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1、机械能守恒定律一、教学目标1、知识与技能 、掌握机械能守恒定律 初步学会利用机械能守恒定律解题2、过程与方法 、学会分析物体机械能守恒的运动过程的基本方法 、掌握应用机械能守恒定律的条件分析和解决问题的基本方法。3、情感态度和价值观 、培养科学的探究方法 、培养从机械能的角度分析、处理问题的方法，提高运用所学知识综合分析、 解决问题的能力。 、养成物理学习与科学实验的良好习惯。二、重点、难点分析1、本节教学的重点是掌握物体机械能守恒的条件；2、本节学习的难点是正确选用机械能守恒定律解决问题三、教学用具1、自由落体小球；2、单摆；3、翻滚过山车；4、DIS （学生实验仪器）。四、主要教学过程1、
2、引入新课物体由于运动而具有动能，物体由于举高而具有重力势能，物体由于弹性形变而 具有弹性势能。物体的动能和势能的总和叫就机械能，在初中学习时我们就了解 到，在一定条件下，物体的动能与势能（包括重力势能和弹性势能）可以相互转化， 下面我们观察分析演示实验中物体动能与势能转化的情况。演示实验 依次演示自由落体、竖直上抛、单摆，翻滚过山车,让学生注意观察 物体运动中动能、势能的变化情况。通过观察演示实验，学生回答物体运动中动能、势能变化情况。教师总结：物体运动过程中，随动能增大，物体的势能减小；反之，随动能减小， 物体的势能增大。提出问题：上述运动过程中，物体的机械能是否变化呢？这是我们本节要学习的
3、 主要内容。2、教学过程设计 在观察演示实验的基础上，我们通过实验来定量分析物体动能与势能相互转化的 关系。（1）仪器介绍：（DIS和机械能守恒实验器）（ 2）实验内容：实验一 将标尺盘安装在铁架台上（将螺丝旋紧） 将摆锤释放器固定在 A 位置 释放物体，同时观察物体到达另一侧的高度 将定位挡片固定在铁架台P处，再将物体从A处释放，观察物体到达另一侧的 高度 将定位挡片固定在Q、R处重复步骤实验结论：物体释放后将达到等高处。说明在摆动过程中的两侧物体的机械能相 等。实验二 将标尺盘和定位档片卸下 连接光电门和数据采集器到计算机 将摆锤释放器固定在 A 位置保持不变 将光电门固定在 D 位置 打
4、开DIS6.0实验软件选取机械能守恒软件 点击软件中开始记录后释放摆锤，软件将会自动记录到达D处的速度 将光电门固定在B处和C处，重复步骤 点击软件中的数据计算 实验结论：在误差允许的范围内这四个位置的机械能相同 我们通过数据研究和物理学的推理（第一个实验的内容）可知在摆锤摆下时各处 的机械能都是相同的。总结：在只有重力做功的情况下，物体动能和重力势能可以相互转化，而机械 能总量保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律数学函数表达式：EK1+ Epl11=Eg+或一mV 2 + mgh = mV 2 + mghK2 P2 2 1 1 2 2提出问题：学习机械能守恒定律，要能应用它分析、解决问题。下
5、面我们通过具 体问题的分析来学习机械能守恒定律的应用。在具体问题分析过程中，一方面要 学习应用机械能守恒定律解决问题的方法，另一方面通过问题分析加深对机械能 守恒定律的理解与认识。3、判断下列物体在运动过程中机械能是否守恒 跳伞运动员带着张开的伞在空中匀速下降 不计阻力，将标枪和铁饼斜向上抛出后的运动过程 绳的一端固定，设法使金属小球在竖直面内做圆周运动 物体沿光滑曲面滑下 物体在拉力作用下沿光滑斜面匀速上滑 4机械能守恒定律的应用 例题一：在国际足球比赛中有一名运动员在距离球门 25 米远处开出前场任意球， 该球质量440g，球以16m/s的初速度快速飞向球门，该球贴着球门下沿飞入球 门，球
6、门高度为H=2.44m，求：该球位于球门下沿时的动能？（不计空气阻力作 用，球可看作质点， g=10m/s2） 分析：足球在飞行过程中机械能守恒，选取地面为零势能面，初末状态的动能和 势能分别为Ek1=56.32J, Ep1 = 0，Ep2 =10.736J, EK2= ?根据机械能守恒定律： Eki+ EP1 = Ek2+ Ep2,解得：Ek2=45.584J解题步骤： 应用机械能守恒定律时，应明确研究对象在运动过程中机械能是否守恒。 选取研究过程的零势能面。 明确初、末状态小球所具有动能和势能的表达式。 利用机械能守恒求解。说明：本题重点学会解题的步骤和计算的基本方法例题二：小球沿光滑的斜
7、轨道由静止开始滑下，并进入在竖直平面内的离心轨道 运动，如图所示，为保持小球能够通过离心轨道最高点而不落下来，求小球至少 应从多高处开始滑下？已知离心圆轨道半径为R,不计各 处摩擦。分析：小球下滑时只有重力做功，取离心轨道最低点所在 平面为零势面，开始时小球具有的机械能E =mgh。通过 离心轨道最高点时，小球速度为v,此时小球的机械能11E =一 mV2 + mg2R，根据机械能守恒E1=E2， mgh = mV2 + 2mgR，小球能通2 2 1 2 2过最高点的临界条件为，轨道弹力为零，重力提供向心力，所以：mg=mV2/R,11由此式可得出：-mV2 = -mgR，代入机械能守恒方程解
8、的h=2.5R，小球至少 22从h=2.5R的高度滑下才能在离心轨道上做完整的圆周运动。说明：在中学阶段，由于数学工具的限制，我们无法应用牛顿运动定律解决小球 在圆轨道内的运动。但应用机械能守恒定律，可以很简单地解决这类问题。练习1、长L = 40cm的细绳上端固定，下端系一个质量m=100g的小球。将小球 拉起至细绳与竖直方向成60角的位置，然后无初速释放。不计各处阻力，求小球通过最低点时，小球的速度多大？ (g =10m/s2)分析：小球运动过程中，重力势能的变化量 E =-mgh = -mgLp - 、一(l-cos60 )，此过程中动能的变化量为AE = - mV2，根据机械能守恒可得
9、厶 K2-E =- E ；所以：mgL(1-cos60 )= mV2，解得 V=2m/sK P 2练习2、在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力， 取g=10m/s2,求小球落地速度大小。分析：小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒条件，可以用机 械能守恒定律求解；取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能E =mgh，- - p1动能E二- mV2，落地时小球的动能为E二-mV2，势能为E =0；根据机械 K- 2 0K 2 2 P2能守恒定律，E=E2可得：，落地时小球的速度大小为V=25m/s五、小结 1在只有重力做功的过程中，物体的机械能守恒。通过例题分析要加深对机械 能守恒定律的理解。2应用机械能守恒定律解决问题时，应首先分析物体运动过程中是否满足机械 能守恒条件，其次要正确选择所研究的物理过程，正确写出初、末状态物体的机 械能表达式。3应用机械能守恒定律的观点分析处理的问题往往具有一定的综合性，例如与 圆周运动结合，要注意将所学知识融汇贯通，综合应用，提高综合运用知识解决 问题的能力。六：作业：物理练习部分45页A组(3、5、6、8) B组(9)
