【新教材精创】8.4 机械能守恒定律 教学设计（2）-人教版高中物理必修第二册.docx

1、第八章 机械能守恒定律8.4 机械能守恒定律教材通过多个具体实例，说明势能和动能，先猜测动能和势能的相互转化的关系，引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时 的优越性。【物理观念】树立能量观念，能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化的关系，掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。【科学思维】理解机械能守恒定律的推导过程，学会研究物理的科学方法【科学探究】通过实验及物理现象增加学生对物理知识规律的求知热情。领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。【科学态度与责任】通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，

2、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、机械能是否守恒的判断2、机械能守恒的基本应用PPT【新课导入】伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现：无论斜面 B 比斜面 A 陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为 0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？【新课讲授】一、追寻守恒量如果不采用能量的概念，我们也可以利用以前的语言来描述伽利略的

3、斜面实验。我们可以说，为了把小球从桌面提高到斜面上的某个位置，伽利略施加了与重力相反的力 ；当他释放小球时，重力使小球滚下斜面 A ；在斜面的底部，小球由于惯性而滚上斜面 B。但是，这样的描述不能直接表达一个最重要的事实 ：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于它开始运动时的高度，不会更高一点，也不会更低一点。这说明某种“东西”在小球运动的过程中是不变的。能量概念的引入是科学前辈们追寻守恒量的一个重要事例。二、动能与势能的相互转化不仅重力势能可以与动能相互转化，弹性势能也可以与动能相互转化。例如，被压缩的弹簧具有弹性势能，当弹簧恢复原来形状时，就把跟它接触的物体弹出去。这一过程

4、中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体得到一定的速度，动能增加。再如，运动员从跳板上弹起的过程中，跳板的弹性势能转化为运动员的动能，也是这样一种过程。【思考与讨论】一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落。它们都由高度为 h1 的地方下落到高度为 h2 的地方。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能？三、机械能守恒定律我们讨论物体沿光滑曲面滑下的情形。这种情形下，物体受到重力和曲面支持力的作用，因为支持力方向与运动方向垂直，支持力不做功，所以，只有重力做功。在图 8.4-3 中，物体在某

5、一时刻处在高度为 h1 的位置A，这时它的速度是 v1。经过一段时间后，物体下落到高度为 h2 的另一位置 B，这时它的速度是 v2 。用 W 表示这一过程中重力做的功。从动能定理知道，重力对物体做的功等于物体动能的增加，即等式左边为物体末状态动能与势能之和，等式右边为物体初状态动能与势能之和。可见，在只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。机械能守恒定律在只有重力（或弹力）做功的情形下，物体的动能和重力（弹性）势能发生相互转化，而总的机械能保持不变。【例题】把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为 l，最大偏角为 。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？【分析】 在阻力可以忽略的情况下，小球摆动过程中受重力和细线的拉力。细线的拉力与小球的运动方向垂直，不做功，所以这个过程中只有重力做功，机械能守恒。小球在最高点只有重力势能，动能为 0，计算小球在最高点和最低点重力势能的差值，根据机械能守恒定律就能得出它在最低点的动能，从而算出它在最低点的速度。学生之前学习了动能定理，学生基本掌握了合外力做功对动能的影响，又通过之前的学习知道了重力做功和重力势能的转换和弹力做功和弹性势能的转换，为机械能守恒定律做了铺垫，但学生对机械能是否守恒的判断仍有疑惑，须着重解决。