机械能 机械能守恒定律公式

机械能 篇1

　　课题：动能和势能 课型：新授 授时： 备时：

　　(一)教学目的 1.了解能量的初步概念。 2.知道什么是动能及影响动能大小的因素。

　　3.知道什么是势能及影响势能大小的因素。 4.知道什么是及的单位。

　　(二)教具 斜槽，钢球，木块，橡皮筋，压缩弹簧等。

　　(三)教学过程 1.复习

　　鉴于能量和功的概念有密切的联系，所以通过"怎样才算做了功"的提问，引导学生进一步理解力的作用成效、功的两要素。

　　当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿力的方向上通过了一段距离，这个力的作用有了成效，就说这个力做了功。

　　出示一木块，并将其置于水平桌面上。说明木块受重力的作用，但木块没有在重力方向上运动，所以重力对木块没有做功。继而用手推动木块，使木块运动一段距离。在此过程中，重力仍然没有做功，手的推力做了功。进而强调力和在力的方向上通过的距离是功的两要素，且功的大小就等于两者的乘积。

　　2.引入新课 出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。让学生分析碰撞过程中，做没做功?

　　利用学生分析的结果"钢球对木块做了功"引入能量的概念：一个物体能够做功，我们就说它具有能量。可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。

　　不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。

　　3.进行新课 物体具有能量的形式是多种多样的，以后我们将逐步认识各种形式的能量。刚才的实验中钢球撞击木块能够做功，但若将钢球停靠在木块一侧(边讲边演示)，这时的钢球并不能推动木块做功。只有运动的钢球才能推动木块做功。

　　(1)动能：物体由于运动而能够做功，它们具有的能量叫做动能。

　　引导学生广泛地列举事例，说明运动的空气、水和各种物体都能够做功，而具有动能。概括出"一切运动的物体都具有动能。"

　　演示课本图1-1实验，实验可分三步：

　　①将同一个钢球，从斜面不同高度滚下，让学生观察钢球将木块推动的距离。木块被推动的距离不同，说明钢球对木块做的功不同。木块被推动得越远，表明钢球的动能越大。实验说明：从不同高度滚下的网球，具有不同的动能。

　　②上面的实验表明钢球从较高处滚下时具有的动能大。那么钢球从不同的高度滚下时有什么不同呢?我们可通过观察实验来得到结论。将质量相同的两个钢球，同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的位置释放。从最高点滚下的钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高处滚下的钢球速度大。从而得到结论：物体的动能与速度有关，速度越大，物体的动能越大。

　　③换用不同质量的钢球，从同一高度让其滚下，让学生观察钢球推动木块的距离。从而得出结论：运动物体的质量越大，动能就越大。

　　演示实验之后，总结实验结果：运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大。

　　(2)势能：物体由于运动的原因而具有动能，物体还可能由于其他的原因而具有能量。例如，同学们都玩过用橡皮筋弹射纸弹的游戏，拉长的橡皮筋能给纸弹一个力，并推动纸弹移一段距离，从而对纸弹做了功。同样拉弯的弓、压缩的弹簧也能够做功，它们都具有能量，这种能量叫做弹性势能，它是由于物体发生弹性变形变而具有的能量。

　　解释弹性形变：物体受到外力作用而发生的形状变化，叫做形变。如果外力撤消，物体能恢复原状，这种形变叫做弹性形变。列举事例说明物体的弹性形变。如：拉长的弹簧，压扁的皮球，弯曲的钢锯条，上紧的钟表发条等。

　　利用课本图1-4的实验阐明物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。为节省课堂时间，课前将两个性质相同弹簧，按照课本图1-4压缩到不同的长度。先后将拉紧弹簧的绳烧断，两次砝码被弹起的高度不同。弹簧压得越紧，放松时它做的功越多，表示它的弹性势能越大。

　　被举高的重物，也能够做功。例如：举高的铅球，落地时能将地面砸个坑；举高的夯落下时能把木桩打入地里。举高的物体具有的能量叫重力势能。

　　列举事例说明：物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能越大。如：举起同样高度的铅球和乒乓球，铅球落下时做的功多，具有的重力势能大。铅球举得越高，具有的重力势能就越大。

　　引导学生讨论树上结的苹果是否有重力势能?通过讨论使学生理解"一个物体能够做功"的含义。能够做功只是说物体具有了做功的"本领"，但不一定做了功。树上结的苹果虽然没有做功，但只要它从树上掉下来就能做功，所以我们说它具有重力势能。

