高一物理《机械能守恒定律》教案设计

一、教材分析

（一）教材地位

能量守恒定律是十九世纪自然科学三大发现之一，对辨证唯物主义思想的建立起了重要作用，是学生树立辨证唯物主义观点的重要基础之一；能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材，是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。机械能守恒是高中学生对能量转化和守恒的启蒙，它起着承前启后的作用，是必须牢固掌握的一个重要规律。

（二）教材处理

人教版必修教材，仅以自由落体为例很快得出机械能守恒定律，对学生掌握知识（深刻理解机械能守恒的实质和机械能变化的原因）和训练思维、发展能力不利，这里作了改进，机械能守恒定律的得出，由定性分析到定量实例探究，再结合一般过程作理论推证，然后总结出定律，阐释机械能守恒的实质，最后是定性应用。符合由特殊到一般，再到特殊的认识规律，并且在探究、推理过程中，有利于培养学生的演绎推理能力、分析归纳能力和探索发现能力，领悟物理学研究方法和提高创造性思维能力。

（三）重点和难点

根据知能、方法、情感三要素确定。

1、重点：机械能守恒定律的推理分析过程、定律的内容和定律条件的实质性理解；发现物理规律的一种常用方法（特例探究+演绎推理法）和抽象思维（逻辑推理、分析归纳）、形象思维（过程描述和想象）、直觉思维能力的训练。

2、难点：根据定律的推理分析过程归纳总结出机械能守恒定律、定律条件的实质性理解和发现定律科学方法的领悟以及机械能守恒定律空间对称美的认识，激发学生心灵深处热爱物理学的情感。

二、教学目标

（一）确定教学目标的依据

1、高中新课程总目标（进一步提高科学素养，满足全体学生的终身发展需求）和理念（探究性、主体性、发展性、和谐性）和三维教学目标（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）；

2、教材特点（思想性、探究性、逻辑性、方法性和哲理性融会一体）；

3、所教学生的学习基础（知识结构、思维结构和认知结构）。

（二）教学目标

1、知识与技能目标

（1）理解机械能和机械能总量的概念（动能、势能统称为机械能，它们的总和即为机械能总量）；

（2）掌握机械能守恒定律的内涵（由对象、条件、结论组成）和外延（宏观、低速，惯性参考系成立）；

（3）理解机械能守恒定律条件的实质（能量只在机械动能和势能之间转化）；

（4）初步会用定律分析实际过程机械能是否守恒（功法和能量转化法）。

2、过程与方法目标

（1）理解机械能守恒定律的得来过程：提出问题→实例探究→发现结论→理论推证→总结规律→初步应用，领悟发现物理规律的一种科学方法——实例探究+演绎推理法，提高探索发现能力；

（2）理解构建机械能守恒定律结构的方法及其意图（机械能守恒定律来龙去脉结构化，使学生形成知识组块，提高直觉思维能力）。

3、情感、态度与价值观目标

（1）初步树立变中有恒、能量守恒、物质不灭等辨证唯物主义观点；

（2）初识寻找守恒量的意义；

（3）初识机械能守恒定律的空间对称美。

三、教学方法

（一）教学手段的选用

投影仪和电脑。其作用有：将物理情境、规律的推理过程、机械能守恒定律的内容和机械能守恒定律知识方法结构，利用多个实验形象、直观地展示出来，帮助学生思考、分析、推理、理解和领悟机械能守恒问题中的研究对象的选取。

（二）教学方法的选择

1、指导思想：(1)有利于学生参与对概念、规律等内容的探究认识过程(主体性、探究性)；(2)顺应学生认知、能力、心理和情感发展规律（发展性、和谐性）；（3）遵循发现物理规律的一般程序、思维方法和实验依据（方法性和规律性）。

2、教学方法：教师指导与学生探究相结合的发现法。

四、学法指导

（一）基础

学生通过初中机械能定性知识的学习、高中绝大部分力学知识和本章功、功率和动能定理的定量学习、理解和掌握，学生在物理知识结构、思维的深度（独立性、独特性、发散性与批判性）和认知方法策略等方面均奠定了一定的基础。但学生对学习物理的科学方法、物理规律由来的思维过程和方法的理解力、应用力，物理学科学美（简单、对称、和谐和多样统一）的鉴赏力均需进一步培养和提高。

