人教版高中物理必修二 7.8 机械能守恒定律 教案

7.8 机械能守恒定律

【教学目标】

知识与技能

1、理解机械能守恒定律的内容，能够判断一个物理过程中机械能是否守恒； 2、知道机械能守恒定律的两种表达式，会用机械能守恒定律进行解题；

3、能够总结利用牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律解题的优劣；

4、能够发现一些有意思的结论，并且总结出利用机械能守恒定律解题的基本思路。

过程与方法

1、通过对机械能守恒定律的应用，总结归纳物理规律的科学探究方法； 2、经历总结机械能守恒定律的应用思路，体会总结归纳的思想方法； 3、通过解题过程的完善，体会合理分析解题的思想方法。

情感态度与价值观

1、 通过利用对联引入，提高学习的兴趣，激发学习热情； 2、 通过惊险实验，激发学生学习积极性，体会科学无穷魅力； 3、 通过要求学生上台展示，提高学生解题积极性和学习乐趣； 4、 通过分组评价，激发学生的竞争意识和团结合作精神。

【教学重点难点】

教学重点

1、理解机械能守恒定律的内容；

2、在具体问题中能判定是否机械能守恒，并能列出定律的数学表达式。

教学难点

1、从能的转化和功能关系出发，理解机械能守恒的条件； 2、能正确判断所研究上的对象在运动过程中是否机械能守恒； 3、能熟练的运用机械能守恒定律解题，合理的确定零势能面。

【教具准备】

单摆，实物投影仪，多媒体课件

【教学过程】

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教师活动 新课引入 先看一副对联“海水朝朝朝朝朝朝朝落，浮云长长长长长长长消。” 最普遍的读法：“海水潮，朝朝潮，朝潮朝落；浮云长，常总而言之它体现了我们大自然包含的无穷能量，大家有兴趣可以继续探索其它读法。 学生活动 设计意图 学生踊跃分析，举手发言，尝试读法。 常长，常长常消”但是也不尽然必须如此读，学生认真回忆，总结。 提高学生学习的兴趣，顺便引出本节课的意图（5分钟） 活动一：各小组组长检查本小组的任务完成知识回顾 那么在上节课我们已经简单介绍了机械能守恒定律，并且安排给了大家学习任务。那么现在先给大家五分钟的时间，请每个学习小组的两位小组长查看一些本组任务的完成情况，并且选好讲解代表。 第一组的任务是回顾机械能守恒定律，大家要完成的任务是： 1、 机械能守恒定律的内容： 2、机械能守恒定律成立的条件： 3、机械能守恒定律的两个表达式： 第一类问题 第二组同学的任务是完成抛体问题里面的相关问题，注意，本节例题中重力加速度全部取g?10m/s。 尝试用不同方法进行求解： 【例题1】一个人站在距离地面将质量为夹角为, 高处，的速度的石块以高处，的速度2情况，并解答学生的疑问； 活动二：第一组学生上台展示结论，小组长评价本组表现 a） 机械能守恒定律——在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 b） 机械能守恒定律成立的条件是只有重力或者弹力做功：可能是只受重力或弹力，也可能还受到了其它力的作用，只是其它力不做功。 c） 帮助学生复习上节课所学，提高学生总结能力（3分钟） E?EE?EK2K1K1P1?EP1?EP2?EK2?EP2 提高学生解题能力，增强解题信心，培养学生观察总结的能力（8分钟） 1、 在只有重力做功的前提学生展示答案，小组长评价本组表现 三道题目其实可以看做一道题目，但是利用牛顿运动定律解题比较复杂。 法一：动能定理 解：全过程只有重力在做功，由动能定理 斜向上抛出，石块初速度方向与水平方向的112W?mgh?mv2?mv0222化简：2gh=v2?v02?v?2gh?v0?20m/s若不计空气阻力，请求解石块落地时的速度。 【例题2】一个人站在距离地面将质量为的石块以法二：机械能守恒定律 解：以地面为零势能面，则有 2

斜向上抛出，石块初速度方向与水平方向的

夹角为, 高处，的速度 若不计空气阻力，请求解石块落地时的速度。 【例题3】一个人站在距离地面将质量为的石块以EP1?mghEP2?0112Ek2?mv2Ek1?mv022由机械能守恒定律 抛出，石块的初速度方向不知,若不计空气阻力，请求解石块落地时的速度。 【总结】 在只有重力做功的前提下，抛出一个物体，只要 和 一定，那么 一定相同。 第二类问题 接下来我们看下第三组关于摆球问题的求解 【例题4】如图所示，长为端固定，下端系一质量小球拉起至与竖直方向成最低点时的动能。 ////////// 【课后练习一】如图所示，一长的细绳一端固定，一端系一小球，可以使小球在竖直平面内做圆周运动，将小球拉到如图示与竖直方向成角的地方，需要给小球多大的初速度，才能使小球刚好通过最高点在竖直平面内做圆周运动。（运动过程中忽略阻力） 的细绳上的小球，将角的位置，然后1212mv?mgh?mv0222?v?2gh?v0?20m/s下，抛出一个物体，只要初速度和高度一定，那么末速度或末动能就一定。 2、 只受重力，物体机械能守恒 学好生展示答案，小组长评价本组表现 【分析】首先判断，是否机械能守恒，小球受到重力和绳子的拉力，拉力不做功，只有重力在做功，故机械能守恒。 解：以最低点所在平面为零势能面，则有 无初速度释放，不计各处阻力，求小球通过EP1?mgh?mgl(1?cos37)Ek1?0EP2?01Ek2?mv22由机械能守恒定律 【分析】整个运动过程只有重力在做功，所以满足机械能守恒定律，小球刚好通过最高点，则最高点重力做向心力。 解：取小球开始运动位置所在平面为零势能面，则有 12mv?mgl(1?cos37)21Ek?mv2?0.2J2EP2?mgh?mgl(1?cos60) 121Ek2?mv2Ek1?mv02 2 EP1?0mv2最高点时有 ?mgl 121Ek2?mv?mgl22 由机械能守恒 提高学生解题能力，增强解题信心，培养学生观察总结的能力（8分钟） 1、在只有重力做功的情况下，物体的高度差与初末速度之间的关系： 22gh?v2?v0 根据情况而定 （5分钟时间机动练习） 2、物体除重力外，也受到其它力，但是其它力不做功。