　　(3)：让学生分析静止在桌面上的钢球是否具有能量?(具有重力势能)继而让学生分析在桌面上滚动的钢球具有什么能?通过分析得知滚动的钢球既有动能，又有势能。

　　动能和势能统称为。一个物体既有动能，又有势能，那么动能和势能的和就是它的总。

　　(4)能量的单位：从前面的讨论，我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念，能量反映了物体具有做功的本领，能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此，动能、势能和的单位跟功的单位相同，也是焦耳。

　　4.小结 通过以下问题的讨论，进一步帮助学生理解能量、动能、势能、等概念及的单位。

　　(1)高山上有一块大石头，稳稳地待在那里，它有没有能量?有什么能量?

　　(2)列举几个物体具有动能、重力势能、弹性势能的事例。

　　(3)在空中飞行的球，它具有的重力势能是5焦，具有的动能是4焦，这只球具有的总是多少?

　　(4)在同一高度铅球和棒球具有的重力势能不相等，若使它们的重力势能相等，可采取哪些方法?

　　(5)从斜槽上端滚下的小球，它有没有重力势能?在它下滚的过程中重力势能的大小有没有变化?为什么?在滚下的过程中有没有动能?它的动能有没有变化?为什么?

机械能 篇2

　　第十四章 (三、功和功率)

　　目　标

　　1.知识与技能

　　知道做功是能量转化或转移的过程。

　　理解功的概念，知道使用任何机械都不能省功。

　　理解功率的概念。

　　2.过程与方法

　　通过观察和实验了解功的物理意义。

　　3.情感、态度与价值观

　　具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。

　　说明与建议

　　功

　　学生已经学过了电功、机械能，知道了一些能量的知识，“功”的讲解应从能量转化的角度入手。课本图14.3－1中的三幅图表示在力的作用下，物体的动能或势能发生了变化，说明力对物体做了功。课本图14.3－2中，物体虽然受力，但是它的动能或势能都没有变化，就不能说力作了功。让学生理解做功是能量转化的过程。

　　在第十二章“力和机械”的学习中，学生知道了使用简单机械可以省力或者可以省距离，可先复习一下有关简单机械的知识。

　　用手直接把物体举高与使用简单机械把物体举高相同的距离，物体的势能的增加是一样的，而物体势能的增加是通过力来完成的。通过对定滑轮做功的演示、分析，得出力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积是一个不变量，给出功的定义。这里还可进一步用杠杆做演示，表明使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功。

　　教师也可尝试用探究的方式来教学，向学生说明，使用任何机械都不能省功。

　　由于做功的多少表示能量转换的多少，所以功的单位与能的单位是一样的，都是焦耳。把一个普通大小的苹果举高1m，做的功大约是1j，让学生对焦耳的大小有大致的概念。

　　想想议议

　　这个讨论主要是要使学生认识功是由“力”和“在力的方向上移动的距离”两个因素决定的。如果力没有“在力的方向上”移动距离，力就没有做功。在课本图14.3－2动中，人提着桶虽然很费力，但是人的拉力没有在拉力方向（竖直方向）上移动距离，所以人的拉力没有做功。

　　功率

　　这里可先复习一下电功率的概念，学生已经学过了“电功率”，知道电功率表示消耗电能的快慢，也就是电流做功（电能转换成其他能量）的快慢。课本用与速度类比的方法引入功率及其计算公式，使学生理解功率的物理意义，懂得它是一个表示做功快慢的物理量。

　　这里要强调刚才学的“功”和“功率”，与以前学过的“电功”和“电功率”的含义、单位、符号都是一样的。

　　课本上介绍了一些功率值，意在加深学生对功率的物理意义的理解，使学生对人和一些事物的功率数值有个具体的概念，懂得功率大或小的意思是什么。

　　想想议议

　　这个讨论意在让学生了解比值的方法是物理学中一种常用的方法，在其他方面也有许多应用。在物理学中，振动次数与时间之比表示振动的快慢、熔化温度与时间之比表示熔化快慢等；在生活中，从媒体中经常可以听到的经济增长率、人口增长率都表示物理量变化的快慢。

