1、第四章 机械能和能源第五节 “机械能守恒定律”课 题机械能守恒定律课 型新授课（2课时）教 学 目 标知识与技能：1、知道机械能的各种形式，能够分析动能和势能（包括弹性势能）之间的相互转化2、能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。3、会根据机械能守恒定律的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题。4、能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。过程与方法： 通过一些演示实验及播放一些视频材料，让学生深刻感受各种丰富多彩的动能与势能发生相互转化的过程，用功是能量转化的量度的思想，分析重力、弹簧的弹力做功的特点，
2、使机械能从一种形式转化为另一种形式，而机械能总量保持不变。情感态度与价值观： 发展学生对科学的好奇心与求知欲,使他们体验到用物理规律解释客观世界的无穷乐趣。重点、难点教学重点 学习推导机械能守恒定律，理解机械能守恒定律的含义，明确机械能守恒定律的条件，并运用机械能守恒定律解决实际问题。教学难点 理解机械能守恒定律的内容及条件，进一步分析物体系统内所具有的机械能，判断研究对象在所经历过程中机械能是否守恒。学法指导本节课采用“3+1”教学模式，让学生学会通过自主探究，归纳总结得出规律的方法教学准备DIS实验一套、细线、摆球、铁架台、过山车模型、多媒体视频、PPT等学情分析通过前几节课内容的学习，学
3、生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功将使势能发生变化，合外力的功将引起物体动能的变化，让学生从初中阶段定性研究的基础上上升到定量研究，对功能关系进一步理解和应用教师活动（一） 引入新课【自主学习】小实验：演示单摆实验，一位同学站在A点，让小球从该同学的鼻尖处（必须在鼻尖处）释放。教师提出问题：小球在来回摆动的过程会不会再次回到 该同学的鼻尖处呢？学生：会（或者不会）下面我们就来观察该演示实验（教师示范）通过演示实验发现：小球不会到达鼻尖处，回来的高度比原来的高度略低一点，为什么会出现在样的现象呢？学生：有空气阻力的影响教师：如果忽略空气阻力影响，小球会回到原来的高度吗？ 我们共
4、同分析小球的受力情况，受重力和拉力，其中拉力是不做功的，只有重力做功，那么在只有重力做功的情况下，小球的各种能量是如何转化的，它们之间的定量关系又是怎样的？本节课我们就来研究这些问题。（二）进行新课4.5机械能守恒定律（板书）【点拨归纳】1.机械能（E） 物理学中我们将动能和势能重力（弹性）势能统称为机械能【自检互评】例1：A位置的机械能怎样表示？ 选地面为参考平面（本节课我们所有例题全部默认地面为参考平面，后面不再重复） EA=mv12+mgh1（板书）例2：刚才的小实验中，若没有空气阻力（无能量损耗），小球会回到A处，以B点所在平面为参考平面，说明A点两次机械能相等，那么A点和B点的机械能
5、又有什么样的关系呢？下面我们就通过实验进行探究实验探究：（板书）教师进行DIS实验演示，演示前向学生介绍仪器的使用及如何处理数据，装置如实物图所示，师生合作取不同点进行研究，数据分析如下：（向学生逐一介绍：研究对象，高度如何显示，速度如何计算，势能如何计算，动能如何计算，机械能如何计算质量m和摆锤直径已经提前测量好）【自主学习】教师：请大家分析小球下降和上升过程中动能和势能是如何转化的？并观察A、B、C、D机械能是否相等？若不相等，为什么向下摆动过程中机械能会越来越小？学生讨论：讨论后，教师引导学生回答，因为要克服阻力做功，越是向下克服 阻力做功越多机械能越小。【点拨归纳】结论：（1）从A-D
6、，重力势能转化为动能；从D-A，动能转化为重力势能 （2）有阻力做功动能和重力势能的总和是不相等的。如果忽略阻力，在误差允许的范围内，动能和重力势能的总和是相等的。（板书） 仅此一个实验是不能得出结论的，下面我们通过前面学过的知识再来进一步理论探究。理论探究（板书）：引导学生通过具体的实例进行理论推导分析.先考虑只有重 力对物体做功的最简单情况【学生自主推导】（展示学生的成果，时间要快，紧凑）设物体自由下落过程中经过高度h1的A点速度v1，高度h2的B点时速度为v2，由同学用学习过的知识（动能定理），分析下落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。A点到B点由动能定理得， WG=mv22-m
