优品课件之机械能守恒定律

1、优品课件 机械能守恒定律（新课标） 一、教学目的：1 .通过实验演示，了解动能与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、 竖直上抛过程中的机械能守恒定律。3 .正确理解机械能守恒定律的 含义及适用条件。4 .分析实际生活中的事例，进一步理解机械能守 恒定律的含义及适用条件。二、重点难点：1 .推导机械能守恒定 律。2 .正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件 三、教学方法： 演示实验、分析推理、讲授授讨论 四、教具：细线、小球、带标尺 的铁架台。 五、教学过程： （一）引入新课： 在初中我们已经学 过，重力势能和动能之间可以发生相互转化， 如物体自由下

2、落或竖直 上抛时，前者下落过程中高度不断减小，重力势能减小，速度增加， 动能增大，是一个重力势能向动能转化的过程； 后者在上升过程中高 度不断增大，重力势能增加，速度减小，动能减小，是一个动能向重 力势能转化的过程。既然重力势能和动能之间可以相互转化，那么 “转化”过程中的动能和势能之和即机械能变不变呢？这就是我们 这堂课要研究的机械能守恒定律的知识。板书课题：机械能守恒定 律（二）进行新课：1、机械能：物体的动能和势能之和称为物体 的机械能。用E表示，即E二EK+EP机械能是状态量，其大小与物体 的位置和运动速度有关；机械能是标量，只有大小，没有方向；机械 能是相对量，选取不同的零势点，其值

3、不一样。 2、重力势能与动能 之间的相互转化。 观察实验，分析出哪个过程是重力势能向动能转 化，哪个过程是动能向重力势能转化。演示实验把一个小球用 细线悬挂起来，将小球拉到一定高度的 A点，调节铁架台上标尺与A 点等高水平。如图1所示，然后释放小球，小球就摆动起来。我们通 过标尺比较，可以清晰地看到，小球摆到跟A点高度相同的C点。如 果用一铁钉在图2中的D点挡住细线，重新操作，虽然观察到小球不 能摆到C点，但观察到小球不能摆到C点，但能观察到小球摆到C 点 的高度与A点相同。小球自A运动到B,是重力势能向动能转化过 程；由B运动到C或C 点，是动能向重力势能转化过程。假如不存 在空气阻力，小球

4、将以相同的最大高度在 A与C或A与C 之间永远 摆动下去。自由落体运动是重力势能向动能的转化过程，我们应用 学过的动能定理和重力做功与重力势能的关系等知识，可推导证明在 这个过程中机械能守恒。3、证明机械能守恒定律 如图3所示，设 一个质量为m的物体自由下落，经过高为hl的A点（初位置）时速 度为VI。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 G=mg的作用，重力做正功，设重力所做的 功为WG则由动能定理可得：（1） （1）式表示，重力所做的功等于 动能的增加。 另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道： WG=mgh1-mgh2式表示，重力所做的功等于重

5、力势能的减少。 由（1）式和（2）式可得：（3）由（3）式可知，在自由落体运动 中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能。通过对 （3）式移项后可得： 或写成EK2+EP2二EK1+EP1（4） （ 4）式表 明，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总机械能保持不变。 教师引导学生比较物体做竖直上抛运动及平抛运动几种情况下的受 力情况、做功情况及能量转化情况，归纳总结出：在只有重力做功的 情况下，不论物体做直线运动还是曲线运动（如竖直上抛运动、平抛 等），物体的机械能总量保持不变。4、机械能守恒定律1 .内容： 在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化， 但 机械

6、能的总量保持不变.2 .适用条件：只有重力做功。以上学习 了机械能守恒定律的基本内容，下面进一步理解机械能守恒定律及其 适用条件.5、进一步认识机械能守恒定律接着我们来看机械能 的属性.我们知道，机械能包括重力势能.由上一节知识我们知 道， 重力势能是属于物体与地球组成的重力系统所共有的，因此从原则上 说，机械能守恒定律的研究对象是：板书1、研究对象是物体与地 球共同组成的系统。下面我们对机械能守恒的适用条件进行扩展.我 们可想像到，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，这时弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能 转化为小球的动能.以后可以证明：在弹性势能和动能的相

