高考物理机械能守恒定律复习教案2。

一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责，高中教师要准备好教案，这是每个高中教师都不可缺少的。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容，帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢？经过搜索和整理，小编为大家呈现“高考物理机械能守恒定律复习教案2”，仅供您在工作和学习中参考。

第三课时机械能守恒定律

【教学要求】

1．理解和掌握机械能守恒定律。

2．能熟练地运用机械能守恒定律解决实际问题。

【知识再现】

一．重力势能

1．概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。

2．表达式：，单位：。

3．矢标性：，但有正负，正负的意义是表示。

4．重力势能的变化与重力做功的关系

重力对物体做多少正功，物体的重力势能就多少；重力对物体做多少负功，物体的重力势能就多少．

重力对物体所做的功，等于物体的减少量．

思考：重力做功有什么特点？

二．弹性势能

1．定义：物体由于发生而具有的能叫弹性势能。

2．大小：弹性势能的大小与及有关，弹簧的形变量越大，劲度系数越大，弹赞的弹性势能越。

3．弹力做功与弹性势能变化的关系

弹性势能的改变量仅与弹力做功有关，弹力做多少正功，弹性势能就减少多少；弹力做多少负功，弹性势能就增加。

三．机械能守恒定律

1.机械能：动能和势能统称为机械能。

2.机械能守恒定律

(1)内容：在只有重力（或弹簧的弹力）做功的情况下，物体的动能和重力势能（或弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫做机械能守恒定律。

（2)表达式：a．

b．

c．

知识点一势能的理解

1．重力势能会式中h表示物体相对于参考平面的高度，是个状态量。

2．势能属于系统所共有。重力势能是物体和地球组成的系统所共有的，而不是物体单独具有的，“物体的重力势能”只是一种简化的说法．同样弹性势能也是弹簧各部分组成的系统所共有。

3．势能的相对性

4．重力做了多少正功，重力势能就减小了多少，重力做了多少负功，重力势能就增加了多少．弹力做多少功，弹性势能就增加多少，弹力做多少正功，弹性势能就减小多少．

【应用1】如图4-3-3所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端将物体缓缓提高h,不计弹簧的质量，则人做的功应（）

A.等于mghB.大于mgh

C.小于mghD.无法确定

导示:人所做的功等于物体重力势能的增加量mgh和弹簧弹性势能的增加量总和。

故选B。

知识点二机械能守恒条件的理解

机械能守恒定律的条件：

（1）对单个物体，只有重力或弹力做功．

（2）对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其它形式的能(如没有内能产生)，则系统的机械能守恒．

（3）定律既适用于一个物体(实为一个物体与地球组成的系统)，又适用于几个物体组成的物体系，但前提必须满足机械能守恒的条件．

【应用2】（山东省平邑一中2007年10月阶段考试）如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板M的左端，右端与小木块m连接，且m、M及M与地面间摩擦不计．开始时，m和M均静止，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2，设两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度。对于m、M和弹簧组成的系统（）

A．由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒

B．当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m、M各自的动能最大

C．由于F1、F2大小不变，所以m、M各自一直做匀加速运动

D．由于F1、F2均能做正功，故系统的机械能一直增大

导示:由于F1、F2对系统做功之和不为零，故系统机械能不守恒，A错误；当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，速度达到最大值，故各自的动能最大，B正确；由于弹力是变化的，m、M所受合力是变化的，不会做匀加速运动，C错误；由于F1、F2先对系统做正功，当两物块速度减为零时，弹簧的弹力大于F1、F2，之后，两物块再加速相向运动，F1、F2对系统做负功，系统机械能开始减少，D错误。

答案：B。

本题涉及到弹簧，功、机械能守恒的条件、力和运动的关系等较多知识。题目情景比较复杂，全面考查考生理解、分析、解决问题的能力。功能关系与弹簧相结合的考题在近年高考中出现得较多，复习中要加以重视。

类型一单个物体机械能守恒守恒问题

【例1】（江苏省海门市2007年高三物理模拟试卷）如图所示，竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R，A端与圆心O等高，