（二）宗旨

针对定律由来的实例探究和实例分析推理过程，创设激活学生“最近发展区”的物理情境，遵循科学家发现物理规律的思维模式和方法，进行探究发现式学习，进一步发展思维深度，逐步掌握发现物理规律的探究步骤和方法，增强创新意识和探索发现能力。

（三）措施

引导学生通过参与、体验、探究、叙述，实现“三个发现”，感悟“两个模式”，强化物理观念的形成。

1、三个发现，培养探究发现能力：

（1）发现功能关系W其它力=E2-E1；

（2）发现机械能守恒定律：实质是W其它力=E2-E1的一种特殊情况；

（3）发现快速判断机械能是否守恒的方法（功法和能转化法）。

2、两个模式，强化物理观念的形成：

（1）思维模式：从生活情景到物理模型建构的思维过程（重过程）：

（2）体验模式：强化物理观念的形成（重联系）。

延伸阅读

机械能守恒定律

古人云，工欲善其事，必先利其器。教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动，使教师有一个简单易懂的教学思路。您知道教案应该要怎么下笔吗？下面是小编帮大家编辑的《机械能守恒定律》，仅供参考，希望能为您提供参考！

第5节机械能守恒定律
【学习目标】
1．知道机械能守恒定律及其适用条件。
2．会应用机械能守恒定律解题，明确解题步骤，知道用这个定律处理问题的优点。
3．能叙述能量守恒定律，体会能量守恒是自然界的基本规律之一。会初步运用能量守恒的观点分析问题。

【阅读指导】
图1图2
1．物体的机械能包括_________、_________和__________。如图1所示，在一个光滑曲面的上端A，由静止释放一质量为m的小球，若取曲面的底端所在的平面为零重力势能点，小球在A点时的机械能为__________，小球沿曲面滑到曲面底端B点，小球从A点滑到B点的过程中，小球受到_____力和_____力，其中只有____做功，该力做的功W＝_________，重力势能________（填“增加”或“减少”）了__________，由动能定理知小球动能的变化量为_________，此时小球的机械能为_______，在该过程中小球的机械能_______（填“变化”或“不变”）。如果这个曲面是粗糙的，那么小球在由A滑到B的过程中，不仅重力做功同时________力做_____（填“正”或“负”），若该力做了Wf的功，由动能定理可知，物体动能的增加了________，此时的机械能为_______，小球从A滑到B的过程中机械能_________（填“变化”或“不变”）。
2．如图2所示，一根长为h的细绳，一端悬挂在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，将小球拉至与竖直方向成60°角的位置A，不计空气阻力，由静止释放小球，在小球摆到最低点B的过程中，小球受到______力和_____力的作用，其中只有______力做功，该力做功为___________。由动能定理可知小球的动能增量为______。若假设小球达到最低点所在的平面为零重力势能面，小球在A点的机械能为_______，在B点的机械能为_______，小球从A到B的过程中机械能的总量________（填“变化”或“不变”）。若这个过程中空气阻力不能忽略，那么，小球从A到B的过程中，不仅重力做功，同时_______也做功，机械能的总量将__________（填“增加”、“减少”或“不变”）。
3．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式________为另一种形式，或者从一个物体_________到另一个物体，在转化或转移过程中其总量保持不变。

【课堂练习】
★夯实基础
1．下列几种运动中机械能守恒的是（）
A．平抛物体的运动B．竖直方向的匀速直线运动
C．单摆在竖直平面内的摆动D．物体沿光滑斜面自由上滑
2．如图所示，一个小球，从长度L=10m，倾角为30°的光滑斜面顶端A由静止开始下滑，若g取10m/s到达轨道底端B时的速度大小是（）
A．10m/sB．10m/s
C．100m/sD．200m/s
3．如图所示，一个可视为质点的实心钢球从高H的A点自由落入水面的B点，然后钢球继续落入深为h的水底C处。下列说法正确的是（）
A．钢球由A落到C的过程中，机械能守恒
B．钢球由A落到B的过程中，机械能守恒
C．钢球由B落到C的过程中，机械能守恒
D．钢球由A落到C的过程中，动能先增加后减少
4．质量为m的石子从距地面高为H的塔顶以初速度v0竖直向下抛出，若只考虑重力作用，则石子下落到距地面高为h处时的动能为：（g表示重力加速度）
A．B．
C．D．
5．物体从某一高度自由落到直立于地面上的轻弹簧上，如图所示在A点开始与弹簧接触，到B点物体速度为零，然后被弹回，则（）
A．物体从A到B的过程中，动能不断减小
B．物体从B上升到A的过程中，动能不断增大
C．物体从A到B及B上升到A的过程中，动能是先变大后变小
D．物体在B点的动能为零
6．竖直下抛一小球，不计空气阻力和小球落地时的能量损失，小球着地后回跳的高度比抛出点的高度高5.0m。求小球抛出时的速度多大？（g取10m/s2）

