人教版高一物理必修第二册机械能守恒定律教材分析课件

教程作用
从知识发展的线索来看，本节的教学内容是对前面几节内容的 总结，也是对学习能量守恒定律所作的铺垫。
二、知识结构
动能与势能的相互转化
A B
C
追寻守恒量 机械能守恒定律
三、核心素养
【物理观念】 【科学思维】
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。
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，理解 和运用自然规律，并用来解决实际问题。
02 说学情
一、学情分析
知识基础
机械能守恒定律说课
01 说教材
目录
CONTENTS
02 说学情 03 说教与学
04 说教学过程
01 说教材
一、教材分析
教材 分析
教程分析
《机械能守恒定律》是2019年人教版高中物理必修二第八章第 四节的教学内容。
讲述内容
教材通过多个具体实例，说明动能和势能，通过动能和势能相 互转化的关系，推出机械能守恒定律及守恒条件，实现由定性 分析到定量计算，最后得出结论。
问题环环相扣，思维步步推进
任务2：探究规律，寻找守恒条件
情境1：自由落体
情境2：腾空飞跃
情境3：倾斜赛道
（8分钟）
情境4：光滑曲面
情境5：弹力做功
情境6：小球在不同介质中下落
真空
油
h2 h1
任务2：探究规律，寻找守恒条件
情境1：自由落体 情境2：腾空飞跃 情境3：倾斜赛道 情境4：光滑曲面 情境5：弹力做功 情境6：小球在不同介质中下落

（2）他所能到达的最大离地高度为多少（场地足够高）？
（3）若从B高台开始下滑，为能到达A高台，此人下滑的最小速度为多少？
课堂练习
1.(多选)下列过程中，在不计空气阻力的情况下机械能守恒 的是( ) A.物体做自由落体运动 B.用轻绳系一小球，给小球一初速度，使小球以另一端为 圆心，在竖直面内做圆周运动，小球在做圆周运动的过程 中 C.自由下落的炸弹在空中爆炸 D.物体以一定的初速度冲上光滑的斜面
第八章 第四节 机械能守恒定律
前面我们学习了重力势能、弹性势能和动能，它们分 别有怎样的特点？与做功分别有怎样的关系？
[情境展示] 图片中展示的各种运动过程，是什么力做功？有哪些
能量参与了转化？
小孩荡秋千
瀑布
蹦极
蹦床
一、动能与势能的相互转化
1.机械能概念：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。 机械能包括动能、重力势能和弹性势能。通过做功，机 械能可以从一种形式转化为另一种形式。 2.计算公式：E=Ek+Ep 3.机械能是标量 4.具有相对性(需要设定零势能面)
二、追寻守恒量
钢球用细线悬起，请一个同学靠近将钢球拉至同学鼻子处释放， 摆回时，观察钢球所能达到的高度。将小钢球换成塑料球再做， 观察现象。
钢球所能达到的高度与初始高度基本相同， 说明什么问题？
二、追寻守恒量 DIS实验
三、机械能守恒定律
请以物体沿光滑曲面滑下为例，推导动能与势能 的相互转化是否存在某种定量的关系。
[例题2]质量为25kg的小孩坐在秋千上，小孩离栓绳子的横梁2.5m，如果秋千摆
与其当一辈子乌鸦，莫如当一次鹰。
到最高点时，绳子与竖直方向的夹角是60°，当秋千板摆到最低点时（不计空气 由静止释放到最低点，弹簧的长度也等于L(在弹性限度内)，这时A、B两球在最低点的速度分别为vA和vB，则( )

注意：弹簧的弹性势能转化为物体的动能
结论： 只有弹力做功时，系统机械能守恒（注意是系统） 得出结论：
机械能守恒的条件为系统内只有重力（或弹力）做功。
深入理解：对守恒条件的理解下列说法正确吗？ （1）只有重力（或弹力）做功意思是物体只受重力或 弹力，不受其它力 （2）只有重力（或弹力）做功意思是除重力（或弹力） 其它力都不做功
在A处固定质量为2m的小球；B处固定质量为m的小球，支
架悬挂在O点，可绕过O点与支架所在平面相垂直的固定轴
转动.开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动.在无任何
阻力的情况下，下列说法中正确的是
（ BCD ）
A.A球到达最低点时速度为零
B.A球机械能减小量等于B球机械能增加量
C.当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度
二、机械能守恒定律
探究二：动能和势能转化的过程中机械能是否守恒
（1）实验探究：
如图：一个用细线悬挂的小球从A点开始摆
动。记住它向右能够到达的最大高度。
P
然后一把直尺在P点挡住摆线，看一看这种 A
情况下小球所能到达的最大高度。
你认为这个实验说明了什么？
小球摆动过程中总能到达本来高度，好像“记得”自
己本来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不 变的，是什么呢？ 重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变
答案：重力所做的功相等，第一种情况重力势能转化 为动能，机械能守恒。第一种情况重力势能转化为动 能和内能，机械能不守恒。
拓展思考： 1、能的变化对应什么力做功。
除重力外的其它力做功等于机械能的变化
2、有其它方法判定机械能是否守恒吗？ 从能量转化角度判定
三、机械能守恒定律的应用
探究五：探究机械能守恒定律解题的解题步骤及优点