7、v12= EK2-EK1由重力做功和重力势能变化的关系有WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2得到 EK2-EK1=EP1-EP2 移项后，得EP1+EK1=EP2+EK2 即 E1=E2【拓展迁移】 初动能为Ek1，质量为m的小球从光滑曲面高度为h1的A点下落，运动到高度为h2的B点时，动能变为Ek2，忽略阻力初末状态小球机械能的关系应该也是相等。 进一步推广：若物体只在重力做功下，通过任意路径（比如圆周）从A点运动到B点，二者机械能都应该是相等的。 科学家们通过大量实验总结和理论探究发现，在只有重力做功的系统内，动能和重力势能是可以相互转化的，但是动能和重力势能的总量是保持不变的，这就是
8、机械能守恒定律。【点拨归纳】2.机械能守恒定律（板书）（1） 内容：大量事实表明，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变。（2） 表达式：EP1+EK1=EP2+EK2 E1=E2 提出问题：是不是物体在所有情况下都会守恒呢？（3） 条件：系统内（势能具有系统性）只有重力或弹力（指弹簧弹力）做功 是不是只受重力或弹力？不一定，也可能受其它力，但是不做功；或者其它力做功代数和为零3. 机械能守恒的应用（板书） 机械能守恒定律有什么应用呢？具体应用的时候我们应该首先关注什么？机械能是否守恒，下面我们就来看几个例题。【自检互评】例1：固定光滑斜面，一物体从
9、斜面顶端A点由静止释放，求物体到达最低点B时的速度？方法一：牛顿第二定律及运动学公式方法二：机械能守恒定律（先判断机械能是否守恒） 展示学生的成果，最好找两个同学，一个用牛顿第二定律，一个用机械能守恒，说明在满足守恒的条件下，显然机械能守恒定律比牛顿第二定律要简单的多，后面解题的时候尽量选择机械能守恒定律。若有用动能定理解的，向学生说明二者形式是不同的。例2：活动：如图所示，将小球从距斜轨底面h高处释放，使其沿竖直的圆轨道（半径为R）的内侧运动（不考虑空气阻力和摩擦阻力）1.若h 2R，小球能否一定过圆形轨道的最高点，为什么?hBAR请同学们思考课本73页活动，教师利用过山车模型逐一进行实验演
10、示直观形象回答提出的3个问题，学生利用机械能守恒定律计算小球能通过最高点的条件。小结：本节课我们共同学习了机械能的定义，通过实验和理论探究总结得出了机械能守恒定律及其守恒条件，下节课我们将进一步学习机械能守恒定律的应用并总结归纳其一般解题步骤。【点拨归纳】总结：应用机械能守恒定律的解题步骤（蓝皮书95页）(1)确定研究对象，画出过程示意图；(2)对研究对象进行正确的受力分析;(3)判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件;(4)视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能;(5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解.【自检互评】练习1：请同学
11、们利用机械能守恒定律的解题步骤自己尝试解决课本73页例题如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小坡度，电车进站时要上坡，出站时要下坡。如果坡高2m，电车到a点时速度是25.2km/h，此后便切断电车的电源，不考虑电车所受到的摩擦力。（1）电车能否冲上站台bc？（2）如果能冲上，它到达b点时的速度是多大？练习2：如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R.一质量为m的小物块从斜轨道上的某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)
12、求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围学生活动学生思考回答：小球不会或者会回到鼻尖处。根据观看的小实验思考回答：小球不会再次回到鼻尖处，因为有空气阻力。自主练习学生思考师生互动学生观看实验操作步骤及结果学生思考交流 回答自主计算学生思考回答问题思考交流自主计算师生互动讨论交流自主计算自主总结自主练习自主练习作 业课本完成P75“练习与评价”蓝皮书P97 1、2、3，P98 5、6板 书 设 计4.5 机械能守恒定律一、机械能：物理学中我们将动能和势能重力（弹性）势能统称为机械能实验探究结论：（1）从A-D，重力势能转化为动能；从D-A，动能转化为重力势能 （2）有阻力做功动能和重力势能的总和是不相等的。如果忽略阻力，在误差允许的范围内，动能和重力势能的总和是相等的。理论探究 学生书写二、机械能守恒定律（1） 内容：大量事实表明，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变。（2） 表达式：EP1+EK1=EP2+EK2 或 E1=E2（3） 条件：系统内（势能具有系统性）只有重力或弹力（指弹簧弹力）做功三、机械能守恒定律的应用及解题步骤教学反思
