高中物理 新人教版必修二 机械能守恒定律 第1课时 教案

第八章机械能守恒定律机械能守恒定律
教学设计
教学过程一．导入新课：
伽利略曾研究过小球在料面上的运动。

他发
现:无论斜面B比料面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？
讲授新课：
（1）追寻守恒量
【教师引导】小球能滑到与A相同高度的斜面
B的条件是没有摩擦，而没有摩擦的斜面不存在
故伽利略的斜面实验也叫理想实验。

理想实验又
叫“思想上的实验”，它源于科学实验的实践活
动，是一种更高形式的思维活动，理想实验的核
心是“可靠的事实+严密的逻辑推理”。

【教师提问】（1）在伽利略理想斜面实验中，
小球在B上某点停下时的高度与出发时高度相
同，好像“记得”自己的起始高度，怎样解释？
（2）怎样解释下坡时速度越来越大？
（3）怎样解释上坡时速度越来越小？
【小组讨论】（1）“记得”是“某个量是守恒
的”，这个量叫能量。

（2）把小球从桌面升高到起始点高度
时，小球被赋予一种形式的能量——势能，小球
释放后开始运动获得速度；到达桌面上，它在初
学生观察图片思考讨
论
学生经过老师引导，体
会伽利略理想斜面实
验
通过回顾上
节学过的知
识，激发学生
的学习兴趣，
引出本节课
题
通过联系之
前已知的知
识，思考伽利
略理想斜面
实验
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（如图），也是这样一种过程。

【教师总结】1、重力做正功，重力势能转化为动能；克服重力做功，动能转化为重力势能。

2、弹性势能也可以与动能相互转化。

3、重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。

【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（如图）。

它们都由高度为h1的地思考弹性势能可以与
动能相互转化
引导学生自
主总结理解
动能与势能
的相互转化
方下落到高度为h 2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？
【小组讨论】重力做功只跟高度差有关，与是
否受到阻力作用无关，故这两种情况下重力做的功相等，重力势能的变化也相等。

小球在真空中自由下落时：
2
1211()02
mg h h mv -=
- 小球在油中下落时：
2
1221()()02
mg f h h mv --=
- 由以上两式知，两种情况下，动能的变化不相等。

小球在真空中自由下落时，重力势能全部转化为动能；小球在油中落时，重力势能转化为动能和内能。

（3）机械能守恒定律
【教师引导】在图中，物体在某一时刻处在高
度为h 1的位置A ，这时它的速度是v 1。

经过一段时间后，物体下落到高度为h 2的另一位置B ，这时它的速度是v 2。

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22211122
W mv mv =-
了解动能与势能的相互转化的简单应用
另一方面，重力对物体做的功等于物体重力势能
的减少，即
12
W mgh mgh
=-
从以上两式可得
22
1221
11
=
22
mgh mgh mv mv
--
这就是说，重力做了多少功，就有多少重力势能
转化为动能。

把上式移项后得到
22
2211
11
=
22
mv mgh mv mgh
++
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。

【教师补充引导】对机械能守恒条件的理解
和判断
研究对象一定是系统，至少包括地球在内。

通常
我们说“小球的机械能守恒”就包括地球在内，
因为重力势能是小球和地球共有的，小球的动能
中用到的v，也是相对于地面的速度。

1、对机械能守恒条件的理解
只有重力或弹力做功，可以从以下三个方面进行
理解：
（1）物体只受重力或弹力作用。

理解机械能守恒定律
引导学生对
机械能守恒
条件的理解
和判断
1、下列说法正确的是( )
A.随着科技的发展,永动机是可以制成的
B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式
的能量,但照射到宇宙空间的能量都消失了
C.“既让马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量
守恒定律,因而是不可能的
D.有种“全自动”手表,不用上发条,也不用任
何形式的电源,却能一直走动,说明能量可以凭
空产生
答案：C
2、如图所示，在地面上以速度
v斜向上抛出质
量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海
平面．若以地面为参考平面且不计空气阻力，则
下列说法中正确的是( )
A.物体落到海平面时的重力势能为mgh
B.重力对物体做的功为mgh
C.物体在海平面上的动能为2
1
2
mv mgh
D.物体在海平面上的机械能为2
1
2
mv
答案：BCD
3、如图所示,将带有凹槽的滑块甲紧靠竖直的墙
壁放置,可视为质点的滑块乙由凹槽的正上方自
由下落,沿图中的虚线由半圆槽的切线进入滑块
甲,经过一段时间后,滑块乙从凹槽的右侧相对
凹槽以竖直向上的速度离开,如果忽略一切摩
擦。

则( )
学生练习
巩固本节知识
A.滑块乙从释放到与凹槽分离的过程中,只有重
力对滑块乙做功
B.滑块乙从凹槽的最低点一直到与凹槽分离的
过程中,滑块乙与凹槽组成的系统机械能守恒
C.滑块乙从释放到凹槽的最低点的过程中,始终
处于失重状态
D.滑块乙在整个运动过程中的机械能守恒
答案：B
4、如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两
端各拴有一杂技演员（可视为质点）。

a站在地
面，b处于高台上，此时绷紧的细绳间夹角为
60°且左侧细绳竖直。

若b从图示位置由静止开
始摆下，当b摆至最低点时，a刚好对地面无压
力。

不考虑空气阻力，则a与b的质量之比为
（）
A.1：1
B.2：1
C.3：1
D.4：1
答案：B
5、如图所示,小球套在竖直平面内光滑的细圆环
上,环上,A C点与环心O等高,B点为环的最低
学生练习
巩固本节知识
点D点为环的最高点,小球与轻弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在OC的中点'
O上。

已知弹簧的原长等于圆环的半径。

将小球由A点由静止释放,忽略空气阻力,在小球沿细圆环下滑过程中,下列说法正确的是( )
A.小球下滑到B点时小球的动能最大
B.当小球下滑到BC之间某点时小球的机械能最大
C.小球最多能滑到C点
D.小球可能滑到CD之间某点
答案：BC
6、如图所示,质量均为m的小球,A B用长为L的细线相连,放在高为h的光滑水平桌面上(2),
L h A
球刚好在桌边。

若由静止释放两球,且,A B两球落地后均不再弹起,则下列说法正确的是( )
A.A球落地前的加速度为
2
g
B.B球到达桌边的速度为2gh 学生练习
巩固本节知识。