(共21张PPT)
第七章
机械能守恒定律
第8节
机械能守恒定律
活动1：
举出生活中你熟悉的动能和势能相互转化的例子？
动能和势能的相互转化
弹弓
过山车
机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称，
用符号
E
表示
1.定义：
2.表达式：
机械能
1、质量为m=2kg的小球在距离地面10m高处瞬时速度是10m/s，求出此刻小球（位于A点）的机械能?(g=10m/s2)
h=10m
v=
10m/s
m
A
注意：零势能面的选取
练习
3.机械能的特性
（2）机械能是状态量，对应物体位于某一时刻或某一位置
（3）机械能具有相对性，应选取参考面
（1）机械能是标量，正负表示大小
（4）机械能具有系统性
请结合动能、重力势能和弹性势能的特性，分析机械能具有什么特性？
过山车模型
小球下滑过程中，只有动能和势能相互转化吗？两者相互转化具有什么关系？
猜想与假设：
若只有动能和势能两者之间相互转化，需要满足什么样的条件？
猜想：
条件：只有重力做功
实验验证
提供的器材：
铁架台，双线摆，等高放置的光电门，数据采集器，导线若干，dis实验系统
请设计实验进行探究，只有动能和势能两者之间相互转化的条件是：只有重力做功
如何测量v和h？
v利用光电门测挡光时间
h利用等高光电门测量
思考：
是不是所有的只有重力做功的模型都满足该关系？
地面为参考面
2、质量为m=2kg的小球在距离地面50m处自由下落，忽略一切空气阻力，分别求小球位于初位置，第1s末，第2s末，和第3s末的机械能?(g=10m/s2)
h=50m
m
A
练习
初位置：
第1s末：
第2s末：
第3s末：
结论
只有重力做功（有可能受其他力，但其他力不做功），则只有势能和动能相互转化，即机械能保持不变。
思考：
若只有弹力做功，则只有势能和动能相互转化？
1.内容：
在只有重力或系统内弹簧弹力做功时，物体只发生动能和势能的互相转化，而总的机械能保持不变。
机械能守恒定律
2.守恒条件：
做功角度：只受重力或弹簧弹力作用（还受
其他力，但其他力不做功）
能量角度：只有动能和势能之间的相互转化
3.表达式：
（设参考平面）
?
①守恒式
②转化式
练习:除1外都不计空气阻力，哪些情况机械能是守恒的？
1.跳伞员利用降落伞在空气中匀速下落
2.用力F拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升
3.
用细绳系一小球，使小球在竖直平面内做圆周运动
4．轻弹簧拴一小球在竖直方向做往复运动（小球，弹簧，小球和弹簧）
mg
mg
mg
mg
F
F
F
F弹
FN
典例分析
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。如果阻力可以忽略，小球运动到最底位置时的速度是多大？
A
O
G
F
C
L
θ
h
典例分析
解：
以最低点为零势能面
最低点的O机械能为
最高点的A机械能为
只有重力做功，机械能守恒，得：
课堂小结
一、机械能
机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称，
用符号
E
表示
1.概念：
2.表达式：
3.机械能的特性
（2）机械能是状态量，对应某一时刻或某一位置
（3）机械能具有相对性，应选取参考面
（1）机械能是标量，正负表示大小
（4）机械能具有系统性
课堂小结
1.内容：
在只有重力或系统内弹簧弹力做功时，物体只发生动能和势能的互相转化，而总的机械能保持不变。
2.守恒条件：
做功角度：只受重力或弹簧弹力作用（还受
其他力，但其他力不做功）
能量角度：只有动能和势能之间的相互转化
3.表达式：
请各位老师批评与指正！机械能守恒定律
授课人
授课时间
教学内容
第8节
机械能守恒定律（第一课时导学案）
教学目标
知识与技能
