高中物理教案

高三物理教案：《機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)。

古人云，工欲善其事，必先利其器。高中教師要準(zhǔn)備好教案為之后的教學(xué)做準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，幫助高中教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。那么如何寫好我們的高中教案呢？下面是小編幫大家編輯的《高三物理教案：《機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)》，僅供您在工作和學(xué)習(xí)中參考。

第一節(jié) 追尋守恒量

1、費(fèi)因曼的開場白

2、前人關(guān)于運(yùn)動的思辨——追尋守恒量

地上物體運(yùn)動的變慢——天體運(yùn)動的永恒——運(yùn)動守恒的思想萌芽——笛卡爾的上帝假設(shè)——尋找合適的描述運(yùn)動多少的物理量

3、近代物理關(guān)于運(yùn)動多少描述的追尋

（1）伽利略雙斜面實(shí)驗(yàn)的隱含的事實(shí)

（2）笛卡爾碰撞實(shí)驗(yàn)：第一個(gè)合適的描述運(yùn)動的物理量——mv

（3）萊布尼茲對豎直拋體運(yùn)動的分析：活力與死力及其轉(zhuǎn)化和守恒，mv2，對伽利略實(shí)驗(yàn)的解釋

（4）惠更斯碰撞實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)：mv守恒，mv、mv2均守恒（彈性碰撞）

4、追尋守恒量——?jiǎng)恿縨v、能量、角動量、宇稱等

5、能量及其變化的量度

（1）實(shí)驗(yàn)探索：基于守恒思想，分析實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而得出能量的表達(dá)式以及能量轉(zhuǎn)化與守恒的結(jié)果

【例1】自由落體運(yùn)動：v2=2gh，v2與2gh的相互轉(zhuǎn)化與守恒

【例2】碰撞實(shí)驗(yàn)——質(zhì)量大的、質(zhì)量小的兩個(gè)小球，以相同速度碰撞同一個(gè)小球：能量與質(zhì)量有關(guān)；對自由落體運(yùn)動的反思：mv2與2mgh的相互轉(zhuǎn)化與守恒，活力mv2、死力2mgh

（2）理論分析：分析一系列守恒現(xiàn)象中，與能量轉(zhuǎn)化相關(guān)的現(xiàn)象，從而找到能量變化的量度，進(jìn)而找到能量的量度

【例】科里奧利的思考

6、各種能量及其之間的轉(zhuǎn)化與守恒

第二節(jié) 功與功率（一）

1、科里奧利的思考[來源:Z+xx+k.Com]

（1）換一個(gè)角度思考問題：力對空間的積累——能量變化

2、功的概念

（1）功的定義

①功是能量變化（轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化）的量度[來源:學(xué)+科+網(wǎng)]

②定義式：W=△E

*單位

（2）功的決定因素

①兩個(gè)決定因素：力，物體在力的方向上的位移

②決定式：W=Flcosα

3、對W=Flcosα的理解

（1）F——恒力

（2）l——“力直接作用在其上時(shí)”、“力直接作用在其上的物體”、“對地的”位移

【例】踢球、杠桿與動滑輪、滑塊滑板運(yùn)動 （引體向上、原地蹲立、跑步等）

第三節(jié) 功與功率（二）

1、做功有快慢之別

【例】[來源:Zxxk.Com]

2、功率

（1）定義：描述做功的快慢

（2）定義式：P=W/△t

（3）理解：①實(shí)質(zhì)是描述的能量變化的快慢：P=W/△t=△E/△t

②平均功率與瞬時(shí)功率

3、功率的決定式：P=Fvcosθ

（1）推導(dǎo)：

（2）理解：P=F·vF=Fv·v

【例】分解實(shí)例

4、功率與生活：（1）額定功率與實(shí)際功率，（2）機(jī)車的功率與牽引力、速率的關(guān)系

第四節(jié) 動能與動能定理

1、描述運(yùn)動的合適物理量的追尋，與科里奧利、拉格朗日的判決

2、動能【W(wǎng)Ww.ZY185.cOm 范文資源網(wǎng)】

（1）定義式：

*單位

（2）理解：狀態(tài)量、標(biāo)量、相對性

3、動能定理：W總=△Ek

（1）理解1：總功為正，動能增加（其他能量的減少）；總功為負(fù)，動能減少（其他能量的增加）

（2）理解2：一個(gè)過程，兩個(gè)狀態(tài)

3、動能定理的應(yīng)用

第五節(jié) 勢能與勢能定理（一）

——重力勢能

1、歷史的回顧：死力、潛能、位能與勢能

2、重力勢能表達(dá)式的探究一：能量守恒與EpG=mgh

【例】自由落體運(yùn)動、沿斜面的自由下滑運(yùn)動

→

3、重力勢能表達(dá)式的探究二：功能關(guān)系

（1）重力做功與重力勢能：WG=mg△h=mgh1-mgh2

（2）重力做功的特點(diǎn)與重力勢能

①重力做功與路徑無關(guān)——保守力

②勢能概念與保守力做功

4、重力勢能：EpG=mgh

（1）相對性與變化的絕對性

（2）系統(tǒng)性

第六節(jié) 勢能與勢能定理（二）

——彈性勢能

1、彈性勢能概念的提出——彈性現(xiàn)象中動能的變化

2、彈性勢能的表達(dá)式

（1）猜測：影響彈性勢能大小的因素——形變量、勁度系數(shù)、質(zhì)量、長度等

（2）彈性勢能表達(dá)式的探究（一）：實(shí)驗(yàn)探究——基于能量守恒（動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化）

