省优质课机械能守恒定律教案

机械能守恒定律

一、教学目标

1、知识与技能

(1) 知道什么是机械能，理解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容和适用条件。

(3) 会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题。

2、过程与方法

(1) 学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法。

(2) 初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。

3、情感、态度与价值观

体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，形成科学价值观。

二、教学重点和难点

1、教学重点

(1) 机械能守恒定律的探究、推导与建立，以及机械能守恒定律含义的理解。

(2) 机械能守恒定律的条件和机械能守恒定律的实际应用。

2、教学难点

(1) 机械能守恒的条件及对机械能守恒定律的理解。

(2) 能正确分析物体系统所具有的机械能，判断研

究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。

三、教学方法和教具

1、教学方法：

实验探究、启发诱导、归纳总结、应用拓展、多媒体辅助教学

2、教具：

铁架台、铁夹、玻璃棒、细线、小钢球、摩擦计、弹簧振子

四、教学过程

（引入新课）

碰鼻实验：如图所示，把悬挂重球拉至

鼻尖由静止释放，实验者立于原位不动，

小球来回摆动，学生观察者怕重球碰坏了鼻子，可事实重球碰不到鼻尖。提出疑问，引入新课。

(新课讲授)

引导学生回忆本章学习过哪些形式的能量，重力势

能、弹性势能、动能。

一、机械能

1、机械能：动能和势能（重力势能和弹性势能）统

称为机械能。

2、表达式：E=E K+E P

3、机械能是标量，具有相对性。

先选取参考平面才能确定机械能（一般选地面）。

4、动能与势能的相互转化

例子：多媒体播放图片

①自由落体运动,平抛运动、小球在光滑斜面向下运动、瀑布、高山滑雪

--------重力势能向动能转化

②竖直上抛运动的上升过程

小球沿光滑斜面向上运动、背越式跳高

---------动能向重力势能转化

③明投出的篮球、掷出的铅球、单摆、过山车：

---------重力势能和动能互相转化

思考：上述例子发生的都是动能和重力势能的相互转化

为什么会发生这样的转化？----答：受重力

在光滑水平面上匀速直线是否受重力？

看来动能和重力势能相互转化的原因，不是受重力，而是得有重力做功。

守恒条件1：在只有重力做功的过程中，物体只发生动能和重力势能的相互转化，物体和地球组成的系统机械能守恒。

推导守恒定律表达式：

例：物体沿光滑曲面滑下，只有重力对

物体做功。用动能定理以及重力的功和

重力势能变化的关系，推导出物体在任

意位置A、B机械能相等。

如：从位置A到位置B：

由动能定理得重力的功：W G = E K2-E K1

由重力做功和重力势能变化的关系得重力的功：W G=-△E p=E P1-E P2

得E K2-E K1=E P1-E P2

移项，得E P1+E K1=E P2+E K2 ，即E1=E2

展开：mgh1+1/2mv12= mgh2+1/2mv22

上式可移项为

mg(h1-h2)=1/2mv22-1/2mv12

即△E p=△E k

此表达式不需规定参考平面

该过程若用动能定理表达，既不用判定是否守恒，又不需规定参考平面。

另外守恒定律不涉及时间因素，不涉及状态间的过程细节，也可见其解决问题的优越性。

实例分析：

把一个小球用细线悬挂起来，（不

计空气阻力）把小球拉到一定高度

的A点，然后放开，小球在摆动过

程中，重力势能和动能相互转化。我们看到，小球可以摆到跟A点等高的C点。

实验2如图乙，如果用木筷在挡住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧C′时，也能达到跟A点相同的高度。

这个实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个实验说明了什么？

小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。拉力和速度方向总垂直，对小球时刻不做功；只有重力对小球做功。

实验表明，小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化，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。C′

C′

可见：如果除了重力，还受其它力，机械能也可以守恒，只要重力以外的力不做功。所以机械能守恒的条件不是只受重力，而是只有重力做功。

应用计算：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，如图所示，摆长为l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度是多大？

分析：小球受力及各力做功情况

解：选最低点所在平面为零势能面，

小球在最高点的状态为初状态，该点

重力势能E P1=mgL（1-cosθ），动能

E K1=0。

小球在最低点的状态为末状态，重力势能E P2=0，动能E K2=mv2/2

由机械能守恒定律得

Ｅk2+E P2 = ＥK1+E P1

以例归纳步骤：引导学生总结：应用机械能守恒定律解决问题的一般步骤

1.选择研究对象

2.明确研究过程，受力分析，看各力做功情况，

V=