能量守恒定律教案3

能量守恒定律

三维目标

一、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.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；

4.理解能量守恒定律，能列举、分析生活中能量转化和守恒的例子.

二、过程与方法

1.初步学会从能量转化和守恒的观点解释现象、分析问题；

2.通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法.

三、情感态度与价值观

1.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；

2.通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度.

教学过程

导入新课

［实验演示］

动能与势能的相互转化

教师活动：演示实验1：如下图，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A点，然后放开，小球点等高的A小球可以摆到跟我们看到，.重力势能和动能相互转化在摆动过程中，

C点，如图甲.

如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图乙.

问题：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？

学生活动：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解.

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.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，即机械能应该保持不变. 教师活动：演示实验2：如图，水平方向的弹簧振子.

用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化.

问题：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？

学生活动：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解.

小球在往复运动过程中，竖直方向上受重力和杆的支持力作用，水平方向上受弹力作用.重力、支持力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有弹簧的弹力对小球做功.

实验表明，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，可见，弹性势能和动能的总和，即机械能应该保持不变.

教师活动：总结、过渡：

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，动能和势能的和是否真的保持不变？下面我们就用实验来探索这. 个问题．

推进新课

一、机械能的转化和守恒的实验探索

在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题：

OO点的速为计时起点，1.该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点度应为零.怎样判别呢？

2.是否需要测量重物的质量？

3.在架设打点计时器时应注意什么？为什么？

4.实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？

5.测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错.他的看法h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些正确吗？为了减小测量好，还是近些好？

学生活动：思考老师的问题，讨论、交流，选出代表发表见解.

1.因为打点计时器每隔0.02 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近2 mm的纸带进行t=0.02 测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔s.

2.因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量m，而只需验证就行了.

12ghv?nn23.打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用.

4.必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落.

h值的相对误差，选取的各个计为了减小测量这个同学的看法是正确的5..数点要离起始点适当远些好.

教师活动：听取学生汇报，点评，帮助学生解决困难.

学生活动：学生进行分组实验.

数据处理：

明确本实验中要解决的问题即研究动能与重力势能的转化与守恒.

mO点自由下落，质量为以地面作零势能面，的物体从在右图中，AB的机械能分别为：和下落过程中任意两点．

，1122E?mv?mghE?mv?mgh BABABA22如果忽略空气阻力，物体下落过程中如果动能的改变量等于势能的改变量，于是有

E=E，即11ba22?mgh?mvmv?mgh BAAB22上式亦可写成1122mv?mv?mgh?mgh BBAA22ABAB过程中重过程中动能的增加，该式左边表示物体由右边表示物体由到到力势能的减少.

如果实验证明等式成立，说明物体重力势能的减少等于动能的增加.为了方OA 点)(上图中便，可以直接从开始下落的来进行研究，这时应有：点至任意一点hOAv是物体在A点的瞬时速度是物体从点下落至. 点的高度，.式中1A2mv?mhg A2v？ A点的瞬时速度1.如何求出A根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻v.

点的瞬时速度的瞬时速度可求出A A O点开始依次取点1、右图是竖直纸带由下而

上实际打点后的情况.从

sss……分别为0～2点，1～3点，2～42、3……图中点……各段间的、、312s(纸带上任意两个相邻的点间所表示的t=2×0.02 距离.根据公式，s v?t s)，可求出各段的平均速度.这些平均速度就等于0.02 1、2、时间都是vv、v……例如：3……各点相对应的瞬时速度、312s，则在这段时间里的平均速度，这就是点1

处的瞬量出0～2点间距离s11v?t vv……、、23……处的瞬时速度时速度v1，

以此类推可求出点322.如何确定重物下落的高度？

hhh……分别为纸带从O、2点下落的高度.

上图中1、3根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证动能与重力势能的转化和守恒.

二、机械能守恒定律

机械能守恒定律的推导：

教师活动：［多媒体展示下列物理情景］

在自由落体运动中机械能守恒

mhAv，下时速度为(的物体自由下落，经过高度为初位置的)点一个质量为11hBv. 时速度为(落到高度为末位置的)点22学生活动：思考并证明

mhA点(如右图所示，设一个质量为的的物体自由下落，经过高度为初位