（3）彈性勢能表達(dá)式的探究（二）：理論探究——基于功能關(guān)系

①彈簧彈力做功的計(jì)算：復(fù)習(xí)——變力功的計(jì)算方法

②彈力做功的特點(diǎn)：與路徑無關(guān)——保守力

③彈力做功與彈性勢能

3、保守力與勢能定理

（1）保守力

①力的大小與方向，由相互作用的物體間的相對位置決定

②力做功與具體路徑無關(guān)

（2）勢能定理

①每一種保守力都對應(yīng)一種勢能

②勢能定理：WF=－△Ep

第七節(jié) 機(jī)械能定理與機(jī)械能守恒定律（一）

1、機(jī)械能及其變化

【例1】守恒的情形（只涉及動能、勢能的相互轉(zhuǎn)化），只有重力（彈簧彈力）做功

【例2】不守恒的情形（其他形式的能量參與轉(zhuǎn)化），有除重力之外其他的力做功

2、機(jī)械能定理（功能原理）

（1）推導(dǎo)

（2）理解：

①重力做功的作用——使機(jī)械能內(nèi)幾種形式之間相互轉(zhuǎn)化

②除重力之外其他的力做功的作用——使其他形式的能量與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化

3、機(jī)械能守恒定律

（1）第一種表述：一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的運(yùn)動狀態(tài)在變化過程中，如果只涉及到機(jī)械能內(nèi)幾種能量形式之間的相互轉(zhuǎn)化或系統(tǒng)內(nèi)幾個(gè)物體間機(jī)械能相互轉(zhuǎn)移，則這個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

第二種表述：一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的運(yùn)動狀態(tài)在變化過程中，如果只有重力或彈簧彈力做功，則這個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒

（2）幾種情形

①沒有力做功——靜止，或自由的勻速直線運(yùn)動

②只受重力（彈簧彈力），且重力做功

③受其他的力，但只有重力做功

④受其他的力，其他的力也做功，但其他的力的總功為零

說明：特指如下一些模型——繩、桿、光滑斜面（它們只傳遞能量不儲存能量）和彈簧連接的物體組成的系統(tǒng)，即不包含滑動摩擦力（空氣阻力、粘滯阻力等）、電場力等

4、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

第八節(jié) 機(jī)械能定理與機(jī)械能守恒定律（二）

——實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

第九節(jié) 能量守恒定律

1、能量守恒定律發(fā)現(xiàn)的歷史

（1）機(jī)械能守恒的發(fā)現(xiàn)

（2）自然現(xiàn)象之間的廣泛聯(lián)系與轉(zhuǎn)化

（3）永動機(jī)不可能制成

（4）能量守恒定律的提出與應(yīng)用

2、能量守恒定律

（1）內(nèi)容：

（2）兩種情形：

①封閉系統(tǒng)

②開放系統(tǒng)

3、系統(tǒng)內(nèi)力、外力的功與系統(tǒng)能量的關(guān)系

內(nèi)力功——使能量在系統(tǒng)內(nèi)幾種形式之間相互轉(zhuǎn)化，或使能量在系統(tǒng)內(nèi)幾個(gè)物體之間相互轉(zhuǎn)移

外力功——外界與系統(tǒng)能量交換的量度，外力做正功，輸入能量，外力做負(fù)功，取走能量

4、能量守恒與能源開發(fā)

說明：

1、人教版教材第一節(jié)標(biāo)題為“追尋守恒量”，卻并沒有談及什么叫做“追尋守恒量”，以及為什么要追尋守恒量——對于物理學(xué)史上守恒思想的提出與發(fā)展避而不談，因此我的設(shè)計(jì)是對標(biāo)題的正面回應(yīng)，也把守恒的思想奠定為本章基礎(chǔ)。

2、人教版教材第二節(jié)“功”，并沒有講清楚功的概念建立的理論目的，以及為什么其定義式如此特別，因此教材的處理是令人費(fèi)解的，是一種強(qiáng)制性灌輸。實(shí)際上，功的概念是為描述能量變化而引入的，科里奧利正是基于能量（活力）守恒的中能量變化而建立的功的概念，而且，科里奧利是將動能和功的概念一并引進(jìn)物理學(xué)的，科里奧利的分析時(shí)基于牛頓定律。我的設(shè)計(jì)，旨在還原歷史，突出功的概念的理論目的以及其特異表達(dá)式的緣起。

3、動能的表達(dá)式不是探究出來的，而是由動能定理，和功一起定義出來的，因此，我取消了“實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系”一節(jié)的內(nèi)容，并在“動能、動能定理”一節(jié)直接給出了動能、動能定理，而沒有再由牛頓定律來推導(dǎo)，這個(gè)工作已經(jīng)在功的概念引入時(shí)做過了。

4、勢能定理其實(shí)是基于功的概念的勢能的定義，而功是為了量度能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移中能量變化而引入的，所以，勢能定理本質(zhì)上就是能量守恒?！顿M(fèi)因曼物理學(xué)講義》和趙凱華《新概念物理 力學(xué)》中，采用的是由永動機(jī)不可制成和勢能定理定義出勢能的表達(dá)式，然后基于能量守恒導(dǎo)出動能表達(dá)式，并進(jìn)而由動能變化定義功的概念（即動能定理）。我的設(shè)計(jì)就是基于先有動能概念，然后從能量守恒和功能關(guān)系兩個(gè)角度來定義和揭示勢能的意義。