问题：自行车下坡时，随着车的
位置下降，车速将逐渐增大，从 能量的观点来看，这是为什么？
• 车的位置下降， 则车的势能减 少，动能将增 大，即自行车 的动能和势能 会相互转化。
单摆的运动
设质量为m的物体在空中做抛体运动写出物体在位置A、
B所具有的机械能：
EA=
EB=
• 证明以上两个位置 机械能的数量关系。
机械能守恒定律：
• 定义：在只有重力或弹力做功的 物体系统内，动能和势能会发生 相互转化，但机械能的总量保持 不变。
• 公式：EP1+EK1=EP2+EK2
应用：
• 小球由静止从５米高处落下，求小球落地 时的速度？不计空气阻力

复习回顾 本章学习的几种能量形式
思考：动能 和势能存在 何种关系？
重力势能
EP=mgh 弹性势能
EP=1/2 kl2 动能
EK=1/2 mv2
势能
机械能 E=EK+EP
一、动能和势能的转化
1、物体只受重力作用
例1：做自由落体运动的小球
V1
1、根据动能定理 2、根据重力做功
W
G
1 2
mv22
1 2
始态机械能等于终态机械能，即：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.
(2)转化或转移观点 ①动能(或势能)的减少量等于势能(或动能)的增加量，即：
Ek1－Ek2＝Ep2－Ep1.
②一个物体机械能的减少(或增加)量等于其他物体机械能的增
加(或减少)量，即：EA1－EA2＝EB2－EB1.
4．应用机械能守恒定律解题的步骤 (1)根据题意选取研究对象(物体或系统 )． (2)明确研究对象的运动过程，分析研 究对象在过程中的受力情况，弄清各力 做功的情况，判断机械能是否守恒． (3)恰当地选取零势能面，确定研究对 象在过程中的始态和末态的机械能． (4)根据机械能守恒定律的不同表达式 列方程，并求解结果．
一、动能和势能的转化
讨论
有其他力做功时，机械能会守恒吗？ 机械能
不守恒
思考：若钢球换成轻质球，会发生什么情况？
W总=WG+Wf
A BC
球越摆越低
EK2-EK1
EP1-EP2
EK2+EP2=EK1+EP1+Wf
E2=E1+Wf （Wf<0）
一、动能和势能的转化
势能包含 重力势能
和 弹性势能
只有重力做功 机械能守恒

《2017版指导意见》 2.1.1—2.1.4机械能守恒的内容在曲线运动之前； 2.2.2—2.2.4关于能源与可持续发展内容放在了电 场、磁场两章之后 《2018年版指导意见》又做了调整，虽然学生对于 能量的认识不够全面，但力学知识体系更加完整, 使学生学习、研究物理问题的方法上更加完善。
5
目 标 要 求
考察：功的计算方法 速度的计算方法 利用图像分析功与速度关系
15
近年高考题
（2017年）22题16分 如图所示，长l = 1 m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视 为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与 竖直方向的夹角。已知小球所带电荷量q =1.0×10-6 C，匀强电 场的场强E = 3.0×103 N/C，取重力加速度g = 10 m/s2，sin37°= 0.6，cos37°= 0.8。求： （1）小球所受电场力F的大小。 （2）小球的质量m。 （3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。
机械能守恒定律
教材分析
本章在力学中的地位
牛顿运动定律 （力与运动的关系） 力的知识 直线运动 曲线运动
万有引力与航天
运动学知识 动量 （力对时间的累积） 基础知识 基本理论 机械振动
重要应用
……
主要内容
※ 目标要求 ※ 核心素养 ※ 教材分析与教学建议
※ 课时建议
3
目 标 要 求
4
※ 功与能的关系 ※ 机械能守恒定律 ※ 能量守恒定律 能源与可持续发展
11
近年高考题
（2015年）18．（6分） “蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上， 人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。 从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析 正确的是 A．绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小 B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小 C．绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大 D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力