★能力提升
7．物体做平抛运动，落地时的动能是刚被抛出时动能的4倍，则物体刚被抛出时的重力势能是动能的多少倍？

8．如图所示，AB和CD为半径为R=lm的1/4圆弧形光滑轨道，BC为一段长2m的水平轨道．质量为2kg的物体从轨道A端由静止释放，若物体与水平轨道BC间的动摩擦因数为0.1，求：（l）物体第1次沿CD弧形轨道可上升的最大高度；（2）物体最终停下来的位置与B点的距离．
9．如图所示的装置中，轻绳将A、B相连，B置于光滑水平面上，拉力F使B以1m/s匀速地由P运动到Q，P、Q处绳与竖直方向的夹角分别为α1=37°，α2=60°。滑轮离光滑水平面高度h=2m，已知mA=10kg，mB=20kg，不计滑轮质量和摩擦，求在此过程中拉力F做的功？（已知sin37°=0.6，g取10m/s2）

第5节机械能守恒定律
【阅读指导】
1、动能重力势能弹性势能mgh重力弹力重力mgh减少mghmghmgh不变摩擦负（mgh－Wf）mgh－Wf变化2、重拉重mgh/2mgh/2mgh/2mgh/2不变减少3、只有重力做功直线曲线弹性势能重力和弹力做功4、转化、转移
【课堂练习】
1、ACD2、A3、BD4、C5、0.6m6、10m/s7、3*8、(1)0.8(2)2m

验证机械能守恒定律

一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备，教师在教学前就要准备好教案，做好充分的准备。教案可以让学生更好的消化课堂内容，帮助教师提高自己的教学质量。优秀有创意的教案要怎样写呢？下面是小编为大家整理的“验证机械能守恒定律”，欢迎您参考，希望对您有所助益！

总课题机械能守恒定律总课时第26课时
课题验证机械能守恒定律课型实验课
教
学
目
标知识与技能
1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
过程与方法
通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。
情感、态度与价值观
通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。
教学
重点掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
教学
难点验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
学法
指导实验探究
教学
准备
教学
设想预习导学→学生初步了解本节内容→实验探究→突出重点，突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升
教学过程
师生互动补充内容或错题订正
任务一预习导学
⒈为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。
⒉物体做自由落体运动时，只受力作用，其机械能守恒，若物体自由下落H高度时速度为V，应有MgH=，故只要gH=1/2V2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。
⒊在打出的各纸带中挑选出一条点迹，且第1、2两打点间距离接近的纸带。
⒋测定第N个点的瞬时速度的方法是：测出与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离SN和SN+1，，有公式VN=算出。
⒌在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。
任务二重点复习
1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。
在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
EA=，EB=
如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有:

上式亦可写成

为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要验证的表达式，式中h是
高度，vA是物体在A点的
速度。
2、如何求出A点的瞬时速度vA？
(引导：根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度vA。)
图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1，2，3，……图中s1，s2，s3，……分别为0～2点，1～3点，2～4点……各段间的距离。
根据公式，t=2×0.02s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，……各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，…….

3、如何确定重物下落的高度？
（引导：图2中h1，h2，h3，……分别为纸带从O点下落的高度。）

根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。
任务三进行实验
一、在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题：
1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？

