课外读物名师教学视频（文字实录）

7.8 机械能守恒定律

教材分析

机械能守恒定律是本章的重点内容，本节知识点包括动能和重力势能的转化、机械能的概念、机械能守恒定律的探究、机械能守恒定律的内容和适用条件，其中机械能守恒定律的探究和理解是本节课教学的重点。本节教材内容首先以学生熟悉的单摆，引导学生体验动能和势能之间是可以相互转化的，然后通过实验和理论探究两者转化时遵循的规律，最后应用规律解释和解决生活中的实际问题。本节知识是前面知识的深化与提升，也为学生深入理解能量守恒定律做铺垫，为学生建立守恒的思想、以该思想去认识世界奠定基础。

学情分析

通过前几节课内容的学习，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化, 弹簧的弹力做功将使弹性势能发生变化, 合外力做功将引起物体动能的变化，使学生从生活中的一些定性的感受中逐渐找到了定量方面的联系, 对功能关系的认识加深了,萌发了继续探究的兴趣，那么，在动能和势能都参与转化的过程中，情况又将如何呢? 这是学生急待解决的问题，机械能守恒定律的建立已经到了“水到渠成”的时候了。

教学方法

情景创设法、分析归纳法、探究与交流讨论法。

教学目标

1. 知识与技能

(1) 知道机械能的各种形式, 能够分析物体的动能和势能之间的相互转化问题 (2) 理解机械能守恒定律的内容和守恒的条件 (3) 学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法

(4)学会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题

2. 过程与方法

(1) 在机械能守恒定律的探究中, 经历科学探索的过程, 感受理想化是探究物理规律的一种重要手段 (2) 运用能量转化和守恒的观点来解释物理现象、分析生活中的实际问题 3. 情感、态度与价值观

树立科学的观点, 感受物理中守恒思想的意义 教学重点

学习推导机械能守恒定律，理解机械能守恒定律的含义，明确机械能守恒定律的条件，并运用机械能守恒定律解决实际问题

教学难点

理解机械能守恒定律的内容及条件，进一步分析物体系统内所具有的机械能，判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒

教学过程

一

创设情景

引入新课 1、播放视频:(滑雪，撑杆跳，过山车，蹦极视频) 学生活动:分析各个物体在运动过程中势能与动能的转化情况

导入:机械能

二 理论探究规律，找出机械能守恒的条件

类型１

研究重力做功的情况

例1一质量为ｍ

的物体做自由落体运动，途径Ａ、Ｂ

两点时速度分别为ｖ１和ｖ２，Ａ、Ｂ

两点离地面的高度分别为ｈ１和ｈ２，如图1所示。

例2一质量为ｍ

的小球从光滑斜面上某点由静止释放向下加速运动，途径Ａ、Ｂ

两点时速度分别为ｖ１和ｖ２，Ａ、Ｂ

两点离地面的高度分别为ｈ１和ｈ２，如图2所示。

例3用恒力Ｆ

拉着质量为ｍ的物体沿粗糙斜面上滑，途径Ａ、Ｂ

两点时速度分别为ｖ１和ｖ２，Ａ、Ｂ两点离地面的高度分别为ｈ１和ｈ２，如图3所示。

图１

图２

图３

①

请学生分别画出３种实例中物体的受力图；

②

请学生分别研究３种实例中物体从Ａ

到Ｂ

运动过程中合力做功与动能变化的关系；

（设计说明：突出学生主体地位，不仅能提高学生的逻辑推理能力，而且也能使学生体会到成功的乐趣。）

教师活动：指定三名学生到黑板上推导机械能守恒定律，把学生分成三组，教师巡视，及时知道学生可能遇到的困难。点评学生的推导过程。

112mv2mv12

221122对于例２，从Ａ→Ｂ

的过程中：WGEK

WGmv2mv1

221122对于例３，从Ａ→Ｂ

的过程中：

WGWFWfmv2mv1

22对于例１，从Ａ→Ｂ

的过程中：WGEK

WG教师活动：对于例１，请从表达式入手说明物体在从Ａ

到Ｂ

运动过程中的机械能是否发生变化，为什么？

学生活动：公式变形可得mgh1mgh2112mv2mv12 ①

221212移项后可得mgh1mv1mgh2mv2 ②

22教师活动：引导学生讨论①式的含义是什么？ ②式的含义又是什么？

在表达式①中左边是物体动能的增量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减少多少，同时物体的动能就增加多少。在表达式②中，左边是物体在末位置时的机械能，右边是物体在初位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和即总的机械能保持不变。（该观点从表象上来理解机械能守恒定律）