7、互转化中， 如果只有弹 力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒， 所以机械能守恒的适用条件还有：2 .在只有弹力做功的情形下，物 体系（弹簧和物体）的机械能也守恒。下面我们考察两种情形：A .小 球在光滑水平面上运动.B .小球沿静止的斜面匀速滚下.两种情 形中小球均做匀速运动，前者小球的动能和重力势能都不变， 后者小 球的动能不变，而重力势能减少了.可以说前者小球的机械能总量不 变，后者小球的机械能总量变小.进一步分析可知，前者小球合外力 为零，没有力对小球做功；后者小球的合外力也为零，但有重力和摩 擦力做功.由此可见，机械能守恒定律的另一个适用条件为：3 .在 没有任何外力做功的

8、情形下，物体或物体系的机械能也守恒。通过 以上学习，我们可以归纳出机械能守恒定律的适用条件.只有重力 或弹力做功，没有任何外力做功。6、应用机械能守恒定律的基本思 路：应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力， 也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒。而且机械能守恒， 只涉及物体系的初、末状态的物理量，而不须分析中间过程的复杂变 化，使处理问题得到简化。应用的基本思路如下； 选取研究对象- 物体系或物体。 根据研究对象所经历的物理过程，进行受力，做功 分析，判断机械能是否守恒。恰当地选取参考平面，确定研究对象 在过程的初、末态时的机械能。根据机械能守恒定律列方程，进行 求解。

9、【例题1】质量为m的小球，从桌面上竖直抛出，桌面离地 高为h,小球能到达的离地高度为 H,若以桌面为重力势能为零的参 考平面，不计空气阻力，则小球落地时的机械能为：A. mgH B.mgh C.mg(H+h) D.mg(H-h)解析：以小球为研究对象，由于小球在运动过 程中只有重力做功，所以机械能守恒。小球在最高点的机械能为 E1=mg(H-h),根据机械能守恒定律可得小球落地时的机械能为： E2=E1=mg(H-h)【例题2】一物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下， 如图3所示，斜面高1m长2m。不计空气阻力，物体滑到斜面底端 的速度是多大？ 解析：斜面是光滑的，不计摩擦，又不计空气阻力， 物体

10、所受的力有重力和斜面的支持力。支持力与物体的运动方向垂直， 不做功。物体在下滑过程中只有重力做功， 所以可用机械能守恒定律 求解。设物体质量为m地面为零势点。物体在开始下滑时， EP仁mgh,EK仁0设物体到达斜面底端时的速度为 V,则有EP2=Q EK2=。根据机械能守恒定律有：EK2+EP2=EK1+EP2即卩课堂小结： 1.机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能 和重力势能或弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不 变.2 .应用机械能守恒定律的基本思路：选取研究对象-物体 系或物体。根据研究对象所经历的物理过程，进行受力，做功分析， 判断机械能是否守恒。 恰当地选取

11、参考平面，确定研究对象在过程 的初、末态时的机械能。根据机械能守恒定律列方程，进行求解。（三） 课外作业： 复习本节课文。 做课本练习五第（1）、（2）、（3）题。 说明：1、机械能守恒定律是本意的重点，学生对定律的得出、 含义、适用条件应该有明确的认识。这是能够用这个定律解决力学问 题的基础。教学中首先要着重这些内容，而不要一开始就着重解题。 2、课本是就自由落体的情形推导机械能守恒定律的，教师可以补充 就竖直上抛运动的上升阶段进行推导。 课后可建议学生就自由落体运 动的情形独立推导这个定律，以加深对这个定律的认识，提高推导论 证的能力。3、学生对机械能守恒定律的适用条件应该有明确的 认识，并且会根据适用条件判断具体过程中机械能是否守恒，这是应 用机械能守恒定律解决问题的前提。本章练习五第1题就是为了使学 生明确定律的适用条件而设的。4、建议在讲过第七节例题