AD为水平面，B点在O

的正上方，一个小球

在A点以一竖直向下初速度

进入圆轨道并恰能到达B点。求：

⑴小球在A点的初速度为多少？

⑵落点C与A点的水平距离？

导示:（1）A点运动到B点，则

mvA2=mvB2+mgR①

恰能通过最高点B时mg=m②

解①②得vA=③

（2）由B到C平抛运动R=gt2④

soc=vBt⑤

解③④⑤得sAc=soc—R=（—1）R

对研究单个物体机械能守恒问题从能量守恒观点和转化观点进行列式解题。

类型二利用机械能守恒定律解决流体问题

【例2】如图所示，粗细均匀的U形管内装有总长为4L的水。开始时阀门K闭合，左右支管内水面高度差为L。打开阀门K后，左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大？（管的内部横截面很小，摩擦阻力忽略不计）

导示:由于不考虑摩擦阻力，故整个水柱的机械能守恒。从初始状态到左右支管水面相平为止，相当于有长L/2的水柱由左管移到右管。系统的重力势能减少，动能增加。该过程中，整个水柱势能的减少量等效于高L/2的水柱降低L/2重力势能的减少。不妨设水柱总质量为8m，则，得。

本题在应用机械能守恒定律时仍然是用建立方程，在计算系统重力势能变化时用了等效方法。需要注意的是：研究对象仍然是整个水柱，到两个支管水面相平时，整个水柱中的每一小部分的速率都是相同的。

类型三用机械能守恒定律定律解决多体类

【例3】（南京外国语学校高三年级第一次月考）一半径为R的半圆形竖直圆柱面，用轻质不可伸长的细绳连接的A、B两球，悬挂在圆柱面边缘两侧，A球质量为B球质量的2倍，现将A球从圆柱边缘处由静止释放，如图所示，已知A始终不离开球面，且细绳足够长，若不计一切摩擦.

（1）求A球沿圆柱面滑至最

低点时速度的大小。

（2）求A球沿圆柱面运动的

最大位移。

导示:（1）设A球沿圆柱面滑至最低点时速

度的大小为v，则据机械能守恒定律可得：

又因为

解得

（2）当A球的速度为0时，A球沿圆柱面运动的位移最大，设为s，则据机械能守恒

定律可得：

解得

1．（南通市2008届高三基础调研测试）如图所示，某人将质量为m的石块从距地面h高处斜向上方抛出，石块抛出时的速度大小为v0，不计空气阻力，石块落地时的动能为

A．

B．

C．

D．

2．物体从高为H处自由落下，以地面为零势能面，当它的动能和势能相等时，物体离地面的高度为h，它的瞬时速度大小是v，则h和v大小为：（）

A．，；

B．，；

C．，；

D．，。

3．如图所示，一长为，质量为的匀质柔软链条，放在光滑的水平桌面上，有悬于桌外，求：放手后链条由静止开始运动至其左端刚要离开桌面的瞬间铁链条的速度是多少？

4．（南京市秦淮中学2007年物理高考模拟试卷）如图所示，B是质量为2m、半径为R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上。A是质量为m的细长直杆，光滑套管D被固定在竖直方向，A可以自由上下运动，物块C的质量为m，紧靠半球形碗放置。初始时，A杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触（如图）。然后从静止开始释放A，A、B、C便开始运动。求：

（1）长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向的速度和B、C水平方向的速度；

（2）运动的过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度是多少?

参考答案：1．D2．B3．

4．（1）（2）

扩展阅读

验证机械能守恒定律

一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备，教师在教学前就要准备好教案，做好充分的准备。教案可以让学生更好的消化课堂内容，帮助教师提高自己的教学质量。优秀有创意的教案要怎样写呢？下面是小编为大家整理的“验证机械能守恒定律”，欢迎您参考，希望对您有所助益！

