题。二、教学重点：（1）掌握机械能守恒定律的内容及其

2、条件。（2）能在具体问题中判断机械能是否守恒，并能运用机械能守恒定律解决问题。三、教学难点：从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。四、教学方法：演绎推理法、分析归纳法、交流讨论法、探究式教学法。五、教学工具：多媒体课件、细线、小球、带标尺的铁架台、弹簧振子。六、教学过程设计：（一）引入新课1、思考提问：（1）、前几节我们学习了哪几种形式的能？各怎么表示？（2）、动能定理的内容是什么？（3）、重力做功和重力势能变化的关系是什么？2、机械能（1）、概念：动能、重力势能和弹性势能统称机械能，某状态的机械能等于动能与势能之和2）、表达式：E=E

3、+EKP这些不同形式的能是可以相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们的总量是否发生变化？这节课我们就来探究这方面的问题。（二）新课教学1、动能与势能的相互转化（1）创设情景：列举生活中的实例（多媒体放课件），让学生试着分析在不考虑阻力的情况下，下面几种情况动能和势能是怎么转化的？猜想动能和势能的总和有何特点？【学生活动】学生看完每一副动画后，相互讨论，然后由学生代表发言，阐述各自的观点【教师点评】上面几种情况都是动能和势能相互转化，如果在不考虑阻力的情况下，动能和势能的总和保持不变。（2）演示实验1：如图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的

4、A点，然后放开，小球在摆动过程中，记住它向右能够达到的最大高度C点。如果用尺子在某一点P挡住细线，看一看这种情况下小球所能达到的最大高度B点。观察实验现象，回答下面问题：、第一次小球向右能够达到的最大高度C点与A点的高度有何关系？如果用尺子在P点挡住细线，这种情况下小球所能达到的最大高度B点和A点的高度又有何关系？、分析小球从A点到最低点0以及从最低点0到C点（或B点）的运动过程动能和重力势能怎样转化？这个小实验说明了什么？【学生活动】观察演示实验，思考问题，并选出学生代表发表见解。、第一次小球向右能够达到的最大高度C点与A点的高度相同，如果用尺子在P点挡住细线，这种情况下小球虽然不能到达C点

5、，但达到的最大高度B点与A点的高度相同。、小球从A点到最低点0的运动过程中，重力势能减少，动能增加；从最低点0到B点的运动过程中，动能减少，重力势能增加。这个实验说明重力势能和动能的总和应该保持不变。【教师点评】实验证明，小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，重力势能和动能的总和保持不变，即机械能保持不变。（3）演示实验2：如图，水平方向的弹簧振子，振子静止时在C点，把振子压到A点放手后，用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化。观察实验现象，回答下面问题：、每次小球是否都能回到A点？、小球从A点到C点以及从C点到B点的运动过程中，动能和弹性势能是

6、怎样转化的？这个小实验说明了什么？NJg:TOC o 1-5 h zIIIIII丄IIIIIIIIIIIIIIACB【学生活动】观察演示实验，思考并回答问题。、小球在往复运动过程中，每次小球都能回到A点.、小球从A点到C点的运动过程中，弹性势能减少，动能增加；从C点到B点的运动过程中，弹性势能增加，动能减少。这个实验说明弹性势能和动能的总和应该保持不变。【教师点评】小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化。小球在往复运动过程中总能回到原来的位置A点，可见，弹性势能和动能的总和保持不变，即机械能保持不变。通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势

7、能的总和是否真的保持不变？下面我们就来定量讨论这个问题。2、探究动能与势能转化规律1）创设情境（用多媒体放课件）如图，一个质量为m的小球做自由落体运动或做平抛运动或做竖直上抛运动，经过某高度为h的A点时速度为v，到某高度为h的B点时速度为v2，试分析在运动过程中小球受1122识的获得过程）什么力？哪些力做功？并写出小球在A点时的机械能EA和在B点时的机械能EB,由动能定学生活动】学生根据教师的引导，在练习本上进行推导，推完后相互交流意见。教师巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难。2）分析推理教师和学生一起步分析推导过程，用多媒体出示出来，让学生和自己的推导过程进行对比。A点机械能：E二E+EA

8、KAPA二mv2+mgh2iiB点机械能：E=E+EBKBPB2=mv2+mghc一2由动能定理得：11W=mv2-mv2G2221由重力做功与重力势能变化的关系得：WGGmgh-mgh12由以上两式可以得到mv2+mgh2261=mv222+mgh11E+E=KBPBE+EKAPA教师总结】在只有重力做功的物体系统内，物体的动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。同样可以证明：在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相流。教师点评】根据学生的意见，教师帮助学生总结机械能守恒定律的条件是不论物体受几个力，只要只有重力（或弹力）做功，物体的机械能就守恒。3、机械能守恒定律1）内容