5、人教版教材關(guān)于“機(jī)械能守恒”守恒條件的敘述，是“功能關(guān)系”角度的表述，這個(gè)表述是一種迂回的表述，這使很多時(shí)候并不能很快的判斷出能否使用機(jī)械能守恒分析問題，所以我直接給出了機(jī)械能守恒最直接的表述——“能量表述”，并進(jìn)一步通過機(jī)械能定理中功能關(guān)系的分析，幫助學(xué)生理解課本“功能關(guān)系表述”的實(shí)質(zhì)——重力做功，實(shí)際上只是引起機(jī)械能內(nèi)兩種形式之間相互轉(zhuǎn)化。

6、人教版關(guān)于在《能量守恒定律》一節(jié)，對兩個(gè)內(nèi)容處理有欠缺，其一是永動機(jī)是什么，永動機(jī)不能制成為什么蘊(yùn)含著能量守恒的內(nèi)容，其二是系統(tǒng)能量與內(nèi)力、外力做功的關(guān)系——即本節(jié)應(yīng)該基于能量守恒，進(jìn)一步揭示功和能的關(guān)系，揭示各種不同情況下能量守恒定律的方程和應(yīng)用技巧。我的設(shè)計(jì)就試圖解決這個(gè)問題。

延伸閱讀

高三物理《機(jī)械能守恒定律》教材分析

高三物理《機(jī)械能守恒定律》教材分析

考點(diǎn)19機(jī)械能守恒定律
考點(diǎn)名片
考點(diǎn)細(xì)研究：本考點(diǎn)是物理教材的基礎(chǔ)，也是歷年高考必考的內(nèi)容之一，其主要包括的考點(diǎn)有：(1)機(jī)械能守恒的條件的理解及判斷方法；(2)機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)形式；(3)多個(gè)物體機(jī)械能守恒。其中考查到的如：20xx年全國卷第16題、20xx年全國卷第25題、20xx年江蘇高考第14題、20xx年全國卷第21題、20xx年天津高考第3題、20xx年四川高考第1題、20xx年福建高考第18題、20xx年全國卷第15題、20xx年安徽高考第15題、20xx年福建高考第20題、20xx年浙江高考第23題等。
備考正能量：本考點(diǎn)的考題題型全、分值高，與其他知識相結(jié)合、與生產(chǎn)生活實(shí)際和現(xiàn)代科技結(jié)合命題的趨勢較強(qiáng)，在復(fù)習(xí)中應(yīng)側(cè)重對基礎(chǔ)知識的理解和應(yīng)用。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
1．下列說法正確的是()
A．做勻速直線運(yùn)動的物體，機(jī)械能一定守恒
B．做曲線運(yùn)動的物體，機(jī)械能可能守恒
C．物體所受的合力為零，機(jī)械能一定守恒
D．物體所受的合力不為零時(shí)，機(jī)械能一定不守恒
答案B
解析做勻速運(yùn)動的物體只意味著其動能不變，但勢能不一定不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動的物體比如：平拋運(yùn)動，其機(jī)械能就守恒，故選項(xiàng)B正確；物體所受的合力為零，只意味著物體處于平衡狀態(tài)，機(jī)械能不一定守恒，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體所受的合力不為零，一樣能滿足機(jī)械能守恒定律的條件，如做自由落體運(yùn)動的物體，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
2．在如圖所示的物理過程示意圖中，甲圖一端固定有小球的輕桿，從右偏上30°角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動；乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架，釋放后繞通過直角頂點(diǎn)的固定軸O無摩擦轉(zhuǎn)動；丙圖為輕繩一端連著一小球，從右偏上30°角處自由釋放；丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車，把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放，小球開始擺動，則關(guān)于這幾個(gè)物理過程(空氣阻力忽略不計(jì))，下列判斷中正確的是()

A．甲圖中小球機(jī)械能守恒
B．乙圖中小球A機(jī)械能守恒
C．丙圖中小球機(jī)械能守恒
D．丁圖中小球機(jī)械能守恒
答案A
解析甲圖過程中輕桿對小球不做功，小球的機(jī)械能守恒，A正確；乙圖過程中輕桿對A的彈力不沿桿的方向，會對小球做功，所以小球A的機(jī)械能不守恒，但兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，B錯(cuò)誤；丙圖中小球在繩子繃緊的瞬間有動能損失，機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)誤；丁圖中小球和小車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但小球的機(jī)械能不守恒，這是因?yàn)閿[動過程中小球的軌跡不是圓弧，細(xì)繩會對小球做功，D錯(cuò)誤。
3．半徑為r和R(rΔEk2t1t2B．ΔEk1＝ΔEk2t1t2
C．ΔEk1ΔEk2t1t2，沿軌道運(yùn)動的小球先到達(dá)，選項(xiàng)B正確。

14．20xx·山東高考]20xx年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想：如圖，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動的飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回地球。設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m，月球半徑為R，月面的重力加速度為g月。以月面為零勢能面，“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為Ep＝，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量。若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為()