师生活动：根据公式ＷＧ＝ΔＥｋ，左边为重力势能的减少量，右边为动能的增量，变形为－ΔＥｐ＝ΔＥｋ

ΔＥｐ＋ΔＥｋ＝０

ΔＥ＝０（该观点是从原因上来理解机械能守恒定律）

教师活动：

让学生相互讨论一下，根据刚才这几种情况呈现的特点，用自己的语言来归纳物体在运动过程中要想机械能守恒，必须满足什么条件？（这里要给学生充分的讨论时间）

学生讨论分析：[来源:学科网ZXXK]

①在只受重力作用的情形下；

②在只有重力做功的情形下；

③除重力外物体还受到其他力作用，但其他力对物体所做的总功一直为零；

总结归纳：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，而总的机械能保持不变。

（设计说明：鼓励引导学生对只有重力做功时机械能守恒定律的条件和内容进行分析归纳，培养学生表述问题的严谨性和科学性。）

类型2 研究弹力做功的情况

演示实验1: 小钢球做的往复运动( 图5 所示) 学生观察现象。

问题1: 这个实验中, 小球能否回到原来的位置? 是什么能量之间的转化? 转化有什么规律? （学生观察、思考、讨论）

师生总结: 在只有弹簧弹力做功的情况下, 物体的动能与势能可以相互转化, 物体的机械能总量不变。

演示实验2: 小钢球在竖直方向运动的实验( 图6 所示) 。

问题2: 这个实验中, 小球能否回到原来的位置? 是什么能之间的转化? 转

化有什么规律? （学生观察、思考、讨论）

师生总结: 在只有重力或弹簧弹力做功的情况下, 动能和势能可以相互转化, 总的机械能保持不变. 这就是机械能守恒定律。

（设计说明：

通过实验、理论分析，逐层递进得出机械能守恒的条件，培养学生的观察、分析能力。）

板书: (1) 机械能守恒定律的内容: 在只有重力或弹力做功的情况下, 动能与势能可以互相转化, 而总的机械能保持不变。

(2) 定律的表达式: E1=E2

或Ek2+Ep2= Ek1+Ep1 (3) 定律成立条件: 只有重力或弹力做功. 四 反馈练习,案例分析

例1、说一说：下列哪些情况机械能是守恒的？ 1. 抛出的手榴弹的运动

2. 细绳拴着小球在水平面内做匀速圆周运动

3. 手拉着一物体沿斜面匀速上滑

4. 套在光滑圆环上的小球在竖直面内做圆周运动

5. 起重机吊起一物体

6. 自由下落的小球压缩弹簧后又被弹回

7. 弹簧下吊一小球上下振动

8. 蹦极

9. 关闭了动力的过山车的运动

（设计说明：通过上例具体问题，巩固对机械能守恒条件的理解和掌握。）

例2、把一个小球用细绳悬挂起来, 就成为一个摆( 如图8 所示) , 摆长为L , 最大偏角为α. 如果阻力可以忽略, 小球运动到最低位置时的速度有多大? 分析：

1、小球受几个力，做功情况怎样？

2、小球运动过程中机械能守恒吗？

3、选取什么方法求解，能用前面学过的牛顿运动定律和运动学公式求解吗？

4、列公式求解前要注意什么？

（设计说明：利用案例回扣前面的实验，使学生真正从感性认识上升到理性认识，消

除学生对探究结果的顾虑。）

五

课堂小结, 布置作业