《7.10 能量守恒定律与能源》导学案
【学习目标】
理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。
通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。
3、感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。
【学习重点】能量守恒定律的内容。
【学习难点】理解能量守恒定律的确切含义。
【自主导学】
思考问题：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式。我们还知道不同能量之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子。
观察思考：
实验1：在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中。
思考：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。
实验2：在盛有水的玻璃容器中放一小木块，让小木块在水中上下浮动，过一段时间，小木块停止运动。
思考：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况。
以上实验表明，各种形式的能量可以 ，一种能量 ，必有其他能量 ，一个物体的能量 ，必定其他物体能量增加，能量的总和并没有变化。
新课导学：
阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引用教材上的话，说明能量守恒定律的建立有何重大意义？
能量守恒定律的内容：
。
思考并回答问题：
历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成？为什么？
既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？
能源和能量耗散：
阅读教材：了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染。
思考并回答问题：
什么是能量耗散？能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？
自我反思：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来。
课堂练习：
一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿 斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？
课后思考与讨论：有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮．他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了（下图）．
请你分析一下，高处水槽中水的势能共转变成哪几种形式的能，说明这个机器是否能够永远运动下去．
高空的气温为什么低
究大气现象时常常用到热力学第一定律．通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象，叫做气团，直径上千米．由于气团很大，边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响，所以气团的内能的增减只等于外界对它做功或它对外界做功的多少。
阳光烤暖了大地，地面又使得下层的气团温度升高，密度减小，因而上升．上升时气团膨胀，推挤周围的空气，对外做功，因此内能减小，温度降低．所以，越高的地方，空气的温度越低．对于干燥的空气，大约每升高1km温度降低7℃（如下图）．
飞机在万米高空飞行的时候，舱外气温往往在－50℃以下．由于机上有空调设备，舱内总是温暖如春．不过这时空调的作用不是使空气升温，而是降温．高空的大气压比舱内气压低，要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来．在这个过程中，空气压缩机对气体做功，使气体的内能增加，温度上升．如果不用空调，机舱内的温度可能达到50℃以上！
课堂练习答案：
动能的改变：A+G-B-D
势能的改变为：-G
机械能的改变为：A -B-D
课题：《7.6探究功与速度变化的关系》导学案
【学习目标】
1、会用打点法计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2、学习利用物理图象探究与物体速度变化的关系。
【学习重点】学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。
【学习难点】实验数据的处理方法-----图象法。
【温故知新】
1、重力做功与重力势能：重力做功与 无关，重力势能是 这个系统所共有的，具有 性，重力做功等于重力势能 ，即WG=
2．弹力做功与弹性势能
发生弹性形变的物体各部分之间存在 势能，和重力势能一样，弹性势能也具有 性。利用类比和无限分割再累积的方法可以推得弹性势能的表达式。弹性势能的改变与弹力做功有关：W弹 = －△Ep= 1/2 kx12－1/2 kx22
力对物体做功与动能肯定有关系，而动能与直接对应，本节课我们来探究与速度变化的关系。
【自主导学】
问题与思考
1、什么是动能？其大小与什么因素有关？
2、何为速度变化？引起速度变化的原因是什么？
3、力是引起速度变化的原因,力能对物体做功,做功与速度变化之间有何关系？
实验目的：
（1）通过实验探究力对物体做的 与物体 变化的关系。
（2）体会探究的过程和所用的方法
实验器材：
木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带
设计思路：如图所示
探究的思路
1、橡皮筋对小车做功 （变力做功），引起小车的 变化；
小车受到一条橡皮筋作用在木板上滑行时，橡皮筋对小车做功为W。 用2条、3条、……橡皮筋作用时，橡皮筋对小车做功就是第一次的2倍（2W）、3倍（3W）……。
2、小车的 变化等于小车的末速度；
橡皮筋停止对小车做功 ，小车的速度不再变化 ；
问题与思考（1）怎样知道小车的速度？（2）怎样研究功与小车的速度变化的关系？
3、作出功与速度的图象
问题与思考：怎样能使小车做匀速直线运动？
二、操作的技巧
1、利用斜面平衡 。
2、打点纸带上点距相等时，小车做 运动。
（1）小车在木板上的运动可分成2段，第一段是在橡皮筋作用下做加速度 （不变、逐渐增大或逐渐减小）的运动，第二段做 的运动。 我们需要的速度数据是第 （1或2）段的。
（2）小车在木板上运动时受到的阻力有哪些？为何需要平衡阻力，怎样做才能平衡掉这些阻力的影响？
（3）探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？是否需要测出各次小车速度的具体数值？可以怎么做？
（4）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？为什么？
（5）小车获得的速度怎样计算？
（6）实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系？
三、数据的处理
做功越多，小车获得的速度就越大；W-v 图线可能会是什么形状？
猜想：
四、探究的结论： 。
《7.7动能和动能定理 》导学案
学习目标：
1、掌握动能的表达式。
2、掌握动能定理的表达式。
3、理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题。
教学重、难点：动能定理及其应用
自主学习：
温故知新：功与速度变化的探究结论?