A.(h＋2R)B.(h＋R)
C.D.
答案D
解析對“玉兔”，由G＝m得v＝，動能Ek＝mv2，勢能Ep＝且GM＝R2g月，由功能關(guān)系知對“玉兔”做的功W＝Ek＋Ep＝·，故D項(xiàng)正確。
15.20xx·陜西商洛模擬](多選)如圖所示，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的環(huán)，環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑定滑輪與直桿的距離為d。桿上的A點(diǎn)與定滑輪等高，桿上的B點(diǎn)在A點(diǎn)正下方距離為d處?，F(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放，不計(jì)一切摩擦阻力，下列說法正確的是()

A．環(huán)到達(dá)B處時(shí)，重物上升的高度h＝
B．環(huán)到達(dá)B處時(shí)，環(huán)與重物的速度大小相等
C．環(huán)從A到B，環(huán)減少的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能
D．環(huán)能下降的最大高度為d
答案CD

解析環(huán)到達(dá)B處時(shí)，對環(huán)的速度進(jìn)行分解，可得v環(huán)cosθ＝v物，由題圖中幾何關(guān)系可知θ＝45°，則v環(huán)＝v物，B錯(cuò)誤；因環(huán)從A到B，環(huán)與重物組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則環(huán)減少的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能，C正確；當(dāng)環(huán)到達(dá)B處時(shí)，由題圖中幾何關(guān)系可得重物上升的高度h＝(－1)d，A錯(cuò)誤；當(dāng)環(huán)下落到最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)環(huán)下落高度為H，由機(jī)械能守恒有mgH＝2mg(－d)，解得H＝d，故D正確。
16．20xx·蘭州質(zhì)檢](多選)如圖所示，豎直面內(nèi)有一個(gè)半徑為R、光滑的圓軌道固定在水平地面上。一個(gè)質(zhì)量為m的小球從距水平地面上方h高處的P點(diǎn)由靜止開始自由下落，恰好從N點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓軌道。不考慮空氣阻力，已知重力加速度為g，則下列說法正確的是()

A．適當(dāng)調(diào)整高度h，可使小球從軌道最高點(diǎn)M飛出后，恰好落在軌道右端口N處
B．若h＝2R，則小球在軌道最低點(diǎn)對軌道的壓力為5mg
C．只有h≥2.5R時(shí)，小球才能到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn)M
D．若h＝R，則小球能上升到圓軌道左側(cè)離地高度為R的位置，該過程重力做功為mgR
答案BC
解析若小球恰好能到達(dá)最高點(diǎn)M，則應(yīng)滿足mg＝m，得v＝。小球離開M后做平拋運(yùn)動，下落高度為R時(shí)，運(yùn)動的水平距離x＝vt＝·＝RR，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；球從h＝2R高處到圓軌道最低點(diǎn)的過程，由機(jī)械能守恒定律有2mgR＝mv，結(jié)合向心力公式有N－mg＝m，得N＝5mg，根據(jù)牛頓第三定律有N′＝N＝5mg，選項(xiàng)B正確；小球恰能到達(dá)M時(shí)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mg(h－2R)＝mv2，得h＝2.5R，選項(xiàng)C正確；若h＝R，則根據(jù)機(jī)械能守恒定律知小球能上升到圓軌道左側(cè)離地的最大高度為R處，該過程重力做功為0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
17．20xx·北京豐臺區(qū)測試]某同學(xué)利用如圖實(shí)驗(yàn)裝置研究擺球的運(yùn)動情況，擺球從A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過最低點(diǎn)C到達(dá)與A等高的B點(diǎn)，D、E、F是OC連線上的點(diǎn)，OE＝DE，DF＝FC，OC連線上各點(diǎn)均可釘釘子。每次均將擺球從A點(diǎn)由靜止釋放，不計(jì)繩與釘子碰撞時(shí)機(jī)械能的損失。下列說法正確的是()

A．若只在E點(diǎn)釘釘子，擺球最高可能擺到A、B連線以上的某點(diǎn)
B．若只在D點(diǎn)釘釘子，擺球最高可能擺到A、B連線以下的某點(diǎn)
C．若只在F點(diǎn)釘釘子，擺球最高可能擺到D點(diǎn)
D．若只在F點(diǎn)以下某點(diǎn)釘釘子，擺球可能做完整的圓周運(yùn)動
答案D
解析根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，在E點(diǎn)和D點(diǎn)釘釘子，擺球最高可擺到與A、B等高的位置，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)在F點(diǎn)釘釘子時(shí)，擺球不可能擺到D點(diǎn)，因?yàn)閿[球如果擺到D點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，其速度為0，可是擺球要想由C點(diǎn)擺到D點(diǎn)，在D點(diǎn)時(shí)必須有一定的速度，至少由重力提供向心力，所以C錯(cuò)誤；若在F點(diǎn)以下釘釘子，則擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)能夠具有一定的速度，有可能做完整的圓周運(yùn)動，D正確。
18．20xx·山西右玉一模]一小球以一定的初速度從圖示位置進(jìn)入光滑的軌道，小球先進(jìn)入圓軌道1，再進(jìn)入圓軌道2，圓軌道1的半徑為R，圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍，小球的質(zhì)量為m，若小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)B，則小球在軌道1上經(jīng)過A處時(shí)對軌道的壓力為()