m A v= 10m/s h=10m
E=Ek+Ep =300J
2020/5/16
7
探究二：机械能之间的互相转化
2020/5/16
8
极 限 运 动 蹦 极
2020/5/16
9
08
奥 运 蹦 床 冠 军 何 雯 娜
2020/5/16
10
二、机械能之间可以互相转化
1、重力势能和动能之间可以互相转化
为L，最大偏角为θ。 L
小球运动到最底位
置时的速度是多大？ F
A
L·cosθ C
L Lcos
L(1 cos )
h
G
O
2020/5/16
28
L cos
解： 以最低点为零势能面
A
最高点的A机械能为 E1 mgL(1 cos )
C h
O
最低点的O机械能为
E2
1 2
mv
2
L(1 cos )
只有重力做功，机 械能守恒，得：
mgh1
1 2
mv12
mgh2
1 2
mv22
守恒式
注意零势面选取
（2）物体（或系统）减少的势能等于物 体（或系统） 增加的动能
EP减 EK增
转化式
关注初、末状态动能和 势能的变化量
2020/5/16
16
3、机械能守恒定律成立条件的理解
(1)系统内，只有重力和弹簧弹力做 功.（除重力和弹簧弹力以外的力不做 功或做功的代数和为零）
WG
1 2
mv22
1 2
mv12
由重力做功与重 力势能的关系得
WG mgh1 mgh2
由以上两式得

A.小球的机械能守恒 × B.小球和弹簧组成的系统机械能守恒 √ C.小球的动能先增大后减小 √ D.弹簧弹性势能和小球重力势能的和一直减小 × E.小球动能和弹性势能的和一直增大 √ F.小球动能和重力势能的和一直减小 √
2.如图所示,桌面高为h,质量为m的小球从离桌面高H处自由落
下,不计空气阻力,假设桌面处的重力势能为零,则小球落到
守恒条件 表达式
应用机械能守恒定律解题步骤
作业
《机械能守恒定律》固学案
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021 2:49:41 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/172021/3/172021/3/17Mar-2117-Mar-21 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/172021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
滑轮间的摩擦,原来在外力作用下系统处于静止
状态。撤去外力后,A向下、B向上运动的过程中,
下列说法正确的是( )。BC
A.A的重力势能减小,动能增加，机
械能守恒
B.B的机械能不守恒 C.A、B的总机械能守恒 D.A、B的总机械能不守恒
探究三、机械能守恒定律的应用
1、表达式：

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[思路点拨] 解答此题应注意把握以下两点： (1)机械能守恒时物体或系统的受力特点。 (2)机械能守恒时能量转化特点。
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[答案] C [解析] 图1中“蛟龙号”被吊车吊下水的过程中，钢绳的拉力对它做 负功，所以机械能不守恒，故A错误；图2中物块在F作用下沿固定光 滑斜面匀速上滑，力F做正功，物块机械能增加，故B错误；图3中物 块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的 分力与摩擦力平衡，摩擦力做负功，物块机械能减少，故C正确；图4 中撑竿跳高运动员在上升过程中撑竿的弹性势能转化为运动员的机械 能，所以运动员的机械能不守恒，故D错误。
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机械能守恒定律
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学习目标要求
核心素养和关键能力
1.了解人们追寻守恒量和建立“能量 1.物理观念：与功和机械能相关的初
”概念的漫长过程。 步能量观念。
2.知道什么是机械能，知道物体的动 2.科学思维：(1)守恒思想。
能和势能可以相互转化。 (2)能对熟悉物理情境建构物理模型。
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2．能的转化： 在伽利略的理想斜面实验中，小球的_重__力__势__能___和 ___动__能___相互转化。
人教物理能的相互转化 1．物体沿光滑斜面上升，重力对物体做____负____功，物体的速度减 小，动能___减__少___，高度增加，物体的重力势能增加。
A．若取地面为零势能面，物体在 A 点具有的机械能是12mv2＋mgH
B．若取桌面为零势能面，物体在 A 点具有的机械能是12mv2

