《机械能守恒定律》教学设计
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《机械能守恒定律》教学设计
【教学目标】
（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。
【教学重点】
1.促进学生对”功是能量转化的量度”的理解.
2．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；
3．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒定律的数学表达式。
【教学难点】
1.从做功的角度理解机械能守恒的条件；
2.对守恒条件“弹簧弹力做功”和“物体系统”的理解。
3.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，弹性势能。
【教学方法】
小组实验法、分析归纳法、交流讨论法。
【教具】
细线、金属小球、直尺、铁架台
【教学过程】
一、引入新课 我们前面学习了重力势能、弹性势能和动能，其实在物体运动过程中，势能和动能可以相互转化，比如：“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”，同学们体会一下，弯弓射箭，箭是怎样得到动能的？
又比如，“飞流直下三千尺，疑似银河落九天”，水的动能又是从何而来？
那么，在动能和势能的转化过程中，存在着什么规律呢？他们的和，机械能又会怎么变化呢？这就是我们这节课要学习的《机械能守恒定律》。
二、进行新课
（一） 实验探究
让学生充分利用课桌上的器材自主设计并完成一些实验，在实验中感受动能和势能间的转化，并思考在运动过程中那种能量减少了，那种能量增加了，减少和增加的是否一样多。
为了增加实验的效果，提高学生的兴趣，激发学生的思考，提出如下建议：
1. 体验小球能否碰到自己的鼻子；
2. 在细线的中间位置用尺子挡一下，观察小球能到达的高度；
教师进行实验总结：
1.把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度，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，小球可以摆到跟出发点等高的位置，能接近自己的鼻子。
2.如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到和出发点等高的位置，但在摆回时，也能达到跟出发点相同的高度，说明细绳对小球的能量没有影响。
（二）启发思考，引导学生得出结论
教师提出问题：这些小实验中，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？
小组讨论，然后选出代表发表见解。
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；只有重力对小球做了功。
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。
请同学们猜想一下，如果有重力以外的力做正功机械能会增加还是会减少？如果有重力以外的力做负功机械能又会增加还是减少？
我们现在继续用事实说话。现在摆球在摆动，我们可以看到，它每次几乎都回到与直尺同高，机械能守恒。我现在要让它机械能不守恒，同学们注意观察摆球摆动的高度的变化。
（手中暗藏磁铁，用磁铁对摆球的吸引力做正功，摆球一次比一次摆得高）同学们看到什么变化？
（用磁铁对摆球的吸引力做负功，摆球一次比一次低）现在呢？
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。
（三） 引导学生推导机械能守恒定律
物体做自由落体运动，只有重力对物体做功,下面我们用动能定理以及重力做功和重力势能的关系，推导出物体在A处的机械能和C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推导出机械能守恒定律，让学生亲历知识的获得过程。巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难。
推导的结果为：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。
（四） 归纳结论
1.这就是机械能守恒定律内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变。
2. 机械能守恒定律的表达式：
E1=E2 2211PKPKEEEE
2222112121mvmghmvmgh △EK=-△EP1
（五）对机械能守恒定律的深入理解
1.对“物体系统”的理解
2.对“弹力”的理解
3.对守恒条件的理解
从做功角度：只有重力，弹簧弹力做功，无其他力做功（其他力做功为零）
从能量转化角度：只有动能和势能的转化，无其他能量间的转化，如（内能）
(六)应用机械能守恒定律解题的基本步骤
(1)确定研究对象，明确它的运动过程。
(2)对物体受力分析，明确各力做功情况，判断机械能是否守恒。
(3)明确初状态和末状态的机械能
(4)利用机械能守恒定律列方程求解
三、课堂巩固练习
1. 请同学们判断以下情形中，物体的机械能是否守恒？
A．下落的小球受到空气阻力的作用
B．物体以一定初速度在粗糙的水平面上滑动
C．一物体匀速上升
D．物体沿光滑斜面自由下滑
2. 把质量为m的石头从h高的山崖上以角θ向斜上方抛出，抛出时的初速度v0，求石头落地时的速度vt是多大？（不计空气阻力）
四、课堂小结（板书）
1.机械能：物体的动能和势能之和称为物体 的机械能
E=EK+EP
2.机械能守恒定律
内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变。
1. 机械能守恒定律的表达式：
E1=E2 2222112121mvmghmvmgh
4..机械能守恒的条件：从做功角度：只有重力，弹簧弹力做功，无其他力做功（其他力做功为零）
从能量转化角度：只有动能和势能的转化，无其他能量间的转化，如（内能）
五、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。