A．2mgB．3mgC．4mgD．5mg
答案C
解析小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)B時(shí)，有mg＝，小球在軌道1上經(jīng)過A處時(shí)，有F＋mg＝，根據(jù)機(jī)械能守恒，有mghBA＝1.6mgR＝mv－mv，解得F＝4mg，C項(xiàng)正確。
19．20xx·安徽第三次聯(lián)考]如圖所示，光滑軌道由AB、BCDE兩段細(xì)圓管平滑連接組成，其中AB段水平，BCDE段為半徑為R的四分之三圓弧，圓心O及D點(diǎn)與AB等高，整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，初速度v0＝的光滑小球水平進(jìn)入圓管AB，設(shè)小球經(jīng)過軌道交接處無能量損失，圓管孔徑遠(yuǎn)小于R，則(小球直徑略小于管內(nèi)徑)()

A．小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC＝
B．小球能通過E點(diǎn)且拋出后恰好落至B點(diǎn)
C．無論小球的初速度v0為多少，小球到達(dá)E點(diǎn)時(shí)的速度都不能為零
D．若將DE軌道拆除，則小球能上升的最大高度與D點(diǎn)相距2R
答案B
解析對小球從A點(diǎn)至C點(diǎn)過程，由機(jī)械能守恒有mv＋mgR＝mv，解得vC＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對小球從A點(diǎn)至E點(diǎn)的過程，由機(jī)械能守恒有mv＝mv＋mgR，解得vE＝，小球從E點(diǎn)拋出后，由平拋運(yùn)動規(guī)律有x＝vEt，R＝gt2，解得x＝R，則小球恰好落至B點(diǎn)，選項(xiàng)B正確；因?yàn)閮?nèi)管壁可提供支持力，所以小球到達(dá)E點(diǎn)時(shí)的速度可以為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將DE軌道拆除，設(shè)小球能上升的最大高度為h，則有mv＝mgh，又由機(jī)械能守恒可知vD＝v0，解得h＝R，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
20．如圖所示，兩個(gè)半徑均為R的四分之一圓弧構(gòu)成的光滑細(xì)管道ABC豎直放置，且固定在光滑水平面上，圓心連線O1O2水平。輕彈簧左端固定在豎直擋板上，右端與質(zhì)量為m的小球接觸(不拴接，小球的直徑略小于管的內(nèi)徑)，長為R的薄板DE置于水平面上，板的左端D到管道右端C的水平距離為R。開始時(shí)彈簧處于鎖定狀態(tài)，具有一定的彈性勢能，其中重力加速度為g。解除鎖定，小球離開彈簧后進(jìn)入管道，最后從C點(diǎn)拋出。

(1)若小球經(jīng)C點(diǎn)時(shí)所受的彈力的大小為mg，求彈簧彈性勢能的大小Ep；
(2)若換用質(zhì)量m1不同的小球用鎖定彈簧發(fā)射(彈簧勢能不變)，問小球質(zhì)量m1滿足什么條件，從C點(diǎn)拋出的小球才能擊中薄板DE。
答案(1)mgR(2)m≤m1≤m
解析(1)從解除彈簧鎖定到小球運(yùn)動到C點(diǎn)過程，彈簧和小球系統(tǒng)機(jī)械能守恒，設(shè)小球到達(dá)C點(diǎn)的速度大小為v1，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得：Ep＝2mgR＋mv。
又小球經(jīng)C點(diǎn)時(shí)所受的彈力的大小為mg，分析可知方向只能向下。根據(jù)向心力公式得：mg＋mg＝m，
聯(lián)立解得：Ep＝mgR。
(2)小球離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動，根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律有：
2R＝gt2，x＝v2t，
若要小球擊中薄板，應(yīng)滿足R≤x≤2R，
又彈簧的彈性勢能Ep＝mgR＝2m1gR＋m1v，
解得m≤m1≤m，
故小球質(zhì)量m1滿足m≤m1≤m條件時(shí)，小球能擊中薄板DE。
二、真題與模擬
21．20xx·全國卷]如圖所示，一輕彈簧原長為2R，其一端固定在傾角為37°的固定直軌道AC的底端A處，另一端位于直軌道上B處，彈簧處于自然狀態(tài)。直軌道與一半徑為R的光滑圓弧軌道相切于C點(diǎn)，＝7R，A、B、C、D均在同一豎直平面內(nèi)。質(zhì)量為m的小物塊P自C點(diǎn)由靜止開始下滑，最低到達(dá)E點(diǎn)(未畫出)。隨后P沿軌道被彈回，最高到達(dá)F點(diǎn)，＝4R。已知P與直軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝，重力加速度大小為g。

