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[!--downpath--]1 教材分析 物理課程是工科各專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在掌握基本物理規(guī)律的基礎(chǔ)上，熟悉物理知識在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，了解物理知識在后續(xù)專業(yè)課程的作用。在蘇州大學(xué)出版社出版的五年制高等職業(yè)《物理》（第一冊）中，第5章第五節(jié)“機(jī)械能守恒定律”的探究建立在前面所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，而機(jī)械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一種特殊情況。教材通過多個具體實(shí)例，說明勢能和動能，先猜測動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，引出對機(jī)械能守恒定律及守恒條件的探究，由定性分析到定量計(jì)算，逐步深入，最后得出結(jié)論，并通過應(yīng)用使學(xué)生領(lǐng)會定律在解決實(shí)際問題時的優(yōu)越性。
2 學(xué)生分析
學(xué)生在初中已經(jīng)了解動能和勢能的概念，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。通過本章前面幾節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生加深對動能和勢能的概念理解，知道重力做功與重力勢能的關(guān)系，并會運(yùn)用動能定理解決簡單的問題。但中職學(xué)生物理水平普遍不高，學(xué)習(xí)物理的能力不強(qiáng)，本設(shè)計(jì)力圖通過生活實(shí)例和物理實(shí)驗(yàn)，展示相關(guān)情景，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引出對機(jī)械能守恒定律的探究，體現(xiàn)從“生活走向物理”的理念，通過建立物理模型，由淺入深進(jìn)行探究，讓學(xué)生領(lǐng)會科學(xué)的研究方法，并通過規(guī)律應(yīng)用鞏固知識，體會物理規(guī)律對生活實(shí)踐的作用。
3 教學(xué)目標(biāo)
3.1 知識與技能
1）通過演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。2）通過對物體做自由落體的例子分析、推導(dǎo)，得出物體做自由落體的機(jī)械能守恒；并理解機(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。
3.2 過程與方法
1）通過學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)過程，學(xué)會研究物理的科學(xué)方法。2）通過對機(jī)械能守恒定律的理解，學(xué)會在具體的問題中判定物體的機(jī)械能是否守恒；學(xué)會運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化和守恒來解釋物理現(xiàn)象及分析問題的方法。
3.3 情感、態(tài)度與價值觀
1）通過實(shí)驗(yàn)及物理現(xiàn)象增加學(xué)生對物理知識規(guī)律的求知熱情；2）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。
4 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。
5 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，能尺粗正確分析物體所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。
6 教學(xué)方法
演繹推導(dǎo)法、分析歸納法、討論法。
7 教具
滾擺（或溜溜球）、鐵球、圓形軌道（過山車模型）、細(xì)線、鋼球、投影片、彈簧振子。
8 教學(xué)過程
8.1 復(fù)習(xí)提問，導(dǎo)入新課
1）教師提問。本章我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能？動能定理的內(nèi)容和表達(dá)式是什么？物體重力做的功與重力勢能的變化之間有什么關(guān)系？
2）學(xué)生回答。本章我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了動能、重力勢能、彈性勢能。動能定理的內(nèi)容：合力對物體所做的功，等于物體動能的改變量。表達(dá)式：W合=EK1-EK2。物體重力做的功與重力勢能的變化之間的關(guān)系：物體重力做的功等于重力勢能的減少量。
