机械能守恒定律教案【教学目标】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会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件；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。二、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，分析问题。三、情感、态度与价值观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。【教学重点】1掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；2在具体的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。【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，能正确分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。【教学方法】演示法、演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。【教具】单摆，弹簧振子，铁架台，弹簧，铁锤教学过程】、引入新课1教师活动：前面已学习了重力势能、弹性势能、动能，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。2教师活动：确定学习目标。二、进行新课1. 机械能的概念（E）表达式：E=EK+EP2. 动能与势能的转化趣味实验1：动能和重力势能的转化请一同学，单摆摆球从同学的鼻子处开始摆动。提问：球会不会砸到同学的鼻子？学生：不会。演示完一遍，提问该同学，砸到鼻子了吗？该生：没有。在事先画好的黑板上再次演示该实验，如下图甲，可清楚看到，球摆到和释放时一样的高度。在悬点的下方某处挡把尺子，猜想：还会再上升到原来高度吗？有的学生：会。有的学生：不会。演示完，球上升到原来的高度。提问：这个实验说明了什么？学生：能量守恒。提问：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？学生：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；只有重力对小球能做功。演示实验2：动能和弹性势能的转化提问：这个实验是哪两种能量之间的转化？学生：弹性势能与动能之间的转化。演示实验3:动能、弹性势能和重力势能之间的转化提问：都有什么形式的能量发生了转化？学生：动能、弹性势能和重力势能之间发生了转化。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？下面我们就来定量讨论这个问题。2.机械能守恒定律的推导(1)描述这四种情况：自由落体运动、沿光滑斜面下滑、沿光滑曲面下滑、单摆摆动。在运动过程中，不计一切摩擦和阻力。现在以最简单的自由落体为例推导。(2)推导过程：第一步：:.机械能等于物体的动能和势能之和12.：a点的机械能等于一mv1+mgh112b点的机械目匕等于mV?+mgh?第二步：证明EA=EB1 212由动能jE理得：w合=w=mv2-mvj又据重力做功得到：Wg=mgh1-mgh2第三步：由分析可知，重力势能的减少量等于物体动能的增加量，所以a、b两点的机械能相等。1mv22mgh2=-mv12mgh1即：22第四步：由于A、B是任意两点，所以可以得出如下结论：做自由落体运动的物体在下落过程中，重力势能转化为动能，但总的机械能始终保持不变，即守恒。1 3)图中其它3种情况，通过分析，也是只有重力做功，故机械能也守恒。3 .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：或E2=E1(3)适用条件：只有重力或弹力做功推广1:物体只受重力，且只有重力做功推广2:物体除受重力外还受其他的力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零判断机械能是否守恒的方法从定义角度：E=E+b从做功角度：只有重力或弹力做功(4)研究对象相互作用的物体组成的系统重力势能：地球与物体所组成的系统弹性势能：由弹力的相互作用而组成的系统(5)练习A.起重机匀速吊起重物B.物体沿光滑斜面下滑C.水平弹簧振子D.拉一个物体沿光滑斜面匀速上升零势能面E.在竖直面内做匀速圆周运动F.铅球在空中做平抛思考与讨论：一小球在真空中自由下落，另一个同样小球在粘滞性较大的液体中匀速下落，它们都由高度为hl的地方下落到h2的地方。在这两种情况下，重力所做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能量？学生回答结论：重力势能减少了相同的量，但是左图里，势能完全转化成了动能，右图中，势能转化成了内能。4 .例题与练习例1.用细线连接一个小球，绳长L,最大偏角9,求小球到最低点的速度？忽略阻力，以最低位置为零势能面。解：运动过程中机械能守恒，设最低位置为零势能面，最高点为初状态。初态机械能：EK1+EP1=mgh=mgl(1-cos0)末态机械能：EK2+EP2=1/2mv22即：mgl(1-cos0)=1/2mv22解得：v2=.,2gL(1-C0s力应用机械能守恒定律解题的一般步骤：1、明确研究对象和它的运动过程2、分析研究对象在运动中的受力情况，判断机械能是否守恒3、分析运动的始末状态，选定零势能参考面，确定物体在始末状态的机械能4、根据机械能守恒定律列方程求解例2.如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、BC中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的尸为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图AB、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是()解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，ABDE项均错。答案：Co课堂小结：1、动能和势能统称为机械能2、机械能守恒定律：a、在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总机械能保持不变b、条件：只有重力或弹力做功12123、表达式：mgh2mv2=mghi-mvi22或：EK2+EP2=EK1+EP1作业布置：完成课后练习中3、4题。课后反思机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础。本节知识点包括：机械能守恒定律的推导；机械能守恒定律的含义和适用条件。机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件;能够正确分析物体系统所具有的机械能；分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面。板书设计一、机械能表达式：E=E+b二、动能与势能的转化三、推导过程12.12.：a点的机械目匕等于万mV,+mgh|b点的机械能等于-mv2+mgh21 212由动能th理得：w合=w=mv21mv又据重力做功得到：Wg=mgh1-mgh21212-mv2mgh2二一mv1mgh所以有：22四、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：或E2=E1(3)适用条件：只有重力或弹力做功推广1：物体只受重力，且只有重力做功推广2：物体除受重力外还受其他的力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零判断机械能是否守恒的方法从定义角度：E=EK+EP从做功角度：只有重力或弹力做功（4）研究对象相互作用的物体组成的系统重力势能：地球与物体所组成的系统弹性势能：由弹力的相互作用而组成的系统五、应用机械能守恒定律解题的一般步骤：1、明确研究对象和它的运动过程2、分析研究对象在运动中的受力情况，判断机械能是否守恒3、分析运动的始末状态，选定零势能参考面，确定物体在始末状态的机械能4、根据机械能守恒定律列方程求解