做一做：研究功与速度变化的关系
问题1：设物体的质量为m，在与运动方向相同的未知恒定外力F的作用下在光滑水平面上发生一段位移L，速度由v1增加到v2，试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式。
提示：（1）力F对物体做多少功？
（2）从牛顿运动定律角度分析，物体加速度多大？
（3）从运动学角度分析，物体的初、末速度和位移之间的关系？
一、动能
（1）定义：物体由于_______而具有的能叫动能
（2）公式：______________ 国际单位：______________
（3）动能是___量，只有大小没有方向，与速度方向无关，只与物体的质量和速度大小有关。动能是 量。
（4）物理意义：
二、动能定理
（1）内容：___________在一个过程中对物体所做的功等于物体______________。
（2）表达式：_____________________________
（3）理解：
a、 是外力对物体做的总功
b、动能定理既适用于恒力作用过程，亦适用于 作用过程，
c、不论物体做什么形式的运动，也不论受力如何，动能定理总是适用的。
d、动能定理是计算物体位移或速率的简捷公式，当题目中涉及到位移时，可优先考虑动能定理。
e、物体动能的变化 来量度。合外力做正功，物体动能 ；合外力做负功，物体动能 。
课本P67页
例题1：
课本例题2：分别用牛顿第二定律和动能定理求解：
一质量为m、速度为v0 的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离l 后停了下来。试求汽车受到的阻力。
方法1： 方法2：
注：
总结：动能定理解题步骤：
【课堂练习】
1 、有两个物体a和b，其质量分别为ma和mb，且ma＞mb，它们的初动能相同，若a 和b分别受到不变的阻力Fa和Fb的作用，经过相同的时间停下来，它们的位移分别为sa 和 sb，则（ ）
A．Fa＞Fb，且sa＜sb
B．Fa＞Fb，且sa＞sb
C．Fa＜Fb，且sa＞sb
D．Fa＜Fb，且sa＜sb
2、 下列关于运动物体所受合外力和动能变化的关系正确的是（ ）
A、如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零
B、如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零
C、物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化
D、物体的动能不变，所受合外力一定为零
3、 某人用力推质量为100kg的静止小车，经过一段时间，车速达到8m/s。
（1）能否求出在这段时间内，人对车做的功？
（2）如已知小车的位移是10m，能否求出人对车做的功？
（3）如再已知小车的运动阻力是自重的5%，能否求出人对车的推力？
4 、有一个物体其质量为m，它的初速度为v0 ，若物体与水平地面间的动摩擦因数为μ，求物体能滑行多远？
【课后练习】
1、 起重机钢索吊着m=1000kg的物体从静止开始，以a=2m/s2的加速度竖直向上提升了5m，钢索对物体的拉力做了多少功？物体的动能增加了多少？（g取10m/s2）
2、 如图所示，物体在离斜面底端 4m 处由静止滑下。若动摩擦因数均为 0.5，斜面倾角为 370，斜面与平面间由一段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？
3、 一弹簧振子质量为m，它与水平桌面间的滑动摩擦系数为μ。起初，用手按住物块，物块的速度为零，弹簧的伸长量为x。然后放手，当弹簧的长度回到原长时，物块的速度为v，试用动能定理求此过程中弹力所做的功。
4、一物体的质量为10Kg，放在粗糙的水平面上的A位置处，物体与粗糙水平面间的动摩擦因数为u=0.1,现用F=30N的水平力作用于物体上,使物体由静止开始运动,经过一段时间后撤去此力F,物体继续运动到位置B才停下来,测量AB间的距离为30m,求物体在水平力F作用下的距离L为多少？（g取10m/s2）
【课堂练习】答案：
1 A
2 A
3 (1)不能 （2）不能 （3）370N
4 v02/2μg
【课后练习】答案：
1 6ⅹ104 104
2 1.6m
3 μmgx+m v2/2
4 10m
课题：《7.8机械能守恒定律》导学案
学习目标：
（1）知道机械能的各种形式，能够分析动能和势能之间的相互转化问题
（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）能从能量转化得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
学习重、难点：
1、系统机械能守恒的条件；
2、应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。
【课前预习与思考】
动能
势能
?