2、是否需要测量重物的质量？

3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？

4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？

5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？

二、学生进行分组实验。(学生讨论实验的步骤，教师巡回指导，帮助能力较差的学生完成实验步骤)(参考实验步骤)
1．把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好．
2．把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近．
3．接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点．
4．重复上一步的过程，打三到五条纸带．
5．选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高度h1h2h3，……记人表格中．
6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，计算出各点的瞬时速度v1v2v3……并记录在表格中．
各计数点l23456
下落高度
速度
势能
动能
结论
7．计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内．
任务四达标提升
（1）2．在《验证机械能守恒定律》的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9．8m／s2，实验中得到一条点迹清楚的纸带如图7-10-1所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量A、B、C、D各点到O的距离分别为62．99cm、70．18cm、77．76cm、85．73cm．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能减少量等于J，动能的增加量等于J(取三位有效数字)．在实验允许误差范围内，可认为重物下落过程中，机械能，(可设重物质量为m)
2．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列说法中正确的是()
A．要用天平称重锤质量
B．实验时，当松开纸带让重锤下落的同时，立即接通电源
C．要选用第1、2两点接近2mm的纸带
D．实验结果总是动能增加量略大于重力势能的减小量
（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为：
_________。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为________。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。
（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=m/s，重锤的动能EkB=
J。
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为
J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是。

“机械能守恒定律”教学设计

【教学目标】

一、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．会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。

二、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。

三、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】

1．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；

2．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】

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。

【教具】

细线、小球、带标尺的铁架台。

【教学过程】

一、引入新课

教师活动：我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。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：如图所示，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，小球可以摆到跟点等高的点，如图甲。

如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到点，但摆到另一侧时，也能达到跟点相同的高度，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：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。

实验结论：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，即机械能应该保持不变。

教师：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

物体沿光滑曲面滑下，只有重力对物体做功。用我们学过的动能定理以及重力的功和重力势能的关系，推导出物体在处的机械能和处的机械能相等。

教师：为学生创设问题情境，引导学生运用所学知识独立推导出机械能守恒定律。让学生亲历知识的获得过程。

学生：独立推导。

教师：巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难。

推导的结果为：，

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。

结论：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，总的机械能也保持不变。这就是机械能守恒定律。

3．例题与练习

例题：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，如图，摆长为，最大摆角为，小球运动到最低位置时的速度是多大？

学生：学生在实物投影仪上讲解自己的解答，并相互讨论；

教师：帮助学生总结用机械能守恒定律解题的要点、步骤，体会应用机械能守恒定律解题的优越性。

总结：

1．机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便；

2．用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。

练习一：如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）

解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，ABD三项均错。答案：C。

练习二：长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？

解析：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为，则单位长度质量（质量线密度）为，设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得：

解得

4．课下作业：完成25“问题与练习”中4．5题。

5．教学体会

机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础。

本节知识点包括：机械能守恒定律的推导；机械能守恒定律的含义和适用条件。

机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；

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，是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到，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。

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

机械能守恒定律教学设计

作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，高中教师要准备好教案，这是高中教师的任务之一。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来，帮助授课经验少的高中教师教学。高中教案的内容要写些什么更好呢？为满足您的需求，小编特地编辑了“机械能守恒定律教学设计”，仅供参考，欢迎大家阅读。

【教学目标】

一、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．会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。

二、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。

三、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】

1．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；

2．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】

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。

【教具】

细线、小球、带标尺的铁架台。

【教学过程】

一、引入新课

教师活动：我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。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：如图所示，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，小球可以摆到跟点等高的点，如图甲。

如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到点，但摆到另一侧时，也能达到跟点相同的高度，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：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。

实验结论：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，即机械能应该保持不变。

教师：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

物体沿光滑曲面滑下，只有重力对物体做功。用我们学过的动能定理以及重力的功和重力势能的关系，推导出物体在处的机械能和处的机械能相等。

教师：为学生创设问题情境，引导学生运用所学知识独立推导出机械能守恒定律。让学生亲历知识的获得过程。

学生：独立推导。

教师：巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难。

推导的结果为：，

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。

结论：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，总的机械能也保持不变。这就是机械能守恒定律。

3．例题与练习

例题：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，如图，摆长为，最大摆角为，小球运动到最低位置时的速度是多大？

学生：学生在实物投影仪上讲解自己的解答，并相互讨论；

教师：帮助学生总结用机械能守恒定律解题的要点、步骤，体会应用机械能守恒定律解题的优越性。

总结：

1．机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便；

2．用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。

练习一：如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）

解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，ABD三项均错。答案：C。

练习二：长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？

解析：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为，则单位长度质量（质量线密度）为，设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得：

解得

4．课下作业：完成25“问题与练习”中4．5题。

5．教学体会

机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础。

本节知识点包括：机械能守恒定律的推导；机械能守恒定律的含义和适用条件。

机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；

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，是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到，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。

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

文章来源：//m.jab88.com/j/6421.html

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