(1)求P第一次運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)速度的大?。?br> (2)求P運(yùn)動到E點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能；
(3)改變物塊P的質(zhì)量，將P推至E點(diǎn)，從靜止開始釋放。已知P自圓弧軌道的最高點(diǎn)D處水平飛出后，恰好通過G點(diǎn)。G點(diǎn)在C點(diǎn)左下方，與C點(diǎn)水平相距R、豎直相距R。求P運(yùn)動到D點(diǎn)時(shí)速度的大小和改變后P的質(zhì)量。
答案(1)2(2)mgR(3)m
解析(1)根據(jù)題意知，B、C之間的距離l為
l＝7R－2R＝5R
設(shè)P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB，由動能定理得
mglsinθ－μmglcosθ＝mv
式中θ＝37°。聯(lián)立式并由題給條件得
vB＝2
(2)設(shè)BE＝x。P到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度為零，設(shè)此時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep。P由B點(diǎn)運(yùn)動到E點(diǎn)的過程中，由動能定理有
mgxsinθ－μmgxcosθ－Ep＝0－mv
E、F之間的距離l1為
l1＝4R－2R＋x
P到達(dá)E點(diǎn)后反彈，從E點(diǎn)運(yùn)動到F點(diǎn)的過程中，由動能定理有
Ep－mgl1sinθ－μmgl1cosθ＝0
聯(lián)立式并由題給條件得
x＝R
Ep＝mgR
(3)設(shè)改變后P的質(zhì)量為m1。D點(diǎn)與G點(diǎn)的水平距離x1和豎直距離y1分別為
x1＝R－Rsinθ
y1＝R＋R＋Rcosθ
式中，θ為過C點(diǎn)的圓軌道半徑與豎直方向夾角。
設(shè)P在D點(diǎn)的速度為vD，由D點(diǎn)運(yùn)動到G點(diǎn)的時(shí)間為t。由平拋運(yùn)動公式有
y1＝gt2
x1＝vDt
聯(lián)立式得
vD＝
設(shè)P在C點(diǎn)速度的大小為vC。在P由C運(yùn)動到D的過程中機(jī)械能守恒，有
m1v＝m1v＋m1g
P由E點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中，同理，由動能定理有
Ep－m1g(x＋5R)sinθ－μm1g(x＋5R)cosθ＝m1v
聯(lián)立式得
m1＝m。
22．20xx·全國卷]如圖，在豎直平面內(nèi)有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點(diǎn)B平滑連接。AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為。一小球在A點(diǎn)正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動。

(1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動能之比；
(2)通過計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)。
答案(1)5(2)小球恰好可以沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)
解析(1)設(shè)小球的質(zhì)量為m，小球在A點(diǎn)的動能為EkA，由機(jī)械能守恒得
EkA＝mg
設(shè)小球在B點(diǎn)的動能為EkB，同理有EkB＝mg
由式得＝5
(2)若小球能沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)，小球在C點(diǎn)所受軌道的正壓力N應(yīng)滿足
N≥0
設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小為vC，由牛頓運(yùn)動定律和向心加速度公式有
N＋mg＝m
由式得，vC應(yīng)滿足mg≤m，即vC≥
由機(jī)械能守恒有mg＝mv
由式可知，小球恰好可以沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)。

“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)設(shè)計(jì)

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1．知道什么是機(jī)械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；

2．會正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運(yùn)動過程中的機(jī)械能守恒，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件；

3．在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式。

二、過程與方法

1．學(xué)會在具體的問題中判定物體的機(jī)械能是否守恒；

2．初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。

三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過能量守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來解決實(shí)際問題。

【教學(xué)重點(diǎn)】

1．掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；

2．在具體的問題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

【教學(xué)難點(diǎn)】

1．從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)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(jī)械能是否守恒，能正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。

【教學(xué)方法】

演繹推導(dǎo)法、分析歸納法、交流討論法。

【教具】

細(xì)線、小球、帶標(biāo)尺的鐵架臺。

【教學(xué)過程】

一、引入新課

教師活動：我們已學(xué)習(xí)了重力勢能、彈性勢能、動能。這些不同形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的，那么在相互轉(zhuǎn)化的過程中，他們的總量是否發(fā)生變化？這節(jié)課我們就來探究這方面的問題。

二、進(jìn)行新課

1．動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化

演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，用細(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺等做實(shí)驗(yàn)。

把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來，把小球拉到一定高度的點(diǎn)，然后放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化。我們看到，小球可以擺到跟點(diǎn)等高的點(diǎn)，如圖甲。

如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線，小球雖然不能擺到點(diǎn)，但擺到另一側(cè)時(shí)，也能達(dá)到跟點(diǎn)相同的高度，如圖乙。

問題：這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說明了什么？

學(xué)生：觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考問題，選出代表發(fā)表見解。

小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有重力對小球能做功。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度?？梢姡亓菽芎蛣幽艿目偤?，即機(jī)械能應(yīng)該保持不變。

教師：通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中，動能和勢能的和是否真的保持不變？下面我們就來定量討論這個(gè)問題。

2．機(jī)械能守恒定律

物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功。用我們學(xué)過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關(guān)系，推導(dǎo)出物體在處的機(jī)械能和處的機(jī)械能相等。

教師：為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。讓學(xué)生親歷知識的獲得過程。

學(xué)生：獨(dú)立推導(dǎo)。

教師：巡視指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生可能遇到的困難。

推導(dǎo)的結(jié)果為：，

即。

可見：在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。

同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。

結(jié)論：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。這就是機(jī)械能守恒定律。

3．例題與練習(xí)

例題：把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來，就成為一個(gè)擺，如圖，擺長為，最大擺角為，小球運(yùn)動到最低位置時(shí)的速度是多大？

學(xué)生：學(xué)生在實(shí)物投影儀上講解自己的解答，并相互討論；

教師：幫助學(xué)生總結(jié)用機(jī)械能守恒定律解題的要點(diǎn)、步驟，體會應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)越性。