总课题机械能守恒定律总课时第26课时
课题验证机械能守恒定律课型实验课
教
学
目
标知识与技能
1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
过程与方法
通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。
情感、态度与价值观
通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。
教学
重点掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
教学
难点验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
学法
指导实验探究
教学
准备
教学
设想预习导学→学生初步了解本节内容→实验探究→突出重点，突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升
教学过程
师生互动补充内容或错题订正
任务一预习导学
⒈为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。
⒉物体做自由落体运动时，只受力作用，其机械能守恒，若物体自由下落H高度时速度为V，应有MgH=，故只要gH=1/2V2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。
⒊在打出的各纸带中挑选出一条点迹，且第1、2两打点间距离接近的纸带。
⒋测定第N个点的瞬时速度的方法是：测出与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离SN和SN+1，，有公式VN=算出。
⒌在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。
任务二重点复习
1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。
在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
EA=，EB=
如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有:

上式亦可写成

为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要验证的表达式，式中h是
高度，vA是物体在A点的
速度。
2、如何求出A点的瞬时速度vA？
(引导：根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度vA。)
图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1，2，3，……图中s1，s2，s3，……分别为0～2点，1～3点，2～4点……各段间的距离。
根据公式，t=2×0.02s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，……各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，…….

3、如何确定重物下落的高度？
（引导：图2中h1，h2，h3，……分别为纸带从O点下落的高度。）

根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。
任务三进行实验
一、在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题：
1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？

2、是否需要测量重物的质量？

3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？

4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？

5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？

二、学生进行分组实验。(学生讨论实验的步骤，教师巡回指导，帮助能力较差的学生完成实验步骤)(参考实验步骤)
1．把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好．
2．把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近．
3．接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点．
4．重复上一步的过程，打三到五条纸带．
5．选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高度h1h2h3，……记人表格中．
6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，计算出各点的瞬时速度v1v2v3……并记录在表格中．
各计数点l23456
下落高度
速度
势能
动能
结论
7．计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内．
任务四达标提升
（1）2．在《验证机械能守恒定律》的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9．8m／s2，实验中得到一条点迹清楚的纸带如图7-10-1所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量A、B、C、D各点到O的距离分别为62．99cm、70．18cm、77．76cm、85．73cm．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能减少量等于J，动能的增加量等于J(取三位有效数字)．在实验允许误差范围内，可认为重物下落过程中，机械能，(可设重物质量为m)
2．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列说法中正确的是()
A．要用天平称重锤质量
B．实验时，当松开纸带让重锤下落的同时，立即接通电源
C．要选用第1、2两点接近2mm的纸带
D．实验结果总是动能增加量略大于重力势能的减小量
（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为：
_________。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为________。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。
（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=m/s，重锤的动能EkB=
J。
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为
J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是。