9、:在只有重力（或弹力）做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。2）对象：相互作用的物体系统内3）表达式:E+E=E+EK2P2K1P1mv2+mgh=mv2+mgh222211（4）条件：只有重力AE=AEP减K增（或弹力）做功的物体系统内教师点评】对机械能守恒定律条件的理解：1）、只受重力或弹力；2）、除受重力或弹力外，还受其它力，但其它力不做功或其它力所做功代数和为零例题：（多媒体出示）把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为1,最大偏角为0。小球运动到最低位置时的速度是多大?BG试分析：1、小球受哪些力的作用?2、哪些力对小球做功?小球的机械能是否守恒

10、?若守恒，选最低点O为零势能面，则A点的机械能和O点的机械能如何表示？由机械能守恒定律如何列方程求解？学生活动】学生先独立思考，然后在练习本上做题。教师巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难和问题。（学生做完后，教师用多媒体投影正确的解题过程，并讲解做题的技巧和注意事项）解题过程：解：选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。小球在最高点时为初状态初状态的动能：E1=0K1初状态的重力势能：EP1=mg-1C0S）初状态的机械能：Ek+EP1=mg（l-1COS）小球在最低点时为末状态12末状态的动能：EK2=2mv2末状态的重力势能：EP2=0末状态的机械能：ek2+E2=1mv2根据机械能

11、守恒定律得：E1+E1=E2+E2k1p1k2p2即丄mv2=mgl(1一cose)所以【教师点评】用机械能守恒定律解题时，先选取研究对象，再根据机械能守恒的条件判断运动过程中机械能是否守恒，若守恒，最后由机械能守恒定律列方程求解。【思考与讨论】你能不能直接用牛顿第二定律和运动学的公式来处理这个问题？（学生分组讨论后，由学生代表发言）【教师点评】应用机械能守恒定律解题的优点：机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿运动定律方便；应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑运动的始、末状态，不必考虑两个状态之间过程的细节。如果直接用牛顿运动定律解决问题，往往要分析过程中各个力

12、的作用，而这些力往往又是变化的，因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题，应用机械能守恒定律则易于解决。4、机械能守恒定律解题的一般步骤：（师生共同总结）（1）、根据题意选取研究对象（2）、明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况，弄清各力做功的情况判断机械能是否守恒。（3）、恰当地选取零势能面，确定研究对象在过程中的始态或末态的机械能。（4）、根据机械能守恒定律的不同表达式列方程求解。说一说:放多媒体课件）下列实例中哪些情况机械能是守恒的（1）跳伞员用降落伞在空中匀速下落（答案：不守恒）（2）抛出的篮球在空中运动（不计阻力）答案：守恒）（3）光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回

13、来。（答案：守恒）（4）用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升。答案：不守恒）学生活动】选几个学生起来回答上面的问题，并说明为什么？【教师点评】判断机械能是否守恒，关键看系统是否只有重力（或弹力）做功。5、课堂练习：（1）、下列几种情况中，机械能一定守恒的是：（答案：BC）做匀速直线（F合=0）运动的物体水平抛出的物体（不计空气阻力）固定光滑曲面上运动的物体。物体以0.8g的加速度竖直向上做匀减速运动2）、下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是：（答案：C）做匀速直线运动的物体机械能一定守恒合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机械能守恒运动的物体，

14、若受合外力为零，则其机械能一定守恒做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒（3）、一小球从高lm,长2m光滑斜面顶端滑下。不计空气阻力,求物体滑到斜面底端速度的大小？g二10ms2（答案：2J5m/s）6、知识小结：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,物体的动能和势能可以相互转化而总的机械能保持不变。2)对象：相互作用的物体系统内3)表达式：E+E=E+EK2P2K1P1mgh1mv2+mgh=1mv2+2221=AE4)K增条件：只有重力（或弹力）做功机械能守恒定律解题的一般步骤：1）、根据题意选取研究对象2）、明确研究对象的运动过程,分析对象在过程中的受力情况,弄清各力做功的情况,判断机械能是否守恒。3）、恰当地选取零势能面,确定研究对象在过程中的始态或末态的机械能。4）、根据机械能守恒定律的不同表达式列方程求解。七、板书设计：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,物体的动能和势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。（2）对象：相互作用的物体系统内（3）表达