第八节机械能守恒定律 教学目标: (一)知识与技能 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 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 、从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件; 第1页
第 1 页 第八节 机械能守恒定律 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: 演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。 教学用具: 投影仪、细线、小球、带标尺的铁架台、弹簧振子。 教学过程 (一)引入新课 我们已学习了重力势能、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。 (二)新课教学 1、动能与势能的相互转化 演示实验1:如右图,用细线、小球 Q-+-C 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,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 第2页
第 2 页 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： 演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。 教学用具： 投影仪、细线、小球、带标尺的铁架台、弹簧振子。 教学过程： （一）引入新课 我们已学习了重力势能、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。 （二）新课教学 1、动能与势能的相互转化 演示实验 1：如右图，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，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 A C A 甲 乙
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。 实验证明,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。 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 对小球能做功 实验证明,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高度。可见弹性势能和动能的 第3页
第 3 页 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。 实验证明，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。 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 对小球能做功。 实验证明，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高度。可见弹性势能和动能的
总和,即机械能应该保持不变。 教师总结: 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 投影:教材图78-3 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A处的机械能和 B处的机械能相等。 点评: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。 学生在练习本上独立推导,教师巡视指导,及时解决学生可能遇 到的困难。 投影学生的推导过程,和其他学生一起点评。 推导的结果为 即 可见: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 同样可以证明:在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,总的机械能也保持不变。 结论:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和弹性势能可 第4页
第 4 页 总和，即机械能应该保持不变。 教师总结： 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 投影：教材图 7.8－3。 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 A 处的机械能和 B 处的机械能相等。 点评：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。 学生在练习本上独立推导，教师巡视指导，及时解决学生可能遇 到的困难。 投影学生的推导过程，和其他学生一起点评。 推导的结果为： 即 可见：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。 同样可以证明：在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，总的机械能也保持不变。 结论：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可
以相互转化,总的机械能也保持不变。这就是机械能守恒定律。 3、典例探究 例1、投影例题(教材71页),引导学生一起分析、解决 例2、长为L的均匀链条,放在光滑的水平桌面上,且使其长度 的1/4垂在桌边,如图所示,松手后链条从静止开始沿桌边下滑,则 链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大? 解析:链条下滑时,因桌面光滑,没有摩擦力做功。整根链条总 的机械能守恒,可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为m则 单位长度质量(质量线密度)为m/L 设桌面重力势能为零,由机械能守恒定律得 解得v 点拨:求解这类题目时,一是注意零势点的选取,应尽可能使表 达式简化,该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点,则初始势 能就比较麻烦。二是灵活选取各部分的重心,该题最开始时的势能应 取两部分(桌面上和桌面下)势能总和,整根链条的总重心便不好确 定,最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分,可对整根链条求出 重力势能。 (三)课堂小结 让学生自己概括总结本节的内容并与同学交流。 (四)布置作业 完成“问题与练习”中1-4题。 附:课后练习 第5页
第 5 页 以相互转化，总的机械能也保持不变。这就是机械能守恒定律。 3、典例探究 例 1、投影例题（教材 71 页），引导学生一起分析、解决。 例 2、长为 L 的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度 的 1/4 垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则 链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？ 解析：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总 的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为 m，则 单位长度质量（质量线密度）为 m／L 设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得 解得 v gL 16 15 = 点拨：求解这类题目时，一是注意零势点的选取，应尽可能使表 达式简化，该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点，则初始势 能就比较麻烦。二是灵活选取各部分的重心，该题最开始时的势能应 取两部分（桌面上和桌面下）势能总和，整根链条的总重心便不好确 定，最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分，可对整根链条求出 重力势能。 （三）课堂小结 让学生自己概括总结本节的内容并与同学交流。 （四）布置作业 完成“问题与练习”中 1- 4 题。 附：课后练习