1212mv?mgl(1?cos60)?mv0223 gl?210m/sv0?2

【总结】 在只有重力做功的情况下，物体的高度差与初末速度之间的关系： 第三类 我们最后一组同学的问题有点复杂，我们看下他们能否通过挑战 【例5】如右图所示，在一粗糙水平面底端有一质量为m小球，现给小球施加一个沿斜已知斜面高为H，斜面长为L，小球到达最高点速度为vt，试求小球的初速度v0 【课后练习二】一质量为的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖直的圆环上的B点，弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径，弹簧的原长，如图所示，若小球从图中所示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性是能 【总结】 我们最后一组同学还有一个任务就是通过类

学生展示答案，小组长评价本组表现 【分析】小球受到重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的共同作用，支持力不做功，摩擦力和拉力合力为零，故只有重力在做功，解：以地面为零势能面，则有 面向上的力F，使得它刚好可以平衡摩擦力，机械能守恒 EP1?0Ep2?mgHEk1?由机械能守恒可得 12mv021Ek2?mvt22提高学生解题能力，增强解题信心，培养学生观察总结的能力（8分钟） 物体除了重力之外也受到了其它力，其它力也做了功，但是其它力所做的合功为零。 F 1212mvt?mgH?mv022?v0?vt2?2gH【分析】此题中小球受到了重力，弹簧的弹力，圆环的支持力三个力，其中支持力不做功，所以整个系统内只有弹力和重力在做功，系统机械能守恒。 解：以最低点所在平面为零势能面，则有 B ，取重力加速度 的大小。 A 求小球到C点时的速度R O EP1?mgh?mgR(1?cos60)EP2?E?0.6J1EK2?mv2EK1?02 由机械能守恒定律可得 C 利用机械能守恒定理解题的一般思路 1mgR(1?cos60)?0.6?mv22?v?3m/s4

比利用动能定理求解的基本思路，找出利用机械能守恒定理解题的基本思路 1、 确定研究对象，明确运动过程； 2、 对物体进行受力分析，并分析各个力的做功情况； 3、 确定初末状态的动能； 4、 列出动能定理的表达式； 5、 根据情况辅以其它方程求解。 活动 思考如下问题 体操运动蹦床中的运动员是怎么实现越蹦越高的，在过程中涉及到了哪些能量的转化？是否机械能守恒，在运动高度稳定之后是否可以认为机械能守恒呢？如果可以，需要满足什么条件？ 小结 利用机械能守恒定理解题的一般思路 1、 确定研究对象，明确运动过程； 1、 确定研究对象，明确运动过程； 2、 对物体进行受力分析，并判断是否只有重力或弹力做功，即机械能是否守恒； 3、 若机械能守恒，则选取零势能面，找出初末状态的动能和势能； 4、 根据机械能守恒定律列出表达式； 5、 根据情况辅以其它方程求解。 学生激烈讨论，不断完善结论 巩固学生所学，提高学生学习兴趣（6分钟） 学生认真听讲，总结回忆 2、 对物体进行受力分析，并判断是否只有使用机械能守恒定律的条件 1、只受重力； 重力或弹力做功，即机械能是否守恒； 2、除了重力之外，还受到其力，但是其他3、 若机械能守恒，则选取零势能面，找出力不做功； 初末状态的动能和势能； 3、除了重力做功外，其它力也做功，但是4、 根据机械能守恒定律列出表达式； 他力做的功为零。 5、 根据情况辅以其它方程求解。 总结所学（2分钟） 【板书设计】

7.8机械能守恒定律 一、利用机械能守恒定理解题的一般思路 二、使用机械能守恒定律的 1、 确定研究对象，明确运动过程； 条件 2、 对物体进行受力分析，并判断是否只有重力 1、只受重力； 或弹力做功，即机械能是否守恒； 2、除了重力之外，还受到其 3、 若机械能守恒，则选取零势能面，找出初末 力，但是其他力不做功； 状态的动能和势能； 3、除了重力做功外，其它力 4、 根据机械能守恒定律列出表达式； 也做功，但是他力做的功为 5、 根据情况辅以其它方程求解。 零。 作业:P78页第4题，P80页第2题。

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