3）教師總結(jié)。動能定理中物體動能的改變量是物體的末動能減去初動能，定理的表達(dá)式：W合=EK1-EK2。物體重力做的功與重力勢能的變化之間的關(guān)系中的重力勢能的減少量是初位置的重力勢能減去末位置的重力勢能，關(guān)系表達(dá)式：WG=EP1-EP2。動能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能，本節(jié)課我們就來研究有關(guān)機(jī)械能的問題。提出課題：機(jī)械能守恒定律。
8.2 進(jìn)行新課
1）舉例分析機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化。
演示實(shí)驗(yàn)1：滾擺
演示實(shí)驗(yàn)陵蔽鎮(zhèn)2：過山車模型（鐵球從圓形軌道某一高度滾下）
引導(dǎo)學(xué)生分析得出：通過重力做功，物體的動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
展示圖片“撐桿跳高”“拉弓射箭”，引導(dǎo)學(xué)生分析得出：通過彈力做功，物體的動能和彈力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
總結(jié)結(jié)并歲論：機(jī)械能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
2）探尋機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化所遵循的規(guī)律。
①定性分析。
演示實(shí)驗(yàn)3：鋼球用細(xì)繩懸起，請一學(xué)生靠近，將鋼球偏至他鼻子處釋放，鋼球擺回時，觀察該生反應(yīng)。（調(diào)節(jié)課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。）釋放鋼球后，鋼球來回?cái)[動，擺回到該生鼻子處返回，不會碰到鼻子。
演示實(shí)驗(yàn)4：將小鋼球用細(xì)線懸掛一端固定在黑板上部，把小球拉到一定高度的A點(diǎn)，然后放開，讓小球在同一平面內(nèi)擺動。觀察到小球可以擺到跟A點(diǎn)等高的C點(diǎn)，如圖1甲。再用一釘子固定在小黑板上某點(diǎn)擋住細(xì)線，再觀察，發(fā)現(xiàn)小球雖然不能擺到C點(diǎn)，但擺到另一側(cè)時，也能達(dá)到跟A點(diǎn)相同的高度，仍等高，如圖1乙。
問題1：這個小實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？能量轉(zhuǎn)化情況？問題2：小球擺動過程中總能回到原來高度，好像“記得”自己原來的高度，說明在擺動過程中有一個物理量是保持不變的，是什么呢？
學(xué)生觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考問題，發(fā)表見解：“小球受重力和繩的拉力，繩的拉力不做功，只有重力做功。下降時，重力做正功，重力勢能減少，動能增加；上升時，重力做負(fù)功，重力勢能增加，動能減少。小球擺動過程中總能回到原來高度，說明重力勢能與動能的總和保持不變，也就是機(jī)械能保持不變。”
②定量分析推導(dǎo)。提出研究方法：在探究物理規(guī)律時，應(yīng)該是由簡單到復(fù)雜，逐步深入，先對簡單的物理現(xiàn)象進(jìn)行探究，然后加以推廣深化。在動能與勢能轉(zhuǎn)化的情景中，自由落體（只受重力）應(yīng)該是比較簡單的。
投影片如圖2所示，質(zhì)量為m的物體自由下落過程中，經(jīng)過位置1時，高度h1，速度v1；下落至位置2時，高度h 2，速度v2。引導(dǎo)學(xué)生思考分析：若不計(jì)空氣阻力，分析物體由h1下落到h2過程中機(jī)械能的變化。
分析：質(zhì)量為m的物體自由下落過程中，只有重力做功，根據(jù)動能定理，有WG=mv22-mv12。下落過程中重力對物體做功，重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢能的變化量。取地面為參考平面，有WG=mgh1-mgh2。由以上兩式可以得到mv22-mv12=mgh1-mgh2①。移項(xiàng)得mgh1+mv12=mgh2+mv22②，即EP1+EK1=EP2+EK2，E1=E2。引導(dǎo)學(xué)生討論式①的含義是什么？式②的含義又是什么？
在表達(dá)式①中，左邊是物體動能的增加量，右邊是物體重力勢能減少量，該表達(dá)式說明：物體在下落過程中，重力做了多少正功，物體的重力勢能就減小多少，同時物體的動能就增加多少。在表達(dá)式②中，左邊是物體在初位置時的機(jī)械能，右邊是物體在末位置時的機(jī)械能，該式表示：動能和勢能之和不變即總的機(jī)械能守恒。
