《机械能守恒定律》教学设计

第八节机械能守恒定律教学设计
一、学习目标:
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。

二、学习重点：
1.掌握机械能守恒定律的内容及其条件。

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、学习难点：
1.在具体问题中判断机械能是否守恒及机械能守恒定律的运用。

四、学习方法：
讨论法、归纳法、讲授法
五、学法指导：课下认真阅读教材，完成学案中设置的任务，课上小组探究交流发表自己的观点完成本节内容。

六、教学过程设计：
（一）引入新课
1、小实验：单摆碰鼻尖实验
2、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）、机械能的概念及表达式？
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
任务一、探究动能与势能的相互转化
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】 学生看完每一副图片后，相互讨论，然后由学生发言，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。

任务二：演示实验
实验一：如图，用细线、小球、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：
①、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？在运动过程中都有哪些力做功？
②、分析小球从A 点到最低点O 以及从最低点O 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，并选出学生说说自己见解。

①、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，达到的最大高度B 点与A 点的高度相同，只有重力做功。

②、小球从A 点到最低点O 的运动过程中，重力势能减少，动能增加；从最低点O 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A C 甲
乙 B P A A
O P
B
球总能回到原来的高度。

可见，在只有重力做功的系统内，重力势能和动能的总和保持不变，即机械能保持不变。

实验二：如图，水平方向的弹簧振子，振子静止时在o 点，把振子拉到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：
①、每次小球是否都能回到A 点？都有哪些力做功？
②、小球从A 点到0点以及从0点到A 点的运动过程中，动能和弹性势能是怎样转化的？这个小实验说明了什么？
【学生活动】 观察演示实验，思考并回答问题。

①、小球在往复运动过程中，每次小球都能回到A 点，只有弹力做功。

②、小球从A 点到0点的运动过程中，弹性势能减少，动能增加；从0点到A 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，只有弹力做功的系统内，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，那么在弹力和重力做功的系统
内，动能和势能的转化过程中，动能和势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。

任务三、探究机械能守恒定律的表达式
A A 0
1.如图，一个质量为m 的小球做自由落体运动运动，经过某高度为h １的A 点时速度为v １，到某高度为h 2的B 点时速度为v 2，试分析在运动过程中小球受什么力？哪些力做功？并写出小球在A 点时的机械能E A 和在B 点时的机械能E B ，由动能定理、重力做功与重力势能变化的关系探究E A 和E B 的关系。

（为学生创设问题情境，引导学生运用所学知识独立推导出机械能守恒定律。

让学生亲历知识的获得过程）
【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。

教师让两名学生在黑板上一步一步写出推导 过程，其余学生根据自己的推导过程进行对比交流，发表自己的见解，改正并指出错误。

分析推理
A 点机械能： 21112
A KA PA E E E mv mgh =+=+
B 点机械能： 22212B KB PB E E E mv mgh =+=
+ 由动能定理得： 21222121mv mv W G -=
由重力做功与重力势能变化的关系得： 12G
W mgh mgh =- 由以上两式可以得到 2222111122
mv mgh mv mgh +=+ 即 KB
PB KA PA E E E E +=+ 即 B A
E E = 【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。

同样在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能也可以相互转化，总
的机械能也保持不变。

【思考与讨论】 上面例子小球仅受重力，假如物体除了受重力外，还受其它力,而其它力不 做功，机械能是否守恒?
例如：质量为m 的物体从光滑斜面上滑下的过程中，小球的机械能是否守恒？
【讨论与交流】 小组讨论，讨论后选取代表发表各自的意见，进行交流。

【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。

2、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，动能与势能可以相互转化，而总的
机械能保持不变。

（2） 表达式: ① 2211K P K P E E E E +=+ 即 21E E =
② 2222111122
mv mgh mv mgh +=+
（4）条件：只有重力（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
任务四：机械能守恒定律解题的一般步骤：（师生共同总结）
（1）、选对象，定过程
（2）、分析力，判守恒
（3）、明两态，列方程
课堂练习
1.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。

2如图所示，一根不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b. a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧．松手后b
球落地之前，a、b组成的系统机械能守恒吗？你是如何判断的？小球a和小球b的机械能分别如何变化？请你计算出b球落地前瞬时的速度。

【学生活动】选几个学生起来回答上面的问题，并说明为什么？
守恒、系统只有重力做功机械能守恒、a球增加b球减少、 v=√gh
【教师点评】在应用机械能守恒定律时首先要判断守恒，只有守恒时才能应用机械能守恒定律，确定两态机械能时要先选零势能参考平面。

七、板书设计：
一、机械能守恒定律：
v
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.表达式：
① 2
211K P K P E E E E +=+ 即 21E E = ② 2222111122
mv mgh mv mgh +=+ 3.条件：只有重力（或弹力）做功
4.步骤：
（1）、选对象，定过程
（2）、分析力，判守恒
（3）、明两态，列方程
八、作业布置: 课本78页第2、3、4题。