机械能守恒定律
一.教学目标
1.初步掌握机械能守恒定律
2.能用机械能守恒定律解决实际问题
二.重点与难点
1.重点:机械能守恒定律
2.难点:机械能守恒定律的应用
三. 教学器材:单摆、弹簧振子、动能势能演示仪。
一、新课引入
如图所示,两斜面高度相等。同一物体分别沿斜面AB和斜面A′CB′由顶端从静止开始下滑,若不计物体在C处的能量损失。试比较物体到达斜面底端时速度的大小。
这类问题,如用牛顿运动定律求解,将非常繁琐。有没有简单的方法来解决这类问题呢?
板书:机械能守恒定律
二、新课教学
(一)、机械能
教学录像:《机械能》
(由录像直接得出机械能守恒定律。)
动能 EK=mv2
机械能 重力势能 EP=mgh
(E=EK+EP) 势能
弹性势能
(二)、动能和势能可以相互转化
【演示实验】用单摆、弹簧振子、动能势能演示仪演示动能和势能的相互转化。
(三)、机械能守恒定律
1、内容:
如果没有摩擦和介质阻力,只发生动能和势能的相互转化,则机械能的总量保持不变。
2、证明:
我们完全可以用我们学过的知识来证明机械能守恒定律。
①、建立模型
(引导学生建立自由落体的模型来证明机械能守恒定律。)
②、选择规律
物体在自由落体过程中,只有重力做功。重力做功引起了物体重力势能和动能的变化。我们可以用动能定理来研究物体在自由落体过程中能量的变化情况。
③、推导
如图,物体自A点自由下落,下落到B点时的高度为hB,设此时的速度为vB。下落到C点时的高度为hC,此时速度为vC。
问1:运用动能定理时,要确定初、末状态。初、末状态怎么选?
(B点为初状态,C点为末状态。)
问2:为什么不选最高点和最低点?
(最高点时动能为0,最低点时重力势能为0,是特殊情形。不能用特殊代替一般。)
物体从B到C的过程中,只有重力做功。由动能定理:
W总=△EK
mg(hB-hC)=mvC2-mvB2
整理: mghB-mghC=mvC2-mvB2
( △EP减 = △EK增)
问3:上式左边表示什么意思?右边表示什么意思?
(左边表示重力势能的减少量,右边表示动能的增加量。)
问4:整个式子表示什么意思?
(物体重力势能的减少量等于动能的增加量。)
问5:既然在物体下落的过程中,重力势能的减少量等于动能的增加量,那么物体的机械能变了吗?
(没有变。)
这个式子说明,虽然物体的重力势能和动能发生了变化,但物体的机械能总量却没有变,即机械能守恒。
将上式变形: mghB+mvB2=mghC+mvC2
( EA = EB )
问6:上式左边表示什么意思?右边表示什么意思?
(左边表示初状态的机械能,右边表示末状态的机械能。)
问7:整个式子表示什么意思?
(表示初状态的机械能等于末状态的机械能。即机械能守恒。)
3、表达式
E1=E2
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