《必修二7.8机械能守恒定律.docVIP

7.8 机械能守恒定律 三维教学目标 1、知识与技能 （1）知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化； （2）正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件； （3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒并能列出机械能守恒的方程式。 2、过程与方法 （1）学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒； （2）初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。 3、情感、态度与价值观：通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。 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；在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。 教学难点：从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。 教学方法：演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。 教学工具：投影仪、细线、小球、带标尺的铁架台、弹簧振子。 教学过程： 第八节 机械能守恒定律 （一）引入 我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。我们把这三种形式的能量统称为机械能。 （1）定义：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。机械能包括动能、重力势能、弹性势能。 （2）表达式：Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ 这些不同形式的能是可以相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们的总量是否发生变化？这节课我们就来探究这方面的问题。 （二）进行新课 1、动能与势能的相互转化 演示实验1：如图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化。我们看到，小球可以摆到跟A点等高的C点，如图甲。如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图乙。问题：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？学生活动：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解。小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球能做功。 实验证明：小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，重力势能和动能的总和保持不变。即机械能保持不变。 演示实验2：如图，水平方向的弹簧振子。用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化。 问题1：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？ 观察演示实验，思考问题。小球在往复运动过程中，竖直方向上受重力和杆的支持力作用，水平方向上受弹力作用。重力、支持力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有弹簧的弹力对小球能做功。 实验证明：小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化。小球在往复运动过程中总能回到原来的高度，可见，弹性势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持不变。 总结：通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和是否真的保持不变？下面我们就来定量讨论这个问题。 2、机械能守恒定律 质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。 A点 B点 根据动能定理，有 重力做功在数值上等于物体重力势能的减少量。 由以上两式可以得到 即 即 可见：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。同样可以证明：在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。 （1）内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这就是机械能守恒定律。 （2）表达式：或 （3）机械能守恒条件的理解 1.从能量转化的角度看，只有系统内动能和势能相互转化，无其它形式能量之间（如内能）转化； 2.从系统做功的角度看，只有重力或弹力做功。 （4）只有重力或弹力做功与只受重力或弹力作用的含义不同。 1.只受重力或弹力； 2.除重力或弹力外，还受其它力，但其它力不做功或其它力所做功代数和为零（如摆球的摆动）。 例1： A、B间，B与地面间摩擦不计，A自B上自由下滑过程中，A、B组成的系统只有重力和A、B间的弹力（系统内的弹力）做功，A、B组成的系统的机械能守恒，但对B来说，A对B的弹力做功，但这个力对B来说是外力，B的机械能不守恒。同样对