一、教学目标

1、知识与技能目标

（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，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。

2、过程与方法目标

（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。

3、情感态度与价值观目标

 通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，并运用自然规律解决实际问题。

二、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。

3、应用机械能守恒定律解决具体问题。

三、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。

四、教学方法

探究法、讲授法、推理法、分析归纳法、分层教学法

五、教学过程

（一）引入新课

    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）新课教学

1、动能和势能的相互转化

  师：现在大家看这样几个例子，分析各个物体在运动过程中能量的转化情况。

(投影展示教材上的实例，包括自由下落的物体、沿光滑斜面向下运动的物体、竖直上抛的物体等等，这些物体最好是具体的实物，以增加学生学习的兴趣，减小问题的抽象性)

  师：我们先来看自由落体运动的物体，自由落体运动是一种最简单的加速运动，在这个运动过程中能量的转化情况是怎样的?

    生：在自由落体运动中，物体在下落的过程中速度不断增大，动能是增加的；而随着高度的减小，物体的重力势能是减少的。

    师：在竖直上抛运动的过程中，能量的转化情况又是怎样的?

    生：竖直上抛运动可以分成两个阶段，一个是上升过程的减速阶段，一个是下落过程的加速阶段，下落过程的加速阶段能量的变化过程和自由落体运动中能量的转化过程是一样的，动能增加，重力势能减少，因为这个阶段的运动实质上就是自由落体运动．在上升过程中，物体的动能减少，重力势能增加。

    师：物体沿光滑斜面上滑，在运动过程中受到几个力，有几个力做功，做功的情况又是怎么样的?

    生：在物体沿光滑的斜面上滑时，物体受到两个力的作用，其中包括物体受到的重力和斜面对它的支持力，这两个力中重力对物体做负功，支持力的方向始终和物体运动方向垂直，所以支持力不做功。

    师：在竖直上抛过程中能量的转化情况是怎样的?

    生：在竖直上抛过程中，先是物体的动能减少，重力势能增加，然后是重力势能减少，动能增加。

师：动能和重力势

生：动能和重力势能和弹性势能的总和叫做机械能．

师：上述几个例子中，系统的机械能的变化情况是怎样的?

生：虽然动能不断地变化，势能也不断地变化，它们的变化应该存在一个规律，即总的机械能是不变的．

师：刚才这些例子只是半定量地了解机械能内部动能和势能的转化情况，要想精确地解决这个问题，还需要进一步的研究．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

师：我们来看这样一个问题：

 (投影课本76页图7.8—3的问题，学生自主推导结论，老师巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难。投影学生的推导过程，和其他学生一起点评)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变化的关系，推导出物体在A处的机械能和B处的机械能相等。

师：这个问题应该怎样解决，结论是什么?

生：推导的结果为：E_k2 +E_P2 =E_k1 + E_P1，即E₁= E₂．

师：这个结论用文字叙述应该是什么?

生：动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．

师：这个结论的前提是什么?

生：这个结论的前提是在只有重力做功的物体系统内．

师：除了这样一个条件之外，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能不变。

师(得出结论)：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。为了熟悉机械能守恒定律的解题步骤，我们看下面的例题．

(投影展示课本76页例题，学生尝试独立解决这个问题，在解决问题中体会用机械能守恒定律解决问题的一般步骤)

师：通过这个题目的解答，你能够得到什么启发呢?

生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。

生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。

师：下面大家总结一下用机械能守恒定律解决问题的一般步骤．

(投影学生总结的用机械能守恒定律解题的一般步骤，组织学生讨论完善这个问题，形成共同的看法)(参考解题步骤)

 生：可以分为以下几步进行：

(1)确定研究对象——系统或物体；

(2)对运动过程中的研究对象进行正确的受力分析；

(3)判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件；

(4)选取合适的零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能；

(5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。

 师：它和动能定理解题的相同点是什么呢?

