機械能守恒定律

1、精品資源第六節(jié)機械能守恒定律教學(xué)目標(biāo)：1 .知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。2 .理解機械能守恒定律的內(nèi)容。3 .在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。教學(xué)重點：1 .理解機械能守恒定律的內(nèi)容。2 .在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。教學(xué)難點：1 .從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機械能守恒的條件。2 .能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒。教學(xué)方法：復(fù)習(xí)、討論、推導(dǎo)、總結(jié)。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課1 .用投影片出示思考題本章中我們學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能？它們各是如何定義的？它們的大小各由什么決定 ？動能定理的內(nèi)容和表

2、達(dá)式是什么？重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關(guān)系？2 .學(xué)生回答：本章我們學(xué)習(xí)了以下幾種能：動能、重力勢能、彈性勢能。物體由于運動而具有的能叫動能，動能與物體的質(zhì)量及運動的速度有關(guān)。物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，重力勢能與物體的質(zhì)量及被舉高的高度有關(guān)。物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢能，彈性勢能與形變的程度有關(guān)。動能定理的內(nèi)容是：合力對物體所做的功等于物體動能的變化，即W=WK -EK21重力所做的功和物體重力勢能之間變化的關(guān)系為：WG =EP - EP3.教師總結(jié)同學(xué)們要注意動能定理中動能的變化量是末動能減去初動能，而重力做功與重力勢能 改變之間關(guān)系式中初位置的重力勢能

3、與末位置重力勢能的差。引入：動能、重力勢能、彈性勢能屬于力學(xué)范疇，統(tǒng)稱為機械能。機械能：動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）統(tǒng)稱為機械能。本節(jié)課我們就來研究有關(guān)機械能的問題。二、新課教學(xué)（一）動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。1 .舉例：豎直上拋的小球。彈簧的一端接在氣墊導(dǎo)軌的一端，另一端和滑塊相連，讓滑塊在水平的轉(zhuǎn)道上做往復(fù) 運動。2 .學(xué)生分析上述物理情景中能量是如何轉(zhuǎn)化的？學(xué)生答：小球在上升過程中，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；小球在下落過程中，重力勢能又轉(zhuǎn) 化為動能。彈簧在和物塊的往復(fù)過程中，動能和彈性勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。3 .過渡：通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動能和勢能的 轉(zhuǎn)化過程

4、中，動能和勢能的和有什么變化呢（二）機械能守恒定律的推導(dǎo)1 .用多媒體出示兩道思考題：思考題一：如圖（1）所示，一個質(zhì)量為m的物體自由下落，經(jīng)過高度為h 1的A點時速度為vi,下落到高度為h2的B點時速度為v 2,試寫出物體在 A點 時的機械能和在 B點時的機械能，并找到這二個機械能之間的數(shù)量關(guān)系。 思考題二：如圖（2）所示，一個質(zhì)量為 m的物體做平拋運動，經(jīng)過高度為h 1的A點時速度為vi,經(jīng)過高度為h2的B點時速度為V2,寫出物體在位 置A、B時的機械能的表達(dá)式并找出這二個機械能之間的關(guān)系。2,把學(xué)生分為二小組，一組做思考題一，另一組做思考題二，并 進行小組賽。3 .教師對首先做完的小組進

5、行激勵評價，并抽有代表性的解答方案進行現(xiàn)場評點。4 .用投影儀對推導(dǎo)過程進行評析。解：.機械能等于物體的動能和勢能之和(2) A點的機械能等于 mv12 + mgh112在自由落體運動中，物體只受重力的作用，據(jù)動能定理得:Wg1212二一 mv2 一 一 mv122B點的機械能等于 -mv2 +mgh2歡迎下載; Wg= mghi mgh2.1212一 一mv1 mgh1 =mv2 mgh2225 .學(xué)生討論：上述表達(dá)式說明了什么問題? 討論后：學(xué)生代表回答等號左邊是物體在初位置時的機械能，等號右邊是物體在末位置時的機械能，該式表示:EK1和EK2表示物動能和勢能之和即總的機械能保持不變。6

