高中物理 第七章 8机械能守恒定律教案 新人教版必修2.doc

机械能守恒定律新课教学一、动能与势能的相互转化 前面我们学习了动能、势能和机械能的知识.在初中学习时我们就了解到，在一定条件下，物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化，动能与势能相互转化的例子在生活中非常多，请同学们举出生活中的例子来说明动能与势能的相互转化.参考:1.从树上掉下的苹果（势能向动能转化）； 2.自行车猛蹬几下自由冲上斜坡（动能向势能转化）；3.拉弓射箭（势能向动能转化）4.运动会上撑竿跳高运动员在跳起的过程中（人的动能转化为杆的弹性势能,后杆的弹性势能转化为人的重力势能）.实验演示：依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况，即转化过程中物理量的具体变化.通过观察演示实验，学生回答物体运动中动能、势能变化情况.教师小结：物体运动过程中，随着动能的增大，物体的势能减小；反之，随着动能的减小，物体的势能增大.学生通过实例感受、实验演示，切实感受到机械能的两种形式（动能与势能）之间可以相互转化.而且，转化过程中有力做功.重力做功：动能重力势能弹力做功：动能弹性势能.二、机械能守恒定律问题：动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢？上述各运动过程中，物体的机械能是否变化呢？ 引导学生通过具体的实例进行理论推导分析.先考虑只有重力对物体做功的理想情况. h1h2abv1v2设物体自由下落过程中经过高度h1的a点速度v1，高度h2的b点时速度为v2，由同学用学习过的知识（牛顿定律或动能定理），分析下落过程中a、b两位置的机械能之间的数量关系。a点到b点，wg=mv22-mv12= ek2-ek1由重力做功和重力势能变化的关系有wg=mgh1-mgh2=ep1-ep2得到 ek2-ek1=ep1-ep2 移项后，得ep1+ek1=ep2+ek2 即 e1=e2引导学生讨论式的含义是什么？式的含义又是什么？在表达式中左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。在表达式中，左边是物体在末位置时的机械能，右边是物体在初位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和即总的机械能保持不变。只有重力做功分析上述结论是在运动过程只受重力作用的时候得到的，如果物体是沿光滑斜面下滑，上述结论成立吗？（由同学推导，分析）沿光滑斜面下滑过程中，斜面的弹力不做功，由动能定理分析，通过重力做功，使重力势能转化为动能，总的机械能保持不变。如果物体沿光滑曲面滑下，怎么分析？由学生通过重力势能的分析中将曲面看成无数个小斜面的处理方法，得出结论。小结：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，总的机械能保持不变。进一步分析实验2，摆球摆动过程受重力与细线拉力，两拉力方向始终与运动方向垂直，不做功，则上式推导过程及结论都相同。分析守恒条件分析讨论：泡沫球实验和黑板倾斜后球不能摆到等高处的原因。泡沫球受到的阻力不能忽略，前面的推导过程中w=wg+wf，ep1+ek1ep2+ek2，从能量转化角度看，有机械能转化为热能，所以机械能将不断减少。通过实验和理论推导的证明：只有重力做功时，物体系统内的机械能守恒。（此处应说明：重力势能是物体和地球组成的系统具有的）只有弹力做功分析提出问题：势能包括重力势能和弹性势能，只有弹力做功时，机械能与守恒吗？nabcgf实验4：气垫导轨上的水平弹簧振子，观察振动过程。由同学讨论振动过程的能量转化和实验结论，结合前面已经探究过的弹力做功与弹性势能的关系，类比重力做功，进行分析。wf= ek2-ek1 又 wf= ep1-ep2=ek2-ek1则ep1+ek1=ep2+ek2结论：只有弹力做功时，系统机械能守恒系统内只有重力和弹力做功分析实验5：竖直弹簧振子的振动，观察现象，作出分析。共同分析，得出结论（板书）：分析守恒条件，归纳结论在只有重力和弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变引导学生分析结论，加深理解：“在只有重力和弹力做功的物体系统内”是机械能守恒的条件“而总的机械能保持不变”是结论“动能和势能可以互相转化”是系统内重力或弹力做功的结果。从能量转化角度看，机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。条件：系统内只有重力（或弹力）做功。公式：ep1+ek1=ep2+ek2 （e1=e2）（板书）共同分析书本中的思考与讨论：一小球在真空中下落，有一质量相同的小球在粘滞性较大的液体中匀速下落，它们都因高度为h1的地方下落到h2的地方，在两种情况下，重力所做的功相等吗？重力势能各转化为什么形式的能？机械能守恒吗？课堂小结1.在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的机械能总量不变.2.应用机械能守恒定律的解题步骤(1)确定研究对象;(2)对研究对象进行正确的受力分析;(3)判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件;(4)视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能;(5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解.布置作业1.教材问题与练习第1、3、4题.2.观察记录生活中其他的物理情景，判断其是否符合机械能守恒定律.板书设计 机械能守恒定律一、动能与势能的相互转化重力做功：动能重力势能弹力做功：动能弹性势能二、机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.三、机械能守恒定律的条件1.只受重力（弹力），不受其他力.如自由落体的物体.2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都