§7.8机械能守恒定律（1）

§7.8机械能守恒定律（1）
教学目标
知识与技能
1、知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化，知道能量的转换必须通过做功实现；
2、会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容、表达式、守恒的条件。
过程与方法
1、在具体的问题中会判定物体的机械能是否守恒；
2、初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。
情感、态度与价值观
通过能量转换与守恒的教学，培养学生学以致用的思想。
教学重点
理解机械能守恒定律的内容、表达式、守恒的条件。
教学难点
物体机械能是否守恒的判定
教具准备
单摆,弹簧振子,滚摆
教学过程
一、课前导学
演示单摆和弹簧振子,分析能量转化情况,引入新课。
二、质疑讨论
（一）动能和势能的相互转化
1、自由落体运动的物体运动过程中能量的转化情况是怎样的?
2、演示单摆和弹簧振子,分析能量转化情况。
小结:(1)动能和势能可以相互转化,转化时必定有重力或弹簧的弹力做功；
(2)在忽略阻力只有重力或弹簧的弹力做功的物体系统内总的机械能保持不变。
（二）机械能守恒定律
1、内容:
2、表达式：
3、守恒的条件：
4、理解：
（1）“守恒”的含义：指一个过程中某个量一直保持不变，而并非只是初、末两状态相同。
（2）我们可以分三个层次来表述机械能守恒定律：
A、只有重力做功的情形。这时弹性势能不改变。可表示为：
B、只有弹力做功的情形。这时重力势能不改变。可表示为：
其中Ek1和Ek2表示守恒过程中任意两个状态时的动能，EN1和EN2表示守恒过程中任意两个状态时的弹性势能。
C、同时有重力和弹力做功、但其它力不做功的情形。可表示为：
重力、弹力以外的力做正功，机械能增加；重力、弹力以外的力做负功，机械能减少。
通常在不涉及时间和加速度的情况下，应用机械能守恒定律解题较为简便。
要注意：机械能守恒定律是针对系统而言的，即便我们平时说某个物体具有重力势能，实际上是指由该物体和地球组成的系统所具有的重力势能。
三、反馈矫正
例1：分析下列情况下机械能是否守恒？
A、跳伞运动员从空中匀速下落过程
B、物体以8m/s2在空中下落过程
C、物体作平抛运动过程
D、物体在细线拉力作用下沿光滑斜面上滑过程
例2:把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），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？
讨论:1、最低点时绳的拉力；
2、利用机械能守恒定律解决问题的一般步骤．
(1)选取研究对象——系统或物体．
(2)根据研究对象所经历的物理过程．进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒．
(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初末状态时的机械能．
(4)根据机械能守恒定律列方程，进行求解．
例3:如图所示，桌面高为A，质量为m的小球从离桌面高为H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为()
A、mghB、mgHC、mg(H+h)D、mg(H—h)
四、巩固迁移
课课练108页1--6
§7.8机械能守恒定律（2）
教学目标
知识与技能
1、进一步理解机械能守恒定律的内容，表达式和适用条件；
2、在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。
过程与方法
进一步利用机械能守恒定律来解题
情感、态度与价值观
应用机械能守恒定律解决具体问题
教学重点
在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。
教学难点
机械能是否守恒的判断，机械能守恒定律的应用
教学过程
一、课前导学
1、机械能守恒定律的内容
2、应用机械能守恒定律解题的步骤
二、质疑讨论
1、机械能守恒的条件:只有重力或弹簧的弹力做功
理解:
(1)系统只受重力,弹力
(2)系统受重力,弹力外,还受其它力.但其它力都不做功
(3)系统受重力,弹力外,还受其它力.但其它力做功代数和为零
2、机械能守恒定律的表达式:
三、反馈矫正
例1：长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？
解析：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为m，则单位长度质量（质量线密度）为：m／L
设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得

点拨：求解这类题目时，一是注意零势点的选取，应尽可能使表达式简化，该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点，则初始势能就比较麻烦。二是灵活选取各部分的重心，该题最开始时的势能应取两部分（桌面上和桌面下）势能总和，整根链条的总重心便不好确定，最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分，可对整根链条求出重力势能。
例2：课课练113页11题

例3：课课练114页17题

四、巩固迁移
1、课课练114页15题16题
2、课课练111页1--4题
§7.8《机械能守恒定律》习题
主备人:黄步海
教学目标
知识与技能
进一步理解机械能守恒定律的内容、表达式、守恒的条件。
过程与方法
应用机械能守恒定律解题
情感、态度与价值观
通过能量转换与守恒的教学，培养学生学以致用的思想。
教学重点
理解机械能守恒定律的内容，表达式.守恒的条件。
教学难点
物体机械能定律的应用
教学过程
一、课前导学
复习机械能守恒定律及其条件
二、质疑讨论
1、在只有重力和弹簧的弹力做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变.
2、对机械能守恒定律的理解：
（1）系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能.
即E1=E2或1/2mv12+mgh1=1/2mv22+mgh2
（2）物体（或系统）减少的势能等于物体(或系统)增加的动能，反之亦然。
即-ΔEP=ΔEK
（3）若系统内只有A、B两个物体，则A减少的机械能EA等于B增加的机械能ΔEB即-ΔEA=ΔEB
3、机械能守恒定律解题步骤
三、反馈矫正
例1质量为m的小球从离心轨道上由静止开始无摩擦滑下后进入竖直面内的圆形轨道，圆形轨道的半径为R，求：（1）要使小球能达到圆形轨道的最高点，h至少应为多大？（2）当h=4R时，小球运动到圆环的最高点速度是多大？此时圆环对小球的压力为多少？