總結(jié)：

1．機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律方便；

2．用機(jī)械能守恒定律解題，必須明確初末狀態(tài)機(jī)械能，要分析機(jī)械能守恒的條件。

練習(xí)一：如圖所示，下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動，圖C中的木塊向上運(yùn)動。在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒的是（）

解析：機(jī)械能守恒的條件是：物體只受重力或彈力的作用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那么在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，物體的機(jī)械能守恒。依照此條件分析，ABD三項(xiàng)均錯(cuò)。答案：C。

練習(xí)二：長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的1/4垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時(shí)的速度大小為多大？

解析：鏈條下滑時(shí)，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機(jī)械能守恒，可用機(jī)械能守恒定律求解。設(shè)整根鏈條質(zhì)量為，則單位長度質(zhì)量（質(zhì)量線密度）為，設(shè)桌面重力勢能為零，由機(jī)械能守恒定律得：

解得

4．課下作業(yè)：完成25“問題與練習(xí)”中4．5題。

5．教學(xué)體會

機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一個(gè)特例，要使學(xué)生對定律的得出、含義、適用條件有一個(gè)明確的認(rèn)識，這是能夠用該定律解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)。

本節(jié)知識點(diǎn)包括：機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)；機(jī)械能守恒定律的含義和適用條件。

機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能；

分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關(guān)；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的。在討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時(shí)，應(yīng)先確定參考平面。

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

機(jī)械能守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)

作為杰出的教學(xué)工作者，能夠保證教課的順利開展，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來，幫助授課經(jīng)驗(yàn)少的高中教師教學(xué)。高中教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢？為滿足您的需求，小編特地編輯了“機(jī)械能守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)”，僅供參考，歡迎大家閱讀。

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1．知道什么是機(jī)械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；

2．會正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運(yùn)動過程中的機(jī)械能守恒，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，知道它的含義和適用條件；

3．在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式。

二、過程與方法

1．學(xué)會在具體的問題中判定物體的機(jī)械能是否守恒；

2．初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。

三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過能量守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹立科學(xué)觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來解決實(shí)際問題。

【教學(xué)重點(diǎn)】

1．掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；

2．在具體的問題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

【教學(xué)難點(diǎn)】

1．從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)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(jī)械能是否守恒，能正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。

【教學(xué)方法】

演繹推導(dǎo)法、分析歸納法、交流討論法。

【教具】

細(xì)線、小球、帶標(biāo)尺的鐵架臺。

【教學(xué)過程】

一、引入新課

教師活動：我們已學(xué)習(xí)了重力勢能、彈性勢能、動能。這些不同形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的，那么在相互轉(zhuǎn)化的過程中，他們的總量是否發(fā)生變化？這節(jié)課我們就來探究這方面的問題。

二、進(jìn)行新課

1．動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化

演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，用細(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺等做實(shí)驗(yàn)。

把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來，把小球拉到一定高度的點(diǎn)，然后放開，小球在擺動過程中，重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化。我們看到，小球可以擺到跟點(diǎn)等高的點(diǎn)，如圖甲。

如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線，小球雖然不能擺到點(diǎn)，但擺到另一側(cè)時(shí)，也能達(dá)到跟點(diǎn)相同的高度，如圖乙。

問題：這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說明了什么？

學(xué)生：觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考問題，選出代表發(fā)表見解。

小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有重力對小球能做功。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度。可見，重力勢能和動能的總和，即機(jī)械能應(yīng)該保持不變。

教師：通過上述分析，我們得到動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中，動能和勢能的和是否真的保持不變？下面我們就來定量討論這個(gè)問題。

2．機(jī)械能守恒定律

物體沿光滑曲面滑下，只有重力對物體做功。用我們學(xué)過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關(guān)系，推導(dǎo)出物體在處的機(jī)械能和處的機(jī)械能相等。

教師：為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。讓學(xué)生親歷知識的獲得過程。

學(xué)生：獨(dú)立推導(dǎo)。

教師：巡視指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生可能遇到的困難。

推導(dǎo)的結(jié)果為：，

即。

可見：在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。

同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。

結(jié)論：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。這就是機(jī)械能守恒定律。

3．例題與練習(xí)

例題：把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來，就成為一個(gè)擺，如圖，擺長為，最大擺角為，小球運(yùn)動到最低位置時(shí)的速度是多大？

學(xué)生：學(xué)生在實(shí)物投影儀上講解自己的解答，并相互討論；

教師：幫助學(xué)生總結(jié)用機(jī)械能守恒定律解題的要點(diǎn)、步驟，體會應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)越性。

總結(jié)：

1．機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律方便；

2．用機(jī)械能守恒定律解題，必須明確初末狀態(tài)機(jī)械能，要分析機(jī)械能守恒的條件。

練習(xí)一：如圖所示，下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動，圖C中的木塊向上運(yùn)動。在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒的是（）

解析：機(jī)械能守恒的條件是：物體只受重力或彈力的作用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那么在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，物體的機(jī)械能守恒。依照此條件分析，ABD三項(xiàng)均錯(cuò)。答案：C。

練習(xí)二：長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的1/4垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時(shí)的速度大小為多大？

解析：鏈條下滑時(shí)，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機(jī)械能守恒，可用機(jī)械能守恒定律求解。設(shè)整根鏈條質(zhì)量為，則單位長度質(zhì)量（質(zhì)量線密度）為，設(shè)桌面重力勢能為零，由機(jī)械能守恒定律得：

