7.8 機械能守恒定律一、教學目標（一）知識與技能1、知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。2、理解機械能守恒定律的內(nèi)容。3、在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。（二）過程與方法1、學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恒；2、初步學會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。（三）情感態(tài)度與價值觀通過能量守恒的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規(guī)律，并用來解決實際問題。二、教學重點1、理解機械能守恒定律的內(nèi)容。2、在具體問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學表達式。三、教學難點1、從能的轉(zhuǎn)化和功能關系出發(fā)理解機械能守恒的條件。2、能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能是否守恒。四、教學過程1、復習提問迪斯尼樂園的過山車情景，請問：“一輛滑車在下滑過程中，既然沒有什么動力，為什么每次總能如此準確的完成一連串有驚無險的動作呢？”知識回顧本章中我們學習了哪幾種形式的能？它們各是如何定義的？它們的大小各由什么決定？動能定理的內(nèi)容和表達式是什么？重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關系？學生回答：本章我們學習了以下幾種能：動能、重力勢能、彈性勢能。動能定理的內(nèi)容是：物體所受合外力所做的功等于物體動能的改變，即：重力所做的功和物體重力勢能之間變化的關系為： 重力做正功時，重力勢能減少，且減少的重力勢能等于重力做的功相反，重力做負功，重力勢能增加，增加的重力勢能等于克服重力所做的功。教師總結(jié)：同學們要注意動能定理中動能的變化量是末動能減去初動能，而重力做功與重力勢能改變之間關系式中初位置的重力勢能與末位置重力勢能的差。引入：動能、重力勢能、彈性勢能屬于力學范疇，統(tǒng)稱為機械能，本節(jié)課我們就來研究有關機械能的問題。2、課題引入（情景引入） 根據(jù)上海明珠線的車長設計提出問題，為什么如此設計車站？分析動、勢能的變化（分別找二位同學，并注意給學生留出思考的時間）根據(jù)情景分析完成結(jié)論： 師：從以上幾個問題的分析可以看出，在只有重力做功或彈力做功時，動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，在變化中有什么規(guī)律？猜想一下兩者之間存在著什么樣的數(shù)量關系？如果我們定義（板書）運動中任一時刻，動能和重力勢能之和叫物體具有的機械能，那么物體各個時刻的機械能總量又會是什么關系？ （說明：建立具體情景，學生有了思維的依托，在此基礎上，進行知識的正向遷移，并為學生的猜想提供了依據(jù)，激勵起學生的學習興趣和強烈求知欲教師總結(jié)猜想情況）3、講授新課（一）機械能守恒定律的推導：1、用多媒體出示兩道思考題：思考題一：如圖1所示，一個質(zhì)量為m的物體自由下落，經(jīng)過高度為h1的A點時速度為v1，下落到高度h2為的B點時速度為v2，試寫出物體在A點時的機械能和在B點時的機械能，并對這二點機械能之間的數(shù)量關系進行探究。思考題二：如圖2所示，一個質(zhì)量為m的物體做平拋運動，經(jīng)過高度為h1的A點時速度為v1，經(jīng)過高度為h2的B點時速度為v2，試寫出物體在A點時的機械能和在B點時的機械能，并對這二點機械能之間的數(shù)量關系進行探究。2、把學生分為二小組，一組做思考題一，另一組做思考題二，并進行小組賽。 3、教師對首先做完的小組進行激勵評價，并抽有代表性的解答方案進行現(xiàn)場評點。機械能守恒定律的推導過程：解：A點的機械能等于B點的機械能等于由于物體做自由落體運動和平拋運動，都是只受重力作用，且重力做正功，據(jù)動能定理得：又據(jù)重力做功與重力勢能的關系得到：（二）機械能守恒的條件：師：上邊我們通過推導得到了機械能是守恒的這一結(jié)論，下邊同學們思考：在推導中，我們是以物體做自由落體和做平拋運動為例進行的，請問：上述二種運動有什么相同和不同之處？生：相同點是在上述兩種運動中物體只受重力作用；不同之處是物體運動的路線不同，自由落體運動是直線運動，而平拋運動是曲線運動。從上述兩種運動中，你能猜想一下：機械能在什么情況下守恒？生：物體只受重力作用。學生還可能答：物體在運動中，只有重力做功，針對上述兩種答案，師生評析后總結(jié)。教師總結(jié)：通過上述分析，我們得到：在只有重力做功的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，這個結(jié)論叫機械能守恒定律。板書：機械能守恒定律條件：只有重力做功。結(jié)論：機械能的總量保持不變。補充討論：（多媒體展示討論題目）師：所謂的只有重力做功與物體只受重力有什么不同。學生：所謂的只有重力做功，包括兩種情況：第一種情況：物體只受重力，不受其他的力。第二種情況：物體除重力外還受其他的力，但其他力不做功。而物體只受重力僅包括一種情形。師：放開被壓縮的彈簧，可以把跟它接觸的小球彈出去，在這個過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？類比地，你能得到在這個過程中機械能守恒的條件嗎？學生答：在小球被彈簧彈出的過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能。類比得到：如果有彈力做功，動能和彈性勢能之和保持不變，即機械能守恒。AACC師：所謂只有彈力做功，包括哪幾種情況？學生：包括以下兩種情況：第一種情況：物體只受彈力作用，不受其他的力；第二種情況：物體除受彈力外還受其他的力，但其他的力不做功。【演示實驗】上邊我們通過推導得到了在只有重力或彈力做功的條件下，物體的機械能守恒，下邊我們來做一個實驗：介紹實驗裝置如圖所示：做法：a、把球拉到A點，然后放開，觀察小球擺動到右側(cè)時的位置和位置A間的關系。b、把球同樣拉到A點，在O點用尺子擋一下觀察小球擺動到右側(cè)時的位置，并比較該位置和釋放點A之間的關系。通過觀察到的現(xiàn)象，分析后你得到什么結(jié)論？學生總結(jié)現(xiàn)象學生甲：在做法a中，小球可以擺到跟釋放點A高度相同的C點；在做法b中，小球仍可以到達跟釋放點A高度相同的C點。學生乙：在做法a中，小球可以擺到跟釋放點A高度幾乎相同的C點，在做法b中，小球可以到達跟釋放點A點高度幾乎相同的C點。針對上述結(jié)論展開討論后得到：如果不考慮阻力作用，即物體只受到重力作用時，學生甲的結(jié)論正確；如果考慮空氣阻力作用，學生乙的結(jié)論正確。教師總結(jié)：在本實驗中，我們對空氣的阻力一般不考慮，因為阻力太小，對結(jié)果影響不大。得到結(jié)論：物體在不受任何介質(zhì)阻力，只有重力做功（只發(fā)生重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化）或只有系統(tǒng)內(nèi)部的彈力做功（只發(fā)生彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化）時,系統(tǒng)的機械能守恒。【例題】（出示如圖3所示的投影片）如圖所示，把一塊質(zhì)量是3.0kg的石頭，從20m高處的山崖上以30角、5.0ms的速度朝斜上方拋出求石頭落地時速度的大小（空氣阻力不計）師：石頭從拋出到落地機械能是否守恒？生：守恒因為只受重力 師：對于不同的拋體運動在不考慮空氣阻力時，都是只有重力做功，機械能守恒如何寫出表達式？ 生：得： 師：本題中石頭落地時速度的大小與哪些量有關系，與哪些量無關系？為什么？ 生：與石塊拋出時的高度及拋出的速度有關，由于機械能守恒，表達式?jīng)Q定了落地速度大小與質(zhì)量無關，機械能是標