例2一根内壁光滑的细圆管，形状如下图所示，放在竖直平面内一个小球自A口的正上方高h处自由落下，第一次小球恰能
抵达B点；第二次落入A口后，自B口射出，恰能再进入
A口，则两次小球下落的高度之比h1：h2=______
例3:如图示，长为L的轻质硬棒的底端和中点各固定一个质量为m的小球，为使轻质硬棒能绕转轴O转到最高点，则底端小球在如图示位置应具有的最小速度v=。

例4：如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角θ=30°，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连结，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升。物块A与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑S距离后，细线突然断了。求物块B上升离地的最大高度H.
四、巩固迁移
1、一个人站在阳台上，以相同的速率v分别把三个球竖直向上抛出、竖直向下抛出、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率()
A、上抛球最大B、下抛球最大C、平抛球最大D、三球一样大
2、如图-1，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中()
A、物体从A下降到B的过程中，动能不断变小
B、物体从B上升到A的过程中，动能先增大后减小
C、物体由A下降到B的过程中，弹簧的弹性势能不断增大
D、物体由B上升到A的过程中，弹簧所减少的弹性势能等于物体所增加的动能与增加的重力势能之和
3、长为L质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在轻小的定滑轮上，如图所示.轻轻地推动一下，让绳子滑下，那么当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为.
4、将质量为M和3M的两小球A和B分别拴在一根细绳的两端，绳长为L，开始时B球静置于光滑的水平桌面上，A球刚好跨过桌边且线已张紧，如图所示．当A球下落时拉着B球沿桌面滑动，桌面的高为h，且h＜L．若A球着地后停止不动，求：（1）B球刚滑出桌面时的速度大小．（2）B球和A球着地点之间的距离．

7.9实验:验证机械能守恒定律
教学目标
知识与技能
1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度；
2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
过程与方法
通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。
情感、态度与价值观
通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。
教学重点
掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
教学难点
验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
教学过程
一、课前导学
⒈为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。
⒉物体做自由落体运动时，只受力作用，其机械能守恒，若物体自由下落H高度时速度为V，应有MgH=，故只要gH=1/2V2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。
⒊在打出的各纸带中挑选出一条点迹，且第1、2两打点间距离接近
的纸带。
⒋测定第N个点的瞬时速度的方法是：测出与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离SN和SN+1，，有公式VN=算出。
⒌在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。
二、质疑讨论
1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。
在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
EA=，EB=
如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有
EA=EB，即=
上式亦可写成
该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少。等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要验证的表达式，式中h是物体从O点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度。
2、如何求出A点的瞬时速度vA？
根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度vA。图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1，2，3，……图中s1，s2，s3，……分别为0～2点，1～3点，2～4点……各段间的距离。
根据公式，t=2×0.02s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，……各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，…….例如：量出0～2点间距离s1，则在这段时间里的平均速度，这就是点1处的瞬时速度v1。依次类推可求出点2，3，……处的瞬时速度v2，v3，……。
3、如何确定重物下落的高度？图2中h1，h2，h3，……分别为纸带从O点下落的高度。根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。
学生活动：学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。复习《用打点计时器测速度》的实验，掌握用打点计时器测量匀变速直线运动速度的方法。

三、反馈矫正
1、在学生开始做实验之前，应强调如下几个问题：
（1）该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？
（2）是否需要测量重物的质量？
（3）在架设打点计时器时应注意什么？为什么？
（4）实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？
（5）测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？
参考：
（1）因为打点计时器每隔0.02s打点一次，在最初的0.02s内物体下落距离应为0.002m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2mm的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔t=0.02s.
（2）因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量m，而只需验证就行了。
（3）打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。
（4）必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。
（5）这个同学的看法是正确的。为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好。
2、学生进行分组实验。
四、巩固迁移
（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。
（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。
（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为_________。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为________。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。
（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=m/s，重锤的动能EkB=J。
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是。
参考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺。（2）通过原点的直线、g.（3）（s6+s5+s4-s3-s2–s1）/9T2，（s5+s6）/2T，1、5.（4）①1.175，0.69，0.69②0.69，③机械能守恒。

