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《机械能守恒定律（第一课时）》教案

教学目标及教学重点、难点

教学目标：

物理观念：理解机械能以及机械能守恒的内涵，能用机械能守恒的观念来分析生活中的相关现象，解决具体问题。

科学思维：演绎推理法、能利用机械能守恒定律，解决动力学问题。

科学探究：能通过实验观察和能量转化分析，得出机械能守恒的猜想；能利用动能定理、重力做功的规律推导得出机械能守恒定律。

科学态度与责任：通过对机械能守恒定律的演绎推理，使学生从中领略到自然现象中所蕴含的物理实质及其逻辑关系，培养学生观察生活、探究规律的兴趣与习惯。通过能量转化来理解守恒本质，建立守恒的思想，培养学生运用守恒思想解决实际问题的思维方式。

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，并解决实际问题。

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，能正确分析并表达物体系统所具有机械能。

教学过程(表格描述)

教学环节

主要教学活动

设置意图

新课导入

（幻灯片2-4）

幻灯片2.

大家还记得伽利略的理想斜面实验吗？让一个小球沿着斜面A从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面B。伽利略发现：无论斜面B是陡些还是缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0。如果没有摩擦，这点距斜面底端的竖直高度将与它出发时的高度相同。斜面B越缓，小球运动的就越远。而当斜面B变为水平面时，小球为了到达原有高度将永远运动下去。由此，伽利略说明了，运动是不需要用力来维持的。

但今天我们要关注的是，在这个实验中，为什么小球总能够回到原来的高度呢？似乎小球能够达到的最大高度，在整个运动过程中被保留了下来。

幻灯片3.

这样“不变的高度”还存在于其他的物理过程中吗？我们一起来看一个惊险的实验。我们看到，老师在鼻尖处释放重球，而重球摆动回来后，冲向老师的鼻子，把老师吓得一个躲闪。但我们再仔细观察一下，摆球其实刚好停在了老师原本鼻尖的位置。这次我们加上箭头，再来看一次实验。可以看到，重球也回到了它初始的高度。

在这两个实验中，小球似乎都“记得”自己的初始高度。这说明，某种“东西”在小球的运动过程中是不变的。在物理学研究中，我们把这种不变的“东西”叫做守恒量。那让小球回到原来高度的守恒量，到底是什么呢？

从学生熟悉的伽利略斜面实验引入，结合“碰鼻”实验，引发学生思考和学习的兴趣。引入“守恒量”的概念，将贯穿之后的整个探究过程。

探究机械能守恒定律。按照观察现象?提出猜想?理论分析?确认条件的步骤，探究重力做功时的机械能守恒定律，并类比推广到弹力做功情况。（幻灯片5-27）

1、追寻守恒量——动能与势能的转化

幻灯片5-12.

以摆球实验为例，带领同学思考以下四个问题：

(1)思考1：实验过程中，球的动能是如何变化的？

(2)思考2：动能的变化，是由什么引起来的？

(3)思考3：重力做功会引起什么能量的变化？

(4)思考4：重力势能和动能一直都在变化，球为什么能刚好回到原位？

通过讨论以上问题，得到如下表格：

动能

重力做功

重力势能

A?B

C?B

增大

正功

减小

B?C

B?A

减小

负功

增大

观察动能与势能的变化规律，我们看到，动能增大的时候，重力势能在减小；动能减小的时候，重力势能却增大。能量似乎在动能与重力势能之间来回转化，如果总量保持不变，那么小球最后就能够回到原来的高度。

那么我们不妨大胆的给出猜想：物体运动过程中，动能与势能可以相互转化，但动能与势能的和在整个过程中保持不变。

我们把动能与势能的和称为机械能，而保持不变即为守恒。也就是我们得到了机械能守恒的猜想。这个猜想是我们通过分析实验现象得来的。

2、机械能守恒的理论分析

幻灯片13-14.

还是以摆球实验为例，小球从1位置摆动到任意的2位置时，在1处的动能为Ek1，势能为Ep1；在2处的动能为Ek2

首先由动能定理可知，动能变化量ΔEk等于外力做功W。由前面的分析可知，只有重力做功。所以外力做功W等于重力做功WG。由重力做功与重力势能的关系可知，WG=E

我们还可以进一步将ΔEk写做Ek2?Ek1，-ΔEp写做

3、机械能守恒的条件

幻灯片15-16.还是同样的摆球实验，但如果是在粘稠的液体中摆动，那机械能还守恒吗？小球在摆动过程中，还会受到液体的阻力f，一部分重力势能将被阻力消耗掉，那么由能量守恒可以知道，动能与势能的和将会减小，也就是机械能不守恒了。所以，机械能并不是所有情况下都守恒的，需要满足一定的条件。

幻灯片17.我们在刚才理论推导的过程中，用到了三个条件，其中第一条动能定理、第三条重力做功规律都是普遍成立的规律。而第二条外力做功等于重力做功，