　　课本列举了一个计算功率的例题，意在练习功和功率公式的应用，使学生加深认识功──力和在力的方向上移动的距离的乘积，功率──单位时间内所做的功。

　　动手动脑学物理

　　1.25kw×4h＝0.4kw×t，t＝250h。

　　2.不能。甲先到达山顶表明甲用的时间较短，但是甲和乙哪个做的功多并不知道，而功率是由功和时间两个因素决定的，所以不能判定哪个人的功率大。

　　3.3.6kw。

　　4.略。

　　5.从表中可以看出，洗衣机的额定洗涤输入功率是350w，额定脱水输入功率是220w。实际洗涤输出功率、脱水输出功率是多少等。

机械能 篇3

　　□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－mgh2 ①

　　mv22/2＋mgh2＝mgh1＋mv12/2 ②

　　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 篇4

　　高中物理课堂教学教案 年 月 日

　　课 题§5.9 实验：验证机械能守恒定律课 型新授课（2课时）

　　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、难点教学重点

　　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 方 法 探究、讲授、讨论、练习

　　教 学 手 段教具准备

　　重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子.

　　教 学 活 动

　　[新课导入]

　　师：上一节课我们学习了机械能守恒定律，我们首先采复习一下什么叫做机械能守恒定律?

　　生：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.这叫做机械能守恒定律.

　　师：机械能守恒的条件是什么?

　　生：只有重力和弹力做功.

　　师：自由落体运动中机械能是不是守恒?

　　生：自由落体运动中物体只受到重力的作用，这个过程只有重力做功，所以机械能是守恒的.

　　师：我们要想推导出机械能守恒定律在自由落体中的具体表达式，可以根据什么来进行推导呢?

　　生1：可以通过牛顿运动定律进行推导.

　　生2：可以根据动能定理进行推导.

　　(投影展示与一个自由落体运动相关的题目，从题目中知道有关的物理量，让学生分别根据牛顿运动定律和动能定理推导机械能守恒定律，再一次熟悉这个定律，并为本节课的教学打下基础)

　　[新课教学]

　　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。

　　师：在做实验之前，我们首先要明确这样几个问题，首先这个实验需要什么器材?

　　生：最容易想到的器材是重物、电磁打点计时器以及纸带.复写纸片.低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子.

　　师：打点计时器的作用是什么?

　　生：记录在纸带上打的点，用这些点来求出物体在经过某一点的速度.

　　师：低压交流电源是不是必需的?

　　生：低压交流电源并不是必需的，如果采用的是电火花计时器时，它所需要的电压是交流220v，所以不需要低压电源.

　　师：重物选取的原则是什么?为什么?

　　生：密度比较大，质量相对比较大，可以减小因为空气阻力带来的误差.

　　师：实验中还有哪些应该注意的地方?

　　生：计时器要稳定在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面的距离大约是1 m.

　　师：这样做的目的是什么?

　　生：计时器平面与纸带限位孔在竖直方向上的目的是减小摩擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌边有利于重物下落到地面上，计时器距地面的距离较大的目的是能够有充足的时间使重物下落，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算.

　　师：实验中的误差主要来源于哪里?

　　生：重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要是纸带和计时器之间的摩擦力，计时器平面不在竖直方向上；纸带与计时器不平行：交流电的频率不等于50 hz测量数据时的误差等等.

　　师：过程开始和终结位置是怎样选择的?

　　生：实验用的纸带一般小于1 m，从起始点开始大约能打出20个左右的计数点，终结位置的点可以选择倒数第一个点或者倒数第二个点，从这一个点向前数4—6个点当开始的点.

　　师：这样选取的目的是什么?

　　生：这样选取的目的是可以减小这两个点瞬时速度和两点之间的距离(高度h)测量的误差.

　　师：在数据处理时，是不是必须从打的第一个点开始呢?

　　生：课文中有这样的句子“纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化”.在第四节我们已经学习了重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为参考点，势能的大小不必从起始点开始计算.

　　师：在实验中是不是要先进行测量重物的质量呢?

　　生：不需要测量重物的质量，因为这个物理量在式子两边可以约掉.

　　师：实验中重物经过某一点的速度是怎样得到的呢?

　　(投影展示学生的推导过程，这个结论非常重要，一定要让学生能够自己推导)

　　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=2×0.02 s（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。

　　4、描绘图像

　　师：可以结合v-t图象了解瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义.

