机械能守恒定律教案
执教者：邢云开
【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 理解机械能守恒定律的内容
③ 在具体问题中，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 通过科学探究机械能的过程，认识对物理现象（动能和势能的转化）的分析提出假设，再进行理论推导的物理研究方法
② 经历概括归纳“机械能守恒条件”的过程，体会归纳的思想方法
3.情感态度与价值观
① 通过“惊险”的演示实验，激发学生学习热情，体会科学的无穷魅力
② 通过机械能守恒，感悟自然界的守恒思想，体会自然界的对称美、和谐美
【教学重点难点】
1.重点：
① 理解机械能守恒定律的内容
② 在具体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
2.难点：
① 从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件
② 能正确判断研究对象在经历的过程中机械能是否守恒
【教学器材】
小球、细线、铁架台、弹簧振子,气垫导轨等。
【教学过程】
一．导入新课
初中就学过机械能的知识，机械能包括动能、势能与弹性势能。通过前两节课的学习，我们知道重力做功会引起重力势能的变化，弹簧弹力做功会引起弹性势能的变化，合外力做功将引起动能的变化。那么在动能、重力势能和弹性势能都参与转化的过程中，机械能的总量又如何变化呢？这正是本节课所要探讨的问题。本节课是前面几节课的小结，又为下一节能量守恒定律作铺垫。
二．新课教学
1．动能与势能的相互转化
实验：小球是否会碰到鼻尖
引导学生观察，单摆以鼻尖处无初速释放摆动，观察小球摆回高度是否与初始高度度相同。
看录像，并思考动能与势能是怎样变化的？
①荡秋千 动能与重力势能间相互转化
②瀑布（自由落体） 重力势能→动能
③过山车 动能→重力势能→动能
④射箭 弹性势能→动能
⑤撑杆跳高 动能、弹性势能和重力势能间相互转化
小结：从上面的讨论我们看到，通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化为另一个形式。
实验：用尺子挡住摆线的演示实验
小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？（机械能的总量保持不变）
改过泡沫球再做实验，发现小球不能到过同一高度（机械能的总量有时不变，有时减少）
2．机械能守恒定律
探究规律，并找出机械能不变的条件。提出研究方法，在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的，接着分析物体沿光滑斜面滑下情况下（只有重力做功）机械能守恒，再分析物体沿光滑曲面（单摆）运动过程中机械能守恒。分析守恒条件，归纳结论。
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
“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。
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，它们都从高度为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？
3．巩固应用
例1：分析下列情况下机械能是否守恒？
A．跳伞运动员从空中匀速下落过程
B．物体以8m/s2在空中下落过程
C．物体作平抛运动过程
D．物体在细线拉力作用下沿光滑斜面上滑过程
例2：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大？
（物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面。）
在应用的基础上，归纳使用机械能守恒定律解题的一般步骤：
１、受力分析，判断是否符合机械能守恒定律的条件——只有重力或弹力做功；
２、列出初、末两个状态的机械能（E1、E2）；
３、根据机械能守恒定律列出等式求解（E1＝E2）。
设问：你能不能直接用牛顿第二定律和运动学的公式来处理这个问题？
通过设问让学生了解机械能守恒定律解决问题时的优越性。应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑运动的始末状态，不必考虑两个状态之间过程的细节。如果直接用牛顿运动定律解决问题，往往要分析过程中各个力的作用，而这些力往往又是变化的，因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题，应用机械能守恒定律则易于解决。
【小结布置作业】（略）
【板书设计】
1．动能与势能的相互转化 2.机械能守恒定律
功能关系：WG=Ep1-Ep2 1）内容：
W总= Ek1-Ek2 2）条件：
