《机械能守恒定律》

教学目标

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，判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

教学重难点

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。

3.从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。

4.能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。

教学过程

导入新课

1.小球是否会碰到鼻尖。实验：拉开用细线悬挂的小球，让它摆动几个周期后停下．请一位勇敢的同学一起完成下面的实验。再次拉开用细线悬挂的小球，以“勇敢”学生的鼻尖为初始位置释放、摆动。引导学生观察小球摆回的高度是否与初始位置相同。

学生观察实验，应发现小球不会碰到“勇敢”学生的鼻尖．让学生思考：这是为什么呢？

 “勇敢”学生看到小球向自己摆动过来，出于本能，很可能会向后仰头，但发现小球似乎碰不到自己，所以当小球再次摆动过来的时候，他就有心理准备了。本实验趣味性强，能够很好地激发学生的好奇心和学习热情。

2.动能和势能的相互转化

教师提出看了刚才的实验，同学们一定很想知道，小球为什么不会碰到同学的鼻尖呢？要想很好地回答这个问题，我们要深人地研究一下物体的动能和势能的相互转化问题。

根据初中学习的知识我们知道，机械能包括动能、重力势能和弹性势能。

请分析下面实验中的动能和势能的转化情况。

演示实验 小钢球自由下落。

学生应能得出：由于小球的高度越来越小，速度越来越大，高度减小说明势能在减小，速度增大说明动能在增加，下落过程中重力势能在向动能转化。

教师提问物体的动能和势能的相互转化的例子很多，你能举出一些其他例子吗？并具体说出动能和势能是如何转化的。

学生可能举出实例：摆钟的摆锤、大坝泄水发电等．学生分析这些过程中的能量转化。

教师提出功和能是两个密切联系的物理量，即如果物体的能量发生了变化，那么一定有力对这个物体做了功．以上动能和势能相互转化的实例中，哪些力做了功？同学们讨论一下。

学生应能得出：

结论1小球自由下落的实例中，重力做了功，重力势能转化为动能；

结论2小球摆动的实例中，当小球从最高点向下运动过程中，重力做正功，重力势能转化为动能，当小球从最低点向上摆动过程中，重力做负功，动能转化为重力势能；

教师提出功是能量转化的量度，同学们想一想，动能定理W总=Ek2-Ekl的左边是什么含义？右边又是什么含义？二者相等说明了什么道理？同理，公式WG=EP1-EP2的左边是什么含义？右边又是什么含义？二者相等说明了什么道理？

让学生思考、讨论并回答问题，应能得出：动能定理的左边表示一个过程中外力做的总功，右边表示这个过程中动能的变化。二者相等表示动能的变化可以由这一过程中外力对它做的总功来量度。

公式WG=EP1-EP2的左边表示重力做的功，右边表示这个过程中重力势能的变化，二者相等表示在这一过程中重力势能的变化可以用重力做的功来量度。

  教师提出从上面的讨论可知，通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式．在转化过程中，机械能的总量是否发生变化呢？下面以动能和重力势能的相互转化为例，讨论这个问题。

3.机械能守恒定律

物体沿光滑曲面滑下，在下滑过程中任意选取两个位置A,B.以地面为参考平面．当物体经过位置A时的动能为Ekl，重力势能为EPl；经过位置B时的动能为Ek2，重力势能为EP2。

物体在A点和B点的机械能是否相等？

分析物体的能量转化情况；

分析物体受力，分析每个力做功情况；

列出动能、重力势能变化时的功能关系；

比较物体在A,B两点的机械能的大小。

让学生思考、讨论、交流，必要时教师引导，得出结论：

物体受重力和光滑曲面的支持力，支持力不做功，只有重力对物体做功，物体的重力势能转化为动能。

能量的变化用功来量度。

从动能定理知道，重力对物体做的功等于物体动能的增加，即

W总=WG =Ek2-Ekl

以地面为参考平面，从重力做功与重力势能的关系，知

WG=EP1-EP2

上述两式相等，故

El =E2

由于A,B位置是任选的，所以有以下结论：

小球在下滑的任意两个位置的机械能都是相等的，说明小球在下滑过程中机械能守恒。 (2)机械能守恒的条件

教师提出问题在前面我们讨论了几个动能和势能相互转化的实例，用上述类似的理论推导判断其机械能是否守恒．并注意其受力情况。

①单摆球摆动，每次能摆到相同的高度；

②钢球自由下落；

③弹簧和滑块在气垫导轨上的往复运动．

让学生思考并作出分析

教师演示实验：改用泡沫球做单摆运动，让学生观察泡沫球能否摆回瘴来的高度？

 让学生针对观察到的现象及上述实例分析，就机械能守恒的条件，先独立思考、分析，然后分组讨论并进行归纳、交流，再加上教师引导得出：

机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功（所谓只有重力做功是指物体只受重力，不受其他力；或者除了重力外还受其他力，但其他力不做功）；重力或弹力做功只发生动能和势能（包括重力势能和弹性势能）的变化，其他力做功会引起机械能与其他形式的能之间的转化。

在只有重力或弹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．这叫做机械能守恒定律

作业设计

课本P72第1、2、3、4题

教学反思

物理新课程标准突出了对学生素质的全面培养，体现了“以学生为主”的教育理念。《机械能守恒定律》是高中阶段物理学习的基础内容之一，它既是力学问题的核心和综合，也是学习其他物理学知识的重要基础。本章首先通过第一节内容引入能量的概念，接着具体讲解了功的计算，用功率来表示做功的快慢，为后面功能关系的讨论打下基础。从第四节到第七节主要讲了机械能的几种能量形式，直到用功能定理知道来具体描述功能关系。第八节和第九节既是前面各节内容的综合，同时又为下节课的能量守恒定律打下基础。机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。《机械能守恒定律》一节课堂教学重点突出，详略得当，适度拓展，通过实验，注重学生个性发展，培养创新精神和创造能力。物理新课程标准突出了对学生素质的全面培养，体现了“以学生为主”的教育理念。