6、.師總結(jié)：同學(xué)們對上述兩個表達(dá)式的含義理解得很好，我們分別用 體的初動能和末動能，用 EP1和EP2分別表示物體在初位置的重力勢能和末位置的重力勢能,則得到：EK1+Er =Ek2 +Ep2,也就是初位置的機械能等于末位置的機械能，即機械能是守恒的。（三）機械能守恒的條件1 .討論：上邊我們通過推導(dǎo)得到了機械能是守恒的這一結(jié)論，下邊同學(xué)們思考：在推導(dǎo)中，我們是以物體做自由落體和做平拋運動為例進行的，請問：上述二種運動 有什么相同和不同之處？學(xué)生答：相同點是在上述兩種運動中物體只受到重力作用；不同之處是物體運動的路線 不同，自由落體運動是直線運動，而平拋運動是曲線運動。從上述兩種運動中，你能猜想

7、一下：機械能在什么情況下守恒嗎？學(xué)生答：物體只受重力作用 .學(xué)生還可能答：物體在運動中，只有重力做功。針對上述兩種答案， 師生評析后師總結(jié)。2 .教師總結(jié)通過上述分析，我們得到：在只有重力做功的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，這個結(jié)論叫做機械能守恒定律。板書：機械能守恒定律條件：只有重力做功。結(jié)論：機械能的總量保持不變。3 .用投影儀出示討論題只有重力做功與物體只受重力有什么不同？學(xué)生：所謂只有重力做功，包括兩種情況：a.物體只受重力，不受其他的力。b.物體除重力外還受其他的力，但其他力不做功。而物體只受重力僅包括一種情形。放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小

8、球彈出去，在這個過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？類比地，你能得到在這個過程中機械能守恒的條件嗎？學(xué)生答：在小球被彈簧彈出的過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能。類比得到：如果有彈力做功，動能和彈性勢能之和保持不變，即機械能守恒。所謂只有彈力做功，包括哪幾種情況？學(xué)生：包括以下兩種情形：第一種情形：物體只受彈力作用，不受其他的力；第二種情形：物體除受彈力外還受其他的力，但其他力不做功。三、鞏固練習(xí)1.關(guān)于物體的機械能是否守恒的敘述，下列說法中正確的是（D）A.做勻速直線運動的物體，機械能一定守恒B.做勻變速直線運動的物體，機械能一定守恒C.外力對物體所做的功等于 0時，機械能一定守恒D.物體若只有重

9、力做功，機械能一定守恒2.在下列實例中運動的物體，不計空氣阻力，機械能不守恒的是（BCD）A.起重機吊起物體勻速上升B.物體做平拋運動C.物體沿著光滑的斜面下滑D.一個輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一重物，重物在豎直方向上做上下振動 （以物體和彈簧為研究對象）3.將物體由地面豎直上拋，如果不計空氣阻力，物體能夠達(dá)到的最大高度為H,當(dāng)物體在上升過程中的某一位置，它的動能是重力勢能的2倍，則這一位置的高度為A.2H/3B.H/2C.H/3D.H/44.質(zhì)量均為m的甲、乙、丙三個小球，在離地面高為h處以相同的動能在豎直平面內(nèi)分別做平拋、豎直下拋、沿光滑斜面下滑，則A.三者到達(dá)地面時的速率相同B.三者到達(dá)地

10、面時的動能相同C.三者到達(dá)地面時的機械能相同D.以上說法都不正確四、小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機械能守恒定律1 .機械能守恒的條件是：只有重力或彈力做功；2 .在具體判斷機械能是否守恒時，一般從以下兩方面考慮：對于某個物體，若只有重力做功，而其他力不做功，則該物體的機械能守恒。對于由兩個或兩個以上物體（包括彈簧在內(nèi)組成的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)只有重力做功或彈力 做功，物體間只有動能、重力勢能和彈性勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)與外界沒有機械能的轉(zhuǎn) 移，系統(tǒng)內(nèi)部沒有機械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的機械能就守恒。3 .如果物體或系統(tǒng)除重力或彈力之外還有其他力做功，那么機械能就要改變。假設(shè)系統(tǒng)在初態(tài)時的動能為 Ek,勢能為Ep,在由狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中，重力或彈 力做的功為 Wi,除重力或彈力以外的其他力的功為 W2,則合外力的功為 W1+W2,物體系 在末態(tài)2時的動能為E，勢能為Ep,則據(jù)動能定理有：Wi W2 =Ek -Ek又 W1 =Ep -EpEP -EPW2 =Ek -EKW2 =(Ek Ep) -(Ek Ep)W2 二E -E也就是說，除重力或彈力之外的其他力所做的功，等于物體系統(tǒng)機械能的改變 五、板書設(shè)計機械能守恒定律久動能和勢能統(tǒng)稱為機械能2