机械能守恒定律(新课标)

一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备，作为高中教师就要根据教学内容制定合适的教案。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收，帮助高中教师缓解教学的压力，提高教学质量。所以你在写高中教案时要注意些什么呢？下面是小编帮大家编辑的《机械能守恒定律(新课标)》，供大家借鉴和使用，希望大家分享！

□教学目标：
1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。
2.理解机械能守恒定律的内容。
3.在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。
4.学会在具体的问题中判这定物体的机械能是否守恒；
5.初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。
6.通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用
来解决实际问题。
□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机械能是否守恒，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.能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。
□教学方法：
1.关于机械能守恒定律的得出，采用师生共同演绎推导的方法，明确该定律
数学表达式公式的来龙去脉。
2.关于机械能守恒的条件，在教学时采用列举实例，具体情况具体分析的方
法。
□教学步骤:
1.用投影片出示思考题：
①本章中我们学习了哪几种形式的能？它们各是如何定义的？它们的大小各由什么决定？
②动能定理的内容和表达式是什么？
③重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系？
2.学生回答：
①本章我们学习了以下几种能：动能、重力势能、弹性势能。
②动能定理的内容是：物体所受合外力所做的功等于物体动能的改变，即：WG＝mv22/2－mv12/2
③重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为：
WG＝mgh1－mgh2
3.教师总结：
①同学们要注意动能定理中动能的变化量是末动能减去初动能，而重力做功与重力势能改变之间关系式中初位置的重力势能与末位置重力势能的差。
②引入：动能、重力势能、弹性势能属于力学范畴，统称为机械能，本节
课我们就来研究有关机械能的问题。
（一）引入新课
1．用多媒体展示下述物理情景：
A、运动员投出铅球；
B、弹簧的一端接在气垫导轨的一端，另一端和滑块相连，让滑块在水平的轨道上做往复运动。
2.学生分析上述物理情景中能量是如何转化的？
学生甲：
A.铅球在上升过程中，动能转化为重力势能；铅球在下落过程中，重力势能又转化为动能。
B.弹簧在和物块的往复运动过程中，动能和弹簧的弹性势能发生相互转化。
学生乙：
除了甲的叙述中动能和势能相互转化外，还有一部分转化为物体的内能。
3.教师讲：分析的很全面，但是在此过程中转化为内能的部分在总结能量中占的比例很小，我们一般不予考虑。
4.过渡：通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能势能的转化过程中，动能和势能的和有什么变化呢？
（二）机械能守恒定律的推导
1.用多媒体出示两道思考题：
思考题一：如图所示，一个质量为m的物体自由下落，
经过高度为h1的A点时速度为v1，下落到高度h2为的B
点时速度为v2，试写出物体在A点时的机械能和在B点
时的机械能，并找到这二个机械能之间的数量关系。
思考题二：如图所示，一个质量为m的物体做平抛运动，经过高度为h1的A点时速度为v1，经过高度为h2的B点时速度为v2，写出物体在位置A、B时的机械能的表达式并找出这二个机械能之间的关系。
2.把学生分为二小组，一组做思考题一，另一组做思考题二，并进行小组赛。
3.教师对首先做完的小组进行激励评价，并抽有代表性的解答方案进行现场评点。
4.用实物投影仪对推导过程进行评析。
①推导过程一
解：∵机械能等于物体的动能和势能之和
∴A点的机械能等于：mv12/2＋mgh1
B点的机械能等于：mv22/2＋mgh2
又在自由落体运动中，物体只受重力的作用，据动能定理得：
WG＝mv22/2－mv12/2
又据重力做功与重力势能的关系得到：
∴mv12/2－mgh2＝mv12/2－mgh1
②学生评价：在上述推导过程中，在用重力做功和重力势能改变之间关系应是重力所做的功等于初位置的重力势能减去末位置的重力势能，所以推导的结果错误。
③推导结果②
解：A点的机械能等于：mv12/2＋mgh
B点的机械能等于：mv22/2＋mgh2
由于物体做平抛运动，只受重力作用，且重力做正功，据动能定理得：
WG＝mv22/2－mv12/2
又据重力做功与重力势能的关系得到：
∴mv22/2－mv12/2＝mgh1－mgh2
∴mv22/2＋mgh2＝mgh1＋mv12/2
④教师评析：第二个推导过程是完全正确的。
5.用多媒体展示评析中得到的表达
mv22/2－mv12/2＝mgh1－mgh2①
mv22/2＋mgh2＝mgh1＋mv12/2②
学生讨论：上述两个表达式说明了什么？
讨论后学生回答。
学生甲：在表达式①中等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。
学生乙：对于表达式②，等号左边是物体在末位置时的机械能；等号右边是物体在初位置时的机械能。该式表示：动能和势能之和即总的机械能保持不变。