通过自主练习，让学生掌握机械能的相关概念。通过生活实例，让学生理解动能与势能的相互转化。通过过山车模型、双线摆实验、自由落体的实例分析、推导和弹簧振子的实例分析，让学生理解机械能守恒的条件，以及做功是能量转化的量度。求解多个位置的机械能，推导得出机械能守恒的表达式，让学生知道其含义及使用条件。通过实例分析，让学生能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的表达式求解具体问题。
过程与方法
通过学习机械能守恒定律的推导过程，学会研究物理的科学方法。通过对机械能守恒定律的理解，学会运用能量转化和守恒来解释生活中的现象。
情感态度与价值观
通过实验演示和物理现象的分析，让学生对物理现象背后的物理规律产生疑惑，增加学生的求知热情。通过机械能守恒定律的推导、建立过程，让学生理解和运用物理规律去解释生活中的现象。
教学重点
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和适用条件。在具体的问题中能判定物体的机械能是否守恒，并应用机械能守恒定律解决实际问题。
教学难点
从功能关系的角度理解机械能守恒定律的条件。运用机械能守恒定律解决实际问题。
教学方法及手段
演绎推导法、分析归纳法、讨论法
利用多媒体设备，播放视频，演示实验等，学生参与讨论与展示等环节
课时安排
2课时
教
学
过
程
设
计
教学内容
教师活动
学生活动
引入新课（3min）视频1：水桶用细绳悬挂在篮筐上，请一学生靠近，将水桶偏至他鼻子处静止释放，水桶摆回时，观察该生反应。问题1：从该生的鼻子处由静止释放，水桶是否能够碰撞到鼻子？为什么？提示：摆动的过程中，小球能量是否发生了变化？引导学生分析总结：动能和势能之间相互转化。新课教学动能和势能之间相互转化活动1：你能否举出你熟悉的动能和势能相互转化的例子？引导学生举例分析。举例1：跳水下降阶段，重力对物体做正功，重力势能减少，转化为物体的动能。举例2：过山车。举例3：人在接触蹦床下降阶段，弹力对人做负功，人的动能减少，转化为蹦床的弹性势能。举例4：撑杆跳高
举例5：拉弓射箭演示实验1：弹弓引导学生分析得出：物体的动能和弹力势能之间可以相互转化。演示实验2：过山车模型（分上升和下降两段进行分析）引导学生分析得出：物体的动能和重力势能之间可以相互转化。
机械能引导学生分析得出：机械能是动能和势能的统称。表达式：练习1：质量为m=2kg的小球在距离地面10m高处瞬时速度是10m/s，求出此刻小球（位于A点）的机械能?(g=10m/s2)
机械能的特性：机械能是状态量，反映的是物体处于某一个位置或某一个瞬间的动能和势能的总和。机械能是标量。机械能具有相对性，相对零势能面而言。机械能具有系统性。过山车模型问题1：小球下滑过程中，机械能是否发生变化？如何变化的？引导学生分析总结：小球下滑过程中，重力势能转化为动能。问题2：上述例子中，只有动能和势能相互转化吗？两者相互转化具有什么关系？引导学生分析回答：两者的关系，有可能大于，有可能小于，有可能等于。问题3：如果只有动能和势能两者之间相互转化，需要满足什么样的条件？提示1：需要设置什么样的物理情景？提示2：在过山车中，势能为什么没有全部转化为动能？（突出有阻力的作用。）双线摆模型（实验验证）实验器材：
铁架台，双线摆，等高放置的光电门，数据采集器，导线若干，dis实验系统
、问题1：请设计实验进行验证，只有动能和势能两者之间相互转化，并总结其条件。提示1：实验目的是什么？提示2：需要测取那些物理量？如何测量？提示3：如何处理实验数据？能得出什么样的结论？实验方案：等高放置的光电门进行水平调节。将等高光电门安放在圆柱锥体处于平衡位置时的正下方，且两光电门以圆柱锥体处于平衡位置时以悬线为对称轴，等间距的放置。利用数字采集器，将光电门与电脑相连，并打开DIS实验系统，使光电门处于工作状态。调节悬线的长度，确保圆柱锥体在摆动经过光电门时，能够挡光，记录挡光时间。将圆柱锥体拉到一定的高度由静止释放，让其依次经过两个光电门。圆柱锥体经过光电门后，立即抓住，确保数据不变。多次重复上述步骤，测得多组数据，并记录数据。分析数据，得出结论。问题2：
只有动能和势能相互转化，需要满足什么样的条件？引导学生分析总结：条件：只有重力做功，还受其他力，但其他力不做功。问题3：
