高中物理 4.4《机械能守恒定律》2教案 粤教版必修2

机械能守恒定律
一．教学目标
知识目标：
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、理解机械能守恒定律的内容。

3、在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

能力目标:
1、学会在具体的问题中判这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，分析问题。

德育目标:
通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

二.教学重点
1、理解机械能守恒定律的内容。

2、在具体问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。

三.教学难点
1、从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。

2、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.教学用具
自制投影片、CAI课件。

五．教学过程
（一）．动能与势能之间的相互转化
１．机械能：动能与势能（包括重力势能和弹性势能）
２．动能与势能之间的相互转化
先让学生观摩课本Ｐ７５图片后思考（用多煤体找出图片）
如图４－４－３的能量转化：动能→弹性势能→重力势能
（二）．机械能守恒定律的理论推导：
推导过程：（课本Ｐ７６）如下：
设一个质量为m的物体自由下落，经过高度为h1的A点时速度为v1，下落到高度h2为的B点时速度为v2，在自由落体运动中，小球只受到重力作用，重力做
正功．设重力所做的功为，则由动能定理可得
①
上式表示，重力所做的功等于小球动能的增加．
由重力所做的功等于小球重力势能变化的关系可知：
②图１
上式表示，重力所做的功等于小球重力势能的减少．
由①和②式可得：
③
可见，在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能．
把③移项得：
④
或⑤
上式表示，小球在自由落体运动过程中，动能与重力势能之和不变，亦即它的机械能保持不变．从而得出结论：
机械能守恒定律：①在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能相互转化，但机
械能的总量保持不变。

②在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机
械能的总量保持不变
（三）．机械能守恒定律的条件：
只有重力或弹力做功,而没有受到其他外力作用.
（1）．从做功的角度看，只有重力（或弹力）做功，机械能守恒．
a．只有重力做功，单个物体的动能和重力势能相互转化，物体的机械能守恒．
b．只有弹簧的弹力做功，物体的动能和弹簧的弹性势能相互转化，物体与弹簧组成的系统机械能守恒．
c．只有重力和弹簧的弹力做功，物体的动能和重力势能与弹簧的弹性势能相互转化，物体和弹簧组成的系统机械能守恒．
（２）．从能量转化角度看，只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化，系统机械能守恒．
（３）．合外力为零，机械能不一定守恒．
（４）．合外力做功为零，机械能不一定为零．
（四）．机械能守恒定律的应用
１．基本解题思路：
①．选取研究对象
②．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．
③．恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初末时刻的机械能．
④根据机械能守恒定律列方程，进行求解．
２．例题：
一跳水运动员站在h＝１０m的高台上做跳水表演，已知运动员跳离跳台时速度＝５m/s，求运动员落至水面时速度v的大小，忽略运动员身高的影响和空气阻力．（）解：以运动员为研究对象，从跳离跳台到落至水面，因为只有重力做功，机械能守恒，所以有：
所以运动员落至水面时速度v的大小为：
（五）小结
1、我们说机械能守恒的关键是：只有重力或弹力做功；
2、在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下两方面考虑：
①对于某个物体，若只有重力做功，而其他力不做功，则该物体的机械能守恒。

②对于由两个或两个以上物体（包括弹簧在内组成的系统，如果系统只有重力做功或弹力做功，物体间只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统与外界没有机械能的转移，系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能守恒。

3、如果物体或系统除重力或弹力之外还有其他力做功，那么机械能就要改变。