3）分析機(jī)械能守恒的條件。舉例分析：物體沿光滑斜面下滑，上述結(jié)論是否成立；物體沿光滑曲面下滑，上述結(jié)論是否成立。由學(xué)生推導(dǎo)、分析：物體沿光滑斜面或光滑曲面下滑時，受重力和支持力作用，支持不做功，只有重力做功，由動能定理和重力做功，同樣得出動能和勢能之和即總的機(jī)械能保持不變。
演示實(shí)驗(yàn)5：彈簧振子（水平方向）來回振動。引導(dǎo)學(xué)生分析得出：在只有彈力做功的情形下，系統(tǒng)的動能和彈力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。
演示實(shí)驗(yàn)6：豎直彈簧振子的振動。引導(dǎo)學(xué)生分析得出：只有重力和彈力做功的情形下，系統(tǒng)的動能和重力勢能、彈力勢能相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能也保持不變。
本文為全文原貌 未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝 原版全文 4）歸納結(jié)論。在只有重力和彈力做功的情況下，物體（系統(tǒng)）的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，物體機(jī)械能總量保持不變。這個結(jié)論叫做機(jī)械能守恒定律。
8.3 鞏固拓寬
【投影片】
1.分析下列情況下機(jī)械能是否守恒
A.跳傘運(yùn)動員從空中勻速下降的過程
B.重物被起重機(jī)勻速吊起的過程
C.物體做平拋運(yùn)動的過程
D.物體沿光滑圓弧面下滑
【分析】機(jī)械能守恒的條件：物體只受重力或彈力的作用，或者還受其他力作用，但其他力不做功，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，AB項(xiàng)均錯。答案：CD。
2.某人站在h1=10 m高的陽臺上，以v1=10 m/s的速度隨意拋出一個小球，如果不計(jì)空氣阻力，求小球落地時速度的大小。
【分析與解答】小球被隨意拋出，可能上拋、斜拋或斜下拋，方向不定，用牛頓第二定律難以求解落地時的速度大小。本題用機(jī)械能守恒定律來解。
小球在空中飛行過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒。取地面為零勢能面，小球被拋時，重力勢能mgh1，動能mv12；小球落地時，重力勢能mgh2=0，動能mv22。根據(jù)機(jī)械能守恒定律，mgh1+mv12=mgh2+mv22，得mgh1+mv12=mv22，所以v22=2gh1+v12=2×9.8×10+102，v2≈17.2 m/s。
引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)此題的解題要點(diǎn)、步驟。機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動過程中的加速度、時間及速度方向，用它處理問題要比牛頓定律方便。運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟：1）審題，明確研究對象；2）對研究對象進(jìn)行受力分析，并分析各力做功情況，判斷是否符合機(jī)械能守恒條件；3）（符合）選取零勢能面，找出物體初、末兩狀態(tài)的動能和勢能；4）根據(jù)機(jī)械能守恒定律列等式，求解。
8.4 總結(jié)（略）
8.5 作業(yè)布置
1）課本P131知識研讀；2）課本P132思考與練習(xí)“1.2”。
8.6 板書設(shè)計(jì)
5.5 機(jī)械能守恒定律
1、機(jī)械能
定義：動能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能
總的機(jī)械能：E=EK+EP
2、機(jī)械能之間可以相互轉(zhuǎn)化
3、機(jī)械能守恒定律
1）內(nèi)容：在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。2）數(shù)學(xué)表達(dá)式：mgh1+mv12=mgh2+mv22或EP1+EK1=EP2+EK2。
4、機(jī)械能守恒條件
1）物體只受重力或彈力的作用；2）物體除受重力或彈力的作用外，還受其他力，其他力不做功或所做功的代數(shù)和為零。
5、運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟
1）審題，明確研究對象；2）對研究對象進(jìn)行受力分析，并分析各力做功情況，判斷是否符合機(jī)械能守恒條件；3）（符合）選取零勢能面，找出物體初、末兩位置時的動能和勢能；4）根據(jù)機(jī)械能守恒定律列等式，求解。
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