 生：这两个定理都可以解决变力做功问题和运动轨迹是曲线的问题．它们都关心物体初末状态的物理量。

 师：用动能定理和机械能守恒定律解题的不同点是什么?

 生：机械能守恒定律需要先判断机械能是不是守恒，而应用动能定理时要求要比机械能守恒定律条件要宽松得多．应用机械能守恒定律解决问题首先要规定零势能面，而用动能定理解决问题则不需要这一步。

 师：刚才同学们分析得都很好，机械能守恒定律是一个非常重要的定律，大家一定要熟练掌握它。

3、机械能守恒定律的条件

  通过以上内容的学习，我们理解了机械能守恒定律的表达式，但真正应用到解题过程还是有限制的。

大屏幕投影机械能守恒定律的内容，并用不同颜色展示“在只有重力或弹力做功的物体系统内”，突出强调守恒的受力前提。引导学生自己总结守恒的条件，

有的学生认为守恒条件应该是只受重力或弹力；有的学生认为守恒条件应该是只有重力或弹力做功。

    在肯定两位学生认真思考的基础上，教师质疑两位学生的意见，激发他们思考的积极性：两位同学说的有什么不同吗？

  学生讨论：只有重力或弹力做功，还包含这样的意思：可能还受其他力，但其他力不做功。

 思维追踪：机械能守恒定律的条件应该怎样表述呢？举例说明.

 学生总结：机械能守恒定律的条件可以表述为:

（1）只受重力（弹力），不受其他力。如自由落体的物体和各种抛体运动。

（2）除受重力（弹力）以外还受其他力，但其他力都不做功或其他力做功的代数和等于零。如沿光滑斜面或曲面下滑的物体。

（三）例题解析

 在距离地面20 m高处,以15 m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取g=10 m/s²，求小球落地速度大小。

 引导学生思考分析，提出问题：

（1）前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动，现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题？

（2）小球抛出后至落地之前的运动过程中，是否满足机械能守恒的条件？如何应用机械能守恒定律解决问题？

（3）归纳学生分析的结果，明确：小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒条件，可以用机械能守恒定律求解；应用机械能守恒定律时，应明确所选取的运动过程，明确初、末状态小球所具有的机械能。

 取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能E_p1=mgh，动能为E_k1=mv₀²，落地时,小球的重力势能E_p2=0,动能为E_k2=mv²，根据机械能守恒定律,有E₁=E₂,即mgh+=mv²，

则落地时小球的速度大小为v=m/s=25 m/s.

（四）随堂练习

1、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F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（    ）

2、如下图所示，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，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？

（五）课堂小结

1、动能和势能的相互转化

2、机械能及机械能守恒定律

3、机械能守恒定律的条件

4、应用机械能守恒定律解题的一般步骤

（六）布置作业

1、教材78页“问题与练习”第1、3、4题。

2、《学习指导》P₆₄-P₆₆练习题。

六、板书设计

第8节  机械能守恒定律

1、动能与势能的相互转化

重力做功：动能←→重力势能

弹力做功：动能←→弹性势能

2、机械能守恒定律

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

3、机械能守恒定律的条件

（1）只受重力（弹力），不受其他力。

（2）除受重力（弹力）以外还受其他力，但其他力都不做功或其他力做功的代数和等于零。

4、应用机械能守恒定律解题的一般步骤

七、课后反思

    在本节课的教学过程中，首先通过对几个生活中的实例的具体分析，让学生对能的转化有一个初步的认识，然后结合动能和势能的转化关系进行猜想，为定量探究打下基础。在探究机械能守恒定律的表达式的过程中，应激发、鼓励学生大胆思考，开发学生的创造潜能，启发学生思维，使学生进一步参与到教与学的活动中去。对守恒条件的教学，应采用逐步引导的方法，引导学生向守恒条件步步靠拢，最后师生共同总结，具体展示守恒定律的发现过程，有助于探究过程方法的学习，体现新课程标准的要求。