　　师：在处理纸带时，是不是要像我们以前做的那样，每隔五个点取一个计数点，也就是说每0.1 s为一个时间间隔呢?

　　生：如果时间间隔是0.1s，由于自由落体加速度较大，很容易出现纸带上点数不够用的情况，所以时间间隔不能太长.

　　师：下面我们准备进行实验，在进行实验之前还应该做几件事情!首先是确定实验的步骤，大家分组讨论一下，然后得出一个比较合理的实验步骤.

　　(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2 mm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h1\h2\h3，……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v1\v2\v3……并记录在表格中.

　　各计数点

　　l

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　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.

　　师：在其中的几步中，提到了要把数据填人表格，那么我们应该设计一个什么样的表格来适应于实验呢?

　　(学生思考表格的设计方法，独立完成表格的设计)(参考表格)

　　教师活动：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？

　　学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。选出代表发表见解。

　　1、因为打点计时器每隔0.02 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2 mm 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 =0.02 s.

　　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。

　　课余作业

　　1、完成实验报告。

　　2、完成如下思考题：

　　（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。学 生 活 动

　　作 业

　　（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）/9t 2，

　　（s5+ s6）/2t，1、5. （4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③机械能守恒。］

　　板 书 设 计5.9 实验：验证机械能守恒定律

　　一、实验方法 验证用自由落体运动中机械能守恒

　　二、要注意的问题 实验的误差来源

　　三、速度的测量 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度.

　　教

　　学

　　后

　　记教学体会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。

机械能 篇5

　　【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。

机械能 篇6

　　【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。

机械能 篇7

　　学习目标：1、理解功的两个必要因素；2、会判断力对物体是否做功；3、会正确使用w=fs计算功的大小；4、理解影响功率大小的因素，能用公式p=w/t计算功率，知道功率的推导公式p=fv及应用；5、理解有用功、总功和额外功；6、会用η=w有用/w总计算机械效率；7、知道测定机械效率的方法，了解提高机械效率的途径；8、知道决定动能、势能大小的因素，能正确分析动能和势能的转化.

　　学习重点： 功的相关计算 学习难点： 功与功率的综合运算

　　学习过程： 一、学生先看书p104---119,完成本章知识梳理填空：

　　2、 重力势能

　　（1）定义：物体由于被 而具有的能量。

　　（2）决定其大小的因素： 、 。

　　6、做功的快慢--功率（p）：-

　　3、功的计算：

　　功

　　1、定义： 。

　　2、做功的两个必要因素： ； 。

　　4、功的单位：

　　（1）定义： 内完成的功。

　　（2）物理意义：表示做功　　　　的物理量

　　（3）公式:

　　（4）单位：

　　单位换算：

　　国际制单位：

　　常用单位：

　　7、做功的效率

　　---机械效率（η ）：

　　（1）定义： 跟 的比值。

　　（2）公式：

　　（3）提高机械效率的方法：

　　3、 弹性势能

　　（1）定义：物体由于发生 而具有的能量。

　　（2）决定其大小的因素： 。

　　机械能

　　4、动能和势能可以相互转化

　　机械能及其转化

　　1、动能

　　1）定义：物体由于 而具有的能量

　　（2）决定其大小的因素： 、 。

　　5、机械能守恒定律： 。

机械能 篇8

　　【教材依据】：本节课来源于苏科版物理九年级上册第十二章机械能与内能第四节机械能与内能的相互转化

　　一、设计思路：

　　1、指导思想：物理教学不仅仅是传授知识，更重要的是要让学生经历知识的获得过程，亲身体验，注重知识的形成过程。同时物理教学中更要注重培养学生的学科发展能力，最终目的培养学生终身的学习能力和可持续发展的能力。

　　2、教材地位作用分析：本节课处于苏科版九年级物理上册第十二章第四节。本章整体学习能量知识，前面学习了《机械能》、《内能》。这一节是将机械能与内能进行结合，学习两种能量的转化及生活应用。同时本节也是对改变内能的方式的补充，所以学好前三节知识是前提，学好本节知识是对前面知识的提升和应用。