解得

4．課下作業(yè)：完成25“問題與練習(xí)”中4．5題。

5．教學(xué)體會

機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一個(gè)特例，要使學(xué)生對定律的得出、含義、適用條件有一個(gè)明確的認(rèn)識，這是能夠用該定律解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)。

本節(jié)知識點(diǎn)包括：機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)；機(jī)械能守恒定律的含義和適用條件。

機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能；

分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能，是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識到，物體重力勢能大小與所選取的參考平面（零勢面）有關(guān)；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的。在討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時(shí)，應(yīng)先確定參考平面。

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時(shí)都會提前最好準(zhǔn)備，教師在教學(xué)前就要準(zhǔn)備好教案，做好充分的準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，幫助教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。優(yōu)秀有創(chuàng)意的教案要怎樣寫呢？下面是小編為大家整理的“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，歡迎您參考，希望對您有所助益！

總課題機(jī)械能守恒定律總課時(shí)第26課時(shí)
課題驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課型實(shí)驗(yàn)課
教
學(xué)
目
標(biāo)知識與技能
1、會用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動的速度。
2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
過程與方法
通過用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過程和物理學(xué)的研究方法。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實(shí)踐，樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)
重點(diǎn)掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
教學(xué)
難點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。
學(xué)法
指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探究
教學(xué)
準(zhǔn)備
教學(xué)
設(shè)想預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)→學(xué)生初步了解本節(jié)內(nèi)容→實(shí)驗(yàn)探究→突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)→典型例題分析→鞏固知識→達(dá)標(biāo)提升
教學(xué)過程
師生互動補(bǔ)充內(nèi)容或錯(cuò)題訂正
任務(wù)一預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)
⒈為進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。
⒉物體做自由落體運(yùn)動時(shí)，只受力作用，其機(jī)械能守恒，若物體自由下落H高度時(shí)速度為V，應(yīng)有MgH=，故只要gH=1/2V2成立，即可驗(yàn)證自由落體運(yùn)動中物體的機(jī)械能守恒。
⒊在打出的各紙帶中挑選出一條點(diǎn)跡，且第1、2兩打點(diǎn)間距離接近的紙帶。
⒋測定第N個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是：測出與N點(diǎn)相鄰的前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1，，有公式VN=算出。
⒌在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值。
任務(wù)二重點(diǎn)復(fù)習(xí)
1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)中的具體表達(dá)式。
在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為：
EA=，EB=
如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機(jī)械能守恒，于是有:

上式亦可寫成

為了方便，可以直接從開始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中A點(diǎn)）來進(jìn)行研究，這時(shí)應(yīng)有：----本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式，式中h是
高度，vA是物體在A點(diǎn)的
速度。
2、如何求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA？
(引導(dǎo)：根據(jù)做勻加速運(yùn)動的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA。)
圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從O點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點(diǎn)，1～3點(diǎn)，2～4點(diǎn)……各段間的距離。
根據(jù)公式，t=2×0.02s（紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)間都是0.02s），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，……各點(diǎn)相對應(yīng)的瞬時(shí)速度v1，v2，v3，…….

3、如何確定重物下落的高度？
（引導(dǎo)：圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從O點(diǎn)下落的高度。）

根據(jù)以上數(shù)值可以計(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢能和動能，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
任務(wù)三進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
一、在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前，老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題：
1、該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)O為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，O點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？

2、是否需要測量重物的質(zhì)量？

3、在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么？為什么？

4、實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？

5、測量下落高度時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎？為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？

二、學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。(學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)的步驟，教師巡回指導(dǎo)，幫助能力較差的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步驟)(參考實(shí)驗(yàn)步驟)
1．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好．
2．把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近．
3．接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點(diǎn)．
4．重復(fù)上一步的過程，打三到五條紙帶．
5．選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各點(diǎn)依次為1、2、3……用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1h2h3，……記人表格中．
6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1v2v3……并記錄在表格中．
各計(jì)數(shù)點(diǎn)l23456
下落高度
速度
勢能
動能
結(jié)論
7．計(jì)算各點(diǎn)的重力勢能的減少量mgh。和動能的增加量1/2mvn2，并進(jìn)行比較．看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)．
任務(wù)四達(dá)標(biāo)提升
（1）2．在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9．8m／s2，實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清楚的紙帶如圖7-10-1所示，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量A、B、C、D各點(diǎn)到O的距離分別為62．99cm、70．18cm、77．76cm、85．73cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，重力勢能減少量等于J，動能的增加量等于J(取三位有效數(shù)字)．在實(shí)驗(yàn)允許誤差范圍內(nèi)，可認(rèn)為重物下落過程中，機(jī)械能，(可設(shè)重物質(zhì)量為m)
2．在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是()
A．要用天平稱重錘質(zhì)量
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)松開紙帶讓重錘下落的同時(shí)，立即接通電源
C．要選用第1、2兩點(diǎn)接近2mm的紙帶
D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動能增加量略大于重力勢能的減小量
（3）在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示，其中A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，0、1、2……為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)。現(xiàn)測得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔，可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動的加速度大小表達(dá)式為：
_________。在打第5號計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動的瞬時(shí)速度大小的表達(dá)式為________。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇打下第_________號和第__________號計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對象。
（4）某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vB=m/s，重錘的動能EkB=
J。
②從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢能減小量為
J。
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是。