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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内容和适用条件。(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内所具有的机械能，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、教学流程图五、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，小球碰鼻实验，引入新课，激发学生兴趣探究推导机械能守恒定律观察、实验、讨论、分析、归纳、总结应用拓展，完成目标定性探究两个位置的机械能相等利用实验，探究新课，点拨指导来回摆动，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那些形式的能量，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。物体的机械能为动能与势能的和。2、表达式：E=EK+EP3、机械能是标量，具有相对性。先选取参考平面和参考系才能确定机械能（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自由落体运动重力势能动能平抛运动、小球在光滑斜面上向下运动、瀑布、高山滑雪②竖直上抛运动的上升过程动能重力势能小球沿光滑斜面向上运动、背越式跳高③姚明投出的篮球上升过程：动能重力势能下降过程：重力势能动能掷出的铅球、单摆、过山车④玩具飞机弹性势能动能射箭、蹦床、水平弹簧振子通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。那么，在动能与势能的相互转化过程中，机械能的总量是否发生变化呢？引导学生猜想：机械能的总量不发生变化。二、机械能守恒定律探究实验一：如右图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。实验1如图甲，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。学生分组实验，思考问题，填写探究实验活动卡。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，对小球不做功；只有重力对小球能做功。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。探究规律一：物体沿光滑曲面滑下，只有重力对物体做功。用我们学过的动能定理以及重力的功和重力势能的关系，推导出物体在任意位置A、B机械能相等。教师为学生创设问题情境，引导学生运用所学知识独立推导出机械能守恒定律。让学生亲历知识的获得过程。学生独立推导。教师巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难。位置A到位置B：由动能定理得重力的功：WG=EK2-EK1由重力做功和重力势能变化的关系得重力的功：WG==EP1-EP2C′C′得到EK2-EK1=EP1-EP2EP1+EK1=EP2+EK2即E1=E2结论：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。探究实验二：如右图，水平方向的弹簧振子。球静止在O点，弹簧处于原长，把球拉离O点到A点，放开后，球运动到右侧B点，观察两段距离是否相等？小球向左右的最大距离相等。学生分组实验，思考问题，填写探究实验活动卡。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？小球在往复运动过程中，竖直方向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，弹性势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持不变。探究规律二：水平弹簧振子，观察运动过程。由同学讨论小球运动过程，结合前面已经探究过的弹力做功与B′弹性势能的关系，类比重力做功，进行分析。取任意位置A′B′，位置A′到位置B′：由动能定理得弹力的功：WF=EK2-EK1由重力做功和重力势能变化的关系得弹力的功：WF=EP1-EP2则EP1+EK1=EP2+EK2即E1=E2结论：只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。引导学生归纳总结，得出机械能守恒定律。1、机械能守恒定律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。(与猜想呼应)2、表达式：EP1+EK1=EP2+EK2即E1=E23、机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功（引导学生思考与讨论）（1）只受重力。(2)受重力或弹力外还受其它力，但其它力不做功。三、机械能守恒定律的应用1、碰鼻实验释放钢球后，若忽略空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，应该摆到等高处，不会碰到鼻子。2、上海轨道交通3号线某车站的设计方案。由于站台建得稍高，车进站时要上坡，出站时要下坡。忽略摩擦力，分析这种设计的优点。进站前关闭发动机，机车凭惯性上坡，动能变成重力势能储存起来，出站时下坡，重力势能变成动能，节省了能源。3、在下列几种运动中，遵守机械能守恒定律的是（）BA0A′B′BA0A.雨滴匀速下落B.汽车刹车的运动C.物体沿斜面匀速下滑D.物体做自由落体运动4.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EP1=mgl（1-cosθ），动能EK1=0。小球在最低点的状态为末状态，重力势能EP2=0，动能EK2=mv2/2由机械能守恒定律得Ｅk2+EP2=ＥK1+EP1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．确定研究对象,明确运动过程。2．受力分析及各力做功情况，判断机械能是否守恒。3．选取参考平面，确定初末状态及其机械能。4．根据机械能守恒定律列方程，统一单位求解。让学生谈谈应用机械能守恒定律解决问题的启发。小结:作业：本节学案板书设计一、机械能（1）机械能（2）表达式：E＝＋（3）机械能是标量，具有相对性。二、机械能守恒定律（1）定律内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。（2）表达式：＋＝＋（3）条件三、应用V=