只受重力作用的物体，是否也满足？（构建物理模型，进行论证。）引导学生分析总结：自由落体运动，满足。练习2：质量为m=2kg的小球在距离地面50m处自由下落，忽略一切空气阻力，分别求小球位于初位置，第1s末，第2s末，和第3s末的机械能?(g=10m/s2)
问题4：根据不同位置的机械能，你发现了什么规律？得出什么结论？引导学生分析总结：物体只受重力时，只有重力做功，动能和势能的转化量相等，且总的机械能保持不变。弹簧模型问题1：在所举的生活实例中，动能和势能相互转化的例子里有一个是弹弓。是不是只有弹力做功时，动能和势能相互转化的量也相等？弹簧模型：
放在光滑桌面上的弹簧，一端固定在墙上，一端与小球相连，其模拟动画如图所示。问题2：描述你所看到的实验现象，并给出相应的解释。（弹簧和滑块构成的系统机械能守恒。）引导学生分析总结：只有弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而且总的机械能保持不变。机械能守恒定律内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。条件：做功角度：只有重力或物体系统内弹力做功。（强调只有，还可能受其他的力，只是其他的力不做功，或做功的总和为零）能量角度：只有势能和动能之间相互转化。表达式：问题1：请根据以上的实验，写出机械能守恒的表达式。（注意零势能面的选取）简写为：E1=E2问题2：请推导出机械能守恒的其他表达式。典例分析判断机械能是否守恒机械能守恒定律的简单应用课堂小结布置作业
完成导学案上的“诊断与反馈“部分。板书设计
略
播放视频，调节课堂气氛，激发学生的学习兴趣，维持学习的动力。提问学生，并总结学生的回答，进行新课教学。
引导学生举生活中的动能和势能相互转化的例子。让学生构建相应的物理模型来理解新课教学，将物理知识与生活联系起来。
总结学生所举的生活实例，总结得出机械能的概念和表达式。利用习题总结讲解机械能的特性。利用小球演示过山车模型，让学生描述所看到的现象，选取最高点，中间任意位置和最低点（最低点为零势能面）三个位置进行分析其机械能的变化情况。引导学生提出问题，并对问题进行分析，设置特点的物理情景，利用实验进行验证。提供实验器材给学生，并且讲解各个实验器材的功能作用，让学生思考，去设计实验。引导学生讨论实验方案，并构建实验方案，然后，明确所需测取的物理量，选定实验器材，完成实验组装，并测量数据。利用双线摆实验，受重力和拉力作用，只用重力做功的曲线运动实验，让学生掌握机械能守恒定律的条件，并帮助学生构建直线运动和曲线运动下的机械能守恒定律的物理模型。引导学生进行受理分析，并处理实验数据，得出实验结论。利用练习的形式，让学生计算自由落体运动中，不同位置的机械能，让学生去总结规律。引导学生总结得出机械能的表达式（动能和势能），然后再进行简化成抽象的E1=E2，让学生从具体的、熟悉的动能和势能入手，再过度到抽象的、难理解的机械能，符合学生的认知规律。利用习题突破机械能守恒定律的条件的理解。
观看视频中的情景，并结合生活中自己的亲身经历，思考视频中情景背后存在的物理规律，带着疑问去学习。
举生活中的动能和势能相互转化的例子，熟练的构建其物理模型。利用习题练习计算物体位于某一位置的机械能，得出机械能的特性。注意观察演示实验现象，并在老师的引导下分析现象背后的物理规律。通过一系列的问题，引起思考，去设计实验进行验证猜想与假设。明确实验目的，根据老师提供的实验器材，进行实验方案的设计，并明确需要测量的物理量，且根据实验器材，组装实验装置，进行测量所需的物理量。分析实验数据，得出结论。观察老师的演示实验，注意实验现象，并记录实验数据。引导学生分析实验，并处理实验数据，得出实验结论。学生进行分组计算物体做自由落体运动的时，处于不同为之的机械能，并去总结规律。思考回答问题，从实验得出，只有弹力做功的物体系统内，机械能守恒。学生自主推导机械能守恒定律的表达式，加深对机械能守恒定律的理解。完成习题，加深理解机械能守恒的条件，会判断机械能是否守恒。
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