6.师总结：同学们对上述两个表达式的含义理解得很好，我们分别用EK1和EK2表示物体的初动能和末动能，用EP1和EP2分别表示物体在初位置的重力势能和末位置的重力势能，则得到：EK1+EP1=EK2+EP2，也就是初位置的机械能等于末位置的机械能，即机械能是守恒的。
（三）机械能守恒的条件
1.上边我们通过推导得到了机械能是守恒的这一结论，下边同学们思考：
①在推导中，我们是以物体做自由落体和做平抛运动为例进行的，请问：上述二种运动有什么相同和不同之处？
学生答：相同点是在上述两种运动中物体只受重力作用；不同之处是物体运动的路线不同，自由落体运动是直线运动，而平抛运动是曲线运动。
②从上述两种运动中，你能猜想一下：机械能在什么情况下守恒吗？
学生答：物体只受重力作用。
学生还可能答：物体在运动中，只有重力做功，针对上述两种答案，师生评析后总结。
2.教师总结：
通过上述分析，我们得到：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，这个结论叫机械能守恒定律。
板书：机械能守恒定律
①条件：只有重力做功。
②结论：机械能的总量保持不变。
3.用实物投影仪出示讨论题。
①所谓的只有重力做功与物体只受重力有什么不同。
学生：所谓的只有重力做功，包括两种情况：
a.物体只受重力，不受其他的力。
b.物体除重力外还受其他的力，但其他力不做功。
而物体只受重力仅包括一种情形。
②放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，在这个过程中，能量是如何转化的？类比地，你能得到在这个过程中机械能守恒的条件吗？
4.得到结论：以上实验证实了在不计阻力影响，即物体只受重力作用时，小球在摆动中机械能守恒。
学生答：在小球被弹簧弹出的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。
③所谓只有弹力做功，包括哪几种情况？
学生：包括以下两种情况：
第一种情况：物体只受弹力作用，不受其他的力；
第二种情况：物体除受弹力外还受其他的力，但其他的力不做功。
5.演示实验
上边我们通过推导得到了在只有重力或弹力做功的条件下，物体的机械能守恒，下边我们来做一个实验：
①介绍实验装置如图所示：
②做法：
a、把球拉到A点，然后放开，观察
小球摆动到右侧时的位置和位置A间的关系。
b、把球同样拉到A点，在O点用尺子挡一下观察小球摆动到右侧时的位置，并比较该位置和释放点A之间的关系。
③通过观察到的现象，分析后你得到什么结论？
6.学生总结现象
学生甲：在做法a中，小球可以摆到跟释放点A高度相同的C点；在做法b中，小球仍可以到达跟释放点A高度相同的C点。
学生乙：在做法a中，小球可以摆到跟释放点A高度几乎相同的C点，在做法b中，小球可以到达跟释放点A点高度几乎相同的C点。
7.针对上述结论展开讨论后得到：如果不考虑阻力作用，即物体只受到重力作用时，学生甲的结论正确；如果考虑空气阻力作用，学生乙的结论正确。
教师总结：在本实验中，我们对空气的阻力一般不考虑，因为阻力太小，对结果影响不大。
1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中正确的是：
A、做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒；
B、做匀速变速直线运动的物体，机械能一定守恒；
C、外力对物体所做的功等于零时，机械能一定守恒；
D、物体若只有重力做功，机械能一定守恒。
2、在下列实例中运动的物体，不计空气阻力，机械能不守恒的是：
A、起重机吊起物体匀速上升；
B、物体做平抛运动；
C、圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动；
3、从离地高为Hm的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体，它上升hm后又返回下落，最后落在地面上，则一列说法中正确的是（不计空气阻力，以地面为参考面）
A、物体在最高点时机械能为mg(H+h);
B、物体落地时的机械能为mg(H+h)+mv2/2;
C、物体落地时的机械能为mgH+mv2/2;
D、物体在落回过程中，以过阳台时的机械能为mgH+mv2/2.
（四）巩固练习：
（五）小结：本节课我们学习了机械能守恒定律
1．我们说机械能守恒的关键是：只有重力或弹力做功；
2．在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下两方面考虑：
①对于某个物体，若只有重力做功，而其他力不做功，则该物体的机械能守恒。
②对于由两个或两个以上物体（包括弹簧在内组成的系统，如果系统只有重力做功或弹力做功，物体间只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统与外界没有机械能的转移，系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能守恒。
3．如果物体或系统除重力或弹力之外还有其他力做功，那么机械能就要改变。
（六）机械能守恒定律
1、动能和势能统称为机械能。
2、机械能守恒定律：
①在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能相互转化，但机械能的总量保持不变。
3、机械能守恒的条件：
①系统内只有重力或只有弹力何做功；
②系统内的摩擦力不做功，一功外力都不做功。
4、表达式：
②在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机械能的总量保持不变。