8.成 熟 社 会 的 成熟 公民不 必刻意 选择生 活，“ 活得丰 富”与 “活得 正确” 是自然 而然形 成的结 果。 9.中 国 人 对 自 然的 态度是 亲和、 “不隔 ”的， 对用具 器皿的 制作不 单是为 了控制 自然， 满足生 存所需 ，还希 望以此 表现对 自然的 敬爱， 反映自 然所给 予的启 示。
MV
2
1 2
mv2 ) (1 2
MV02
1 2
mv02 )
机械能守恒定律
什么是机械能守恒 “动能与势能之间相互转化，转化时总的机械能保持不变”
动能与势能的动态变化，此消彼长，总量保持不变
机械能守恒定律
物体机械能守恒条件：
功能关系 机械能守恒的定义
只有重力对物体做功
机械能守恒定律
物体机械能守恒条件：
把上面各式相加，可得:
W
1 2
mv22
1 2
mv12
适用范围
Wn
1 2
mv22
1 2
mvn'2
（1）动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动
（2）既适用于恒力做功,也适用于变力做功
动能和动能定理
系统
Fx1
fx1
1 2
MV
2
1 2
MV02
fx2
1 2
mv2
1 2
mv02
Fx1
f
( x1
x2 )
(1 2
功与功率
f f
位移相对不同的参考系是不同的，一般都是以惯性参考系——地 面，研究力对物体做功的问题。
功与功率
变力做功
1、微元的思想
例1：水平拉着物块绕着半径为R的圆形操场一圈，物
块与地面动摩擦因数为μ，质量为m，则此过程中，物

（1）教学内容结构
直观感受
动能 ？
演绎推理
形成一个课题
探究功与物体速度变化的关系
控制变量法
物体质量不变时：Wv2
质量为动m力的物学体思，路在恒推力导F作用下发
生一段位移 l，速度由V1变为V2， 试功研与究物W在体合这速一度12过变m程化2v2中的12，关m力系2对。v2 物体的
定义：Ek
1 mv2 2
二、教学建议
•1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 •5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 •6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/182022/1/182022/1/181/18/2022 •7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/182022/1/18January 18, 2022 •8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/182022/1/182022/1/182022/1/18
本节内容是对本章内容的总结和扩张。
学生通过机械能的学习，容易体会到科学概念的 作用在于它是对一些自然现象的抽象与概括。能量就 是从千差万别的各种自然现象中抽象出来的概念。在 学生头脑中，已经形成了许多有关能量转化的图景， 他们也具备了从“机械能的转化和守恒”问题联想扩 展到“自然界中各种能量在转化和转换中总能量是否 会守恒”的能力。
系。

1.[2023江苏阜宁开学考]下列说法正确的是( )
C
A.被匀速向上吊起的集装箱，其机械能守恒 B.若某物体动能保持不变，则其所受合力一定为零 C.若某物体动能保持不变，则其所受合力做的功一定为零 D.被水平抛出的铅球，其机械能不断增大
2.[2022江苏溧阳期末]2022年4月16日，我国神舟十三号载人飞船在东 风着陆场平安着陆。如图所示为载人飞船在主降落伞牵引下正向地面 减速下降，此过程中飞船的机械能( )
第八章 机械能守恒定律
4 机械能守恒定律
1
教材预习·必备知识全过关
2
核心要点·能力素养全提升
3
分层作业
学习目标
学科核心素养
1.通过机械能守恒定律的学习，初步建立能 量观念、体会守恒思想。 2.会用能量观念分析具体实例中动能与势能 （包括弹性势能）之间的相互转化。 3.理解机械能守恒定律的推导过程。 4.会从做功和能量转化的角度判断机械能是 否守恒，能应用机械能守恒定律解决有关问 题，体会利用机械能守恒定律解决问题的便 利性。
弹性势能转化为两小车的动能，两小车组成的系统机械能增加，而两小车与弹簧组成 的系统机械能守恒，D正确。
对点演练1 [2022江苏常熟月考]下列说法正确的是( )
C
A.被匀速向上吊起的集装箱，其机械能守恒 B.若某物体动能保持不变，则其所受合力一定为零 C.若某物体动能保持不变，则其所受合力做的功一定为零 D.被水平抛出的铅球（忽略阻力），其机械能不断增大
物理观念:明确什么是机械能，知道在机 械能守恒的情况下重力势能与动能之间 是相互转化的，构建能量观念。 科学思维:运用动能定理推导机械能守恒 定律，体会做功在能量转化过程中的用 途。 科学探究:验证机械能守恒定律，体验验 证过程和物理学的研究方法。 科学态度与责任:树立科学观点，理解自 然规律，并用来解决实际问题。