重力势能?
弹性势能
Ek＝
EP＝
?
机械能：
1.定 义：物体由于做 而具有的能叫做机械能。用符号 表示，它是物体 和 的统称。
2.表达式： 单位：
3.说 明：①机械能是 量； ②机械能具有 性。
【课堂点拨与交流】
观察思考1：
观看实验：单摆和弹簧振子，注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。
小结：物体运动过程中，随着动能增大，物体的势能 ；反之，随着动能减小，物体的势能 。
观察思考2：.撑杆跳中动能和势能之间如何转换？
思考：上述运动过程中，物体的机械能是否变化呢？
１、动能和重力势能间的转换
问题：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h１处速度为v１，下落至高度h2处速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化情况。
小结：
问题：
（1） 如果物体做平抛和竖直上抛运动（不计空气阻力）是否有相同的结论？
（2 ）如果物体在光滑的斜面上下滑是否有相同的结论？斜面不光滑又如何？
结论：在 的物体系统内，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变
问题：在只有弹簧弹力做功时，物体的机械能是否变化呢？
２、动能和弹性势能间的转换
以弹簧振子为例，简要分析系统势能与动能的转化。
结论：进一步定量研究可以证明，在只有 条件下，物体的动能与弹力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。
3、机械能守恒定律
（1）内容：在只有 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。
思考：是否表示只受重力或弹力？
（2）守恒条件:
（3）表达式：
说一说：下列实例中哪些情况机械能是守恒的？
（1）跳伞员利用降落伞在空中匀速下落。
（2）抛出的篮球在空中运动（不计阻力）
（3）光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来。
（4）用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升。
课本例题：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大？
分析：①小球摆动过程中：受哪些力？做功情况怎样？是否满足
机械能守恒的条件？ ②小球运动的初末状态的机械能怎么确定？
解答：
归纳总结：应用机械能守恒定律的解题步骤？
【课堂训练】：
课本P72页课后练习1、2、
课后作业：课本P72页课后练习3、4
自我反思：本节课你都学到了哪些知识内容和处理问题的方法？
【课后反馈与演练】：
１、下列过程中，机械能守恒的是：（ ） A、物体做自由落体运动； B、用轻绳系一小球，给小球一初速度，使小球以另一端为圆心，在竖直面内做圆周运动，小球在做圆周运动的过程中； C、自由下落的炸弹在空中爆炸； D、物体以一定的初速度冲上光滑的斜面（以上均不计空气阻力）。
２、将质量相同的三个小球A、B、C在地面上方同一高度以相同的初速率抛出，A球竖直上抛，B球竖直下抛，C球水平抛出，不计空气阻力，三个小球刚落在同一地面上，则下列说法正确的是：（ ） A、重力对三个小球做的功相同； B、三个小球落地速度相同； C、三个小球落地时动能相同； D、三个小球的机械能相同。
３、体积相同的木块和铁块，它们的重心在同一水平面O上。关于它们的重力势能的下列说法中，正确的是（ ） A、不管参考平面怎样选取，铁块的重力势能一定比木块大 B、若参考平面选取在O之上，铁块的重力势能比木块重力势能小 C、若参考平面选取在O之下，铁块的重力势能比木块重力势能大 D、重力势能的正、负与参考平面的选择有关
４、如图10所示，长度为l的轻弹簧和长度为L (L>l)的轻绳，一端分别固在同一高度的O点和O'点，另一端各系一个质量为m的小球A、B。把它们拉成水平状态，如图10（甲）和（乙），这时弹簧未伸长。由静止释放，到最低点，弹簧的长度也等于L（在弹性限度内），这时A、B两球在最低点的速度分别为vA和vB和，则：（ ） A、vA>vB； B、vA【课后反馈与演练】答案：
1 ABD 2 ACD 3 BCD 4 B
课题：《7.9 实验:验证机械能守恒定律》导学案
【学习目标】
1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
【学习重点】验证机械能守恒定律的实验原理
【学习难点】验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
【自主导学】
课前准备：预习本节实验。重点复习下面的三个问题：
推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。
在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
EA= ， EB= ，
如果忽略空气阻力，物体下落过程中的 ，于是有
2、如何求出A点的瞬时速度vA？
图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1，2，3，……图中s1，s2，s3，……分别为0～2点，1～3点，2～4点…… 各段间的距离。
v1= ，
v2= ，
v3=
