7.8 机械能守恒定律
一、教学目标
1．在已经学习有关机械能概念的基础上，学习机械能守恒定律，掌握机械能守恒的条件，掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。
2．学习从功和能的角度分析、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。
二、重点、难点分析[高考资源网]
1．机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。
2．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，是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面。
3．能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。[高考资源网]
三、教学过程
引入：[师]牛顿有一句名言：
[生]“我看得远，只是因为我站在巨人的肩膀上。”
[师] 在前面我们学习的内容中，有两处可以验证这句话。是哪两处？
[生]① 是在伽利略等人研究的基础上，发现了惯性定律
② 是在开普勒等人研究的基础上，发现了万有引力定律。
[师]下面我们回顾伽利略关于力和运动关系的理想实验
[多媒体动画]把小球从a 处由静止开始释放，经过一段路程后将达到相同高处的b 点，如果降低右边曲面的倾角，把小球仍从A处由静止开始释放，经过更长的路程将达到相同高处的C点。如果使右边曲面水平，小球由于达不到原来的高度，不需要外力的推动而永远运动下去。
在研究上面这个理想实验中，同学们和伽利略一样认为，小球能达到相同的高度。那么，小球是不是能达到相同的高度呢？我们通过一个简单的实验来看一看。可以看出：小球几乎达到了相同的高度.
下面，我们来分析一下刚才的实验。我们在初中曾经学过，动能和重力势能可以相互转化，小球从A→B 的过程中，高度降低，重力势能减小，速度变大，动能增大。重力势能转化为动能，B→C的过程中，高度升高，重力势能增加，速度减小，动能减小。动能转化为重力势能，A和C 点比较，高度相同重力势能相同，速度是0，动能是0，A 和C的动能和重力势能的和，也就是机械能相同。实验表明：小球在摆动中机械能不变、是守恒的。本节课我们就来研究机械能守恒定律。
[板书] 7.8 研究机械能守恒定律
一、机械能守恒定律
现在，我们以自由落体运动为例来研究动能和重力势能相互转化的情况，证明机械能守恒定律，
如图，小球从某高处自由下落，经过任意两点A、B，设在A点速度为 V 1 ，高度为h1，在B 点速度为V2，高度为h2，
分析 1、小球做什么运动？
2、小球受几个力的作用？
3、力做不做功？
由动能定理：WG =1/2mv2 2-1/2mv12
mg(h1-h2)= 1/2mv2 2-1/2mv12
mgh1+1/2mv12=mgh2+ 1/2mv2 2
讨论：① mgh1、1/2mv12、 mgh2、1/2mv2 2意义
② mgh1+1/2mv12, mgh2+ 1/2mv2 2是什么？
③由于A，B是任意选择的，所以在整个过程中机械能守恒。[高考资源网]
下面，请同学们自己以刚才的摆球实验为例来研究动能和重力势能的转化情况，验证机械能守恒定律。
分析：①小球受几个力？
② 做不做功？
③ 小球做什么运动？
WG =1/2mv2 2-1/2mv12 mgh1+1/2mv12=mgh2+ 1/2mv2 2
我们比较以上两个模型，不同点有：
相同点有：
可以看出：机械能守恒的条件，只有重力做功
[板书] 在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。
[师]只有重力做功，是不是只受重力呢？
[学生分组讨论]
在下面的列举的生活事例中，我们看一看哪些情况机械能守恒，并说明理由。（外间空气阻力不计）
[投影片]
1、跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
[师]通过什么来进行判断
[生]匀速表示速度不变，动能不变，下落表示高度降低，重力势能减小。机械能不守恒。
[师]有没有其他判断方法
[生]匀速由于有力和重力平衡，此力要做功，机械能不守恒。
总结：[板书] 判断方法
第一从效果出发
第二从条件出发
2、姚明投出的篮球在空中运动
[师]各种抛体，由于只受重力作用，只有重力做功，机械能守恒。
3、拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升
4、小球被压缩的弹簧弹出 只有弹力做功，动能和弹性势能的发生转化，机械能守恒。
请同学们自己举一些生活中机械能守恒的事例：过山车，荡千秋
[学生分组讨论]
①机械能真的守恒吗？
② 为什么不守恒？
③怎样才能使千秋振动的幅度不变甚至越来越大？
前面我们定性的分析了机械能守恒定律的一些事例，下面我们通过一个实例来探讨应用机械能守恒定律解决问题的一般步骤。
例2、把一个小球用缰绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为θ，小球运动到最低位置时的速度是多大？
过程：[板书]
一、解题步骤
确定研究对象是否符合机械能守恒
确定零势能面
选择始末状态
代入公式解题：Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 1/2mv2=mgl(1-cosθ) v=2gl(1-cosθ)
再思考：1、球做什么运动? 2、小球在最低点所受到的拉力?
T-mg=mv2/r=2mg(1-cosθ)
T=2mg(1-cosθ)+mg
四、布置作业： 略[Ks5u.com]
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