2.3 能量守恒定律 教案 (3)

《能量守恒定律》教案
【教学目的】
1、通过实验演示，了解动能和重力势能之间的相互转化，初步领会机械能守恒定律的内容；
2、会正确推导自由落体运动过程的机械能守恒定律；
3、正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件。
【教学重点】
1、自由落体运动过程的机械能守恒定律的推导；
2、机械能守恒定律的含义及适用条件。
【教学难点】机械能是否守恒的判断。
【教
具】细线、小球、带标尺的铁架台。
【课
型】新授课
【教学方法】启发诱导
推理论证
【教学过程】
㈠引入新课：
我们在初中学过，重力势能和动能之间可以发生相互转化。物体自由下落时，高度越来越小，速度越来越大。高度减小，表示重力势能减小；速度增大，表示动能增大。这个过程中重力势能转化为动能。竖直向上抛出的物体，在上升过程中，速度越来越小，高度越来越大。速度减小，表示动能减小；高度增大，表示重力势能增大。这个过程中动能转化为重力势能。
既然重力势能和动能之间可以相互转化，那么，转化过程中的动能和重力势能之和即机械能变不变呢？这就是本节课要学习的内容。
㈡进行新课
【演
示】如图1，把一个小球用细线悬挂起来，将小球拉到一定高度的A点，调节铁架台上的标尺与A点等高水平，然后释放小球，小球就摆动起来，可以看到小球摆到跟A点高度相同的C点。
如果用一铁钉在D点挡住细线，重新操作，会发现虽然不能摆到C点，但小球却摆到了与A点等高的C′点。
【提问1】小球在从A点经B点运动到C点的过程中，重力势能与动能之间是怎样转化的？
【提问2】假如不存在空气阻力，小球会不会停止运动？
这个实验表明小球在摆动中机械能守恒。
自由落体运动过程是重力势能向动能转化的过程，下面我们来证明这个过程中机械能守恒。
【板
书】
一、重力势能和动能相互转化中的机械能守恒。
如图2所示，设一个质量为m的物体自由下落，经过高度为
h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2。
在自由落体运动中，物体只受重力，由动能定理知：
【板
书】
WG=
mv22-
mv12
⑴
WG=mgh1-mgh2
⑵
⑴式表示重力所做的功等于动能的增加；⑵式表示重力所做的功等于重力势能的减少。
由⑴式和⑵式可得：
mgh1-mgh2=
mv22-
mv12
⑶
由⑶式可知，在自由落体运动中，重力做了多少功，重力势能就减少多少，同时动能也就增加多少，减小的重力势能转化成了动能。
通过⑶式移项后可得：
【板
书】
mv22＋mgh2=
mv12＋mgh1
⑷
或Ek2+Ep2=Ek1+Ep1
⑸
⑷式和⑸式表示，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总的机械能保持不变。
上述结论不仅对自由落体运动是正确的，可以证明：
【板
书】在只有重力做功的情形下，不论物体做直线运动还是曲线运动，总机械能都保持不变。
二、弹性势能和动能相互转化中的机械能守恒
在光滑的水平面上，放开一根被压缩的弹簧，它可以把跟它接触的小球弹出去，这时弹簧的弹力作功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。可以证明：
【板
书】在弹性势能和动能相互转化的过程中，如果只有弹力作功，动能和弹性势能之和即机械能保持不变。
三、机械能守恒定律
1、内容：在只有重力、弹力做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫作机械能守恒定律。
含义：物体在运动过程中，如果只有重力和弹力作功，那么在任一时刻，动能和势能的总和即机械能保持不变。
2、适用条件：只有重力或弹力作功，没有其它力作功。
【课堂练习】
课本
㈢布置作业