如何确定重物下落的高度？
如何验证机械能守恒？
进行新课；思考问题，讨论、交流：
1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？
2、是否需要测量重物的质量？
3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？
4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？
5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？
学生活动：学生进行分组实验。
实验报告：
实验目的：
实验原理：
实验器材：
实验数据处理：
实验结论：
误差来源分析：
习题训练：
（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：
；缺少的器材是 。
（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。
（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为____ _____。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为___ _____。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。
（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= m/s，重锤的动能EkB=
J。
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。
［参考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺。（2）通过原点的直线、g. （3）（s6+ s5+ s4- s3- s2 –s1）/9T 2，
（s5+ s6）/2T，1、5. （4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③机械能守恒。
课件11张PPT。第四节 机械能守恒定律2.重力做功与重力势能的变化关系？3.动能定理的表达式和意义？——合外力对物体做了多少功，物体的动能就变化多少。——动能和势能(重力势能、弹性势能)的总和统称机械能。
不同形式的能量之间可以相互转化——重力对物体做了多少功，物体的重力势能就变化多少。1.什么是机械能？第四节 机械能守恒定律【问题1】如下图中，质量为m的物体均从高为h1的A点运动到高为h2的B点，求这四个过程中重力对物体做的功？【问题2】.若物体在A点的速度为v1，所有阻力均不计，求物体到达B点时的动能Ek2由动能定理知：第四节 机械能守恒定律【问题3】上述四例中有何共性？即：上式表示：动能和重力势能之和即总的机械能保持不变。1.只有重力做功； 2.动能与势能在相互转化。第四节 机械能守恒定律——在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。一.机械能守恒定律二.意义及特点：1.意义：是能的转化和守恒定律的一种特殊情况
2.机械能守恒是有条件的：只有重力做功
【注意】只受重力作用和只有重力做功有什么区别？
①只受重力作用，是除重力外不受其它力作用；
②只有重力做功，包含受其它力作用但其它力不做功。
3.机械能守恒是对系统的：物体和地球组成的系统。第四节 机械能守恒定律【拓展】 如图，被压缩的弹簧将小球弹出的过程中，小球的动能与弹簧的弹性势能将怎样变化？(水平面光滑) 这时动能和弹性势能相互转化，但动能和弹性势能的总和保持不变，即机械能守恒。
——在只有弹力做功的情形下，物体的动能和弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。第四节 机械能守恒定律【例题】判断下列各题中物体的机械能是否守恒？第四节 机械能守恒定律将小球斜抛出去后
(不计阻力)将细绳拉成水平位置从静止释放，在悬点下方O’处绳子碰到一钉子【例题】判断下列各题中物体的机械能是否守恒？第四节 机械能守恒定律【例题】下列说法正确的是：
A.作匀速直线运动的物体机械能一定守恒；
B.做变速运动的物体机械能可能守恒；
C.若重力不做功，则机械能一定不守恒；
D.做匀变速直线运动的物体机械能一定守恒。【答案】B第四节 机械能守恒定律【例题】如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列叙述中正确的是：
A.重力势能和动能之和保持不变；
B.重力势能和弹性势能之和保持不变；
C.动能和弹性势能之和保持不变；
D.重力势能、弹性势能和动能之和保持不变。 【答案】D第四节 机械能守恒定律【例题】在离地高为H=5m的位置，以速度v0=10m/s竖直向下抛出一小球，球与地面碰后又弹起，球与地面碰时无能量损失，求球弹起的高度（g=10m/s2)【解】在小球抛出到弹起的过程中，只有重力做功，小球的机械能守恒。取抛出时为初状态，弹起的最大高度为末状态，地面为重力势能的参考平面。
由机械能守恒定律得：第四节 机械能守恒定律【小结】
1.机械能守恒定律
在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。2.机械能守恒是有条件的：只有重力（或弹力）做功
3.机械能守恒是对系统的：物体和地球组成的系统