“机械能守恒定律”教学设计

【教学目标】

一、知识与技能

1．知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；

2．会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件；

3．在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

二、过程与方法

1．学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；

2．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。

三、情感、态度与价值观

通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

【教学重点】

1．掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；

2．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，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．能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确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。

【教学方法】

演绎推导法、分析归纳法、交流讨论法。

【教具】

细线、小球、带标尺的铁架台。

【教学过程】

一、引入新课

教师活动：我们已学习了重力势能、弹性势能、动能。这些不同形式的能是可以相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们的总量是否发生变化？这节课我们就来探究这方面的问题。

二、进行新课

1．动能与势能的相互转化

演示实验：如图所示，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。

把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化。我们看到，小球可以摆到跟点等高的点，如图甲。

如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到点，但摆到另一侧时，也能达到跟点相同的高度，如图乙。

问题：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？

学生：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解。

小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球能做功。

实验结论：小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，重力势能和动能的总和，即机械能应该保持不变。

教师：通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和是否真的保持不变？下面我们就来定量讨论这个问题。

2．机械能守恒定律

物体沿光滑曲面滑下，只有重力对物体做功。用我们学过的动能定理以及重力的功和重力势能的关系，推导出物体在处的机械能和处的机械能相等。

教师：为学生创设问题情境，引导学生运用所学知识独立推导出机械能守恒定律。让学生亲历知识的获得过程。

学生：独立推导。

教师：巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难。

推导的结果为：，

即。

可见：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

同样可以证明：在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。

结论：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。这就是机械能守恒定律。

3．例题与练习

例题：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，如图，摆长为，最大摆角为，小球运动到最低位置时的速度是多大？

学生：学生在实物投影仪上讲解自己的解答，并相互讨论；

教师：帮助学生总结用机械能守恒定律解题的要点、步骤，体会应用机械能守恒定律解题的优越性。

总结：

1．机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便；

2．用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件。

练习一：如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）

解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，ABD三项均错。答案：C。

练习二：长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？

解析：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为，则单位长度质量（质量线密度）为，设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得：

解得

4．课下作业：完成25“问题与练习”中4．5题。

5．教学体会

机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础。

本节知识点包括：机械能守恒定律的推导；机械能守恒定律的含义和适用条件。

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；

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。

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。