　　3、教学目标：

　　知识技能目标：

　　1、通过探究实验，知道做功是改变物体内能的另一种方式

　　2、通过视频了解热机基本结构和工作原理

　　3、知道四冲程内燃机工作过程中的能量转化

　　过程方法目标：

　　体验科学探究过程，了解科学探究的基本特征，提高探究能力、思维能力及合作学习能力。

　　情感态度价值目标：

　　1、了解内能的利用在社会发展的意义

　　2、通过探索性实验，提高观察能力、实验操作能力和比较、分析、概括的能力，培养和实事求是的科学态度。

　　4、重难点及突破方法：

　　本节重点为：认识到做功是改变物体内能的一种方式，是其他形式能向内能的转化过程。难点是：通过观察、分析内能转化为机械能的实例，知道热机的工作原理。学生在学习过程中对实验现象的分析不会时，教师要为学生搭建一些问题台阶，帮助学生逐步通过现象分析到本质。在对做功改变物体内能的两种情况分析时（外界对物体做功时内能增加；物体对外界做功时内能减小）通过实验归类，进行突破。对热机的工作原理这个重难点突破方法上，我采用多种方式对学生进行刺激：有视频、有自主学习课本、有问题引导合作讨论、有模具针对点观察（曲轴的转动情况）。调动学生的各种学习机能来主动学习。

　　5、教法设计：

　　实验探究法、视频辅助法、指导读书法、问题引导法。运用实验探究法能更好的让学生经历知识的获得过程，同时还能让学生亲身体验。视频辅助法把不容易展现的汽油机工作过程全方面多角度的展示给学生，弥补了模具小、可视性差的缺陷。指导读书法是为了培养学生自主学习能力、在阅读课本时教师通过问题引导，使自主学习更具指向性，目标性更强。对学生不容易理解的知识点教师通过针对点专门突破讲解。

　　6、学法设计：实验法、观察法、阅读法、讨论法。这些方法的应用都是为了让学生限度的参与教学，做学习的主人，自己参与，自己解决。

　　二、教学准备：利用铁丝、铅笔、图钉等随手可得的器材让学生动手体验做功可以改变物体内能。演示两个实验空气压缩引火仪、电子式火花发生器、酒精、小瓶，学生体会归纳内能与机械能的转化。利用汽油机模型、观看汽油机工作视频，物体与视频资源结合，学生通过多种方法学习。

　　教 学 过程

　　教学步骤

　　教 师 活动

　　学生活动

　　设计意图

　　一、新课引入

　　ppt图片导入提问：通过前面的学习，我们知道了改变物体内能的一种方式是什么？

　　图片情境导入：为什么汽车高速行驶时，轮胎的温度会升得很高？

　　火箭上天，能量是如何转化的？

　　《机械能与内能的相互转化》教学设计

　　《机械能与内能的相互转化》教学设计

　　寻找图片中改变内能的方式，复习回顾旧知

　　复习旧知，引出新课题。

　　二、新课教学

　　1、做功——改变物体内能的另一种方式

　　活动与演示：

　　（1）把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉在粗糙的硬纸板上来回摩擦，用手触摸一下摩擦的地方，有何感觉？图钉的内能变化了吗？

　　（2）小组活动：弯折铁丝十余次，用手指触摸一下弯折处，有何感觉？铁丝的内能变化了吗？

　　（3）学生演示：空气压缩引火仪，你看到了什么现象？

　　提问：在刚才的活动中，物体增加的内能从何而来的？能量是如何转化的？（在克服摩擦做功时，物体的机械能减少，内能增加，即机械能转化为内能。）

　　板书：改变物体内能的另一种方式：做功

　　提问：（1）采用哪些办法可以使铁丝温度升高内能增大？这些方法中，哪些是采用热传递的方式改变物体的内能的？哪些是通过做功改变物体的内能的？

　　学生举例，如：放在太阳下晒；在石头上摩擦；放在热水中烫；放在火上烧；用锤子敲；用力反复弯折等。

　　（2）仅凭铁丝温度升高内能增大这一现象，能否断定是通过热传递方式还是做功方式来实现的？（做功与热传递的等效性）

　　（3）你能再举一些通过做过来改变物体内能的实例吗？（钻木取火；飞船自由下落时温度升高；）

　　区别：热传递方式是内能的转移过程，能的形式没有变；而做功方式是机械能向内能的转化过程，能的形式已经发生改变。

　　2、热机

　　（1）热机中的能量转化情况

　　演示：演示点火爆炸实验。

　　《机械能与内能的相互转化》教学设计 分析能量转化情况：化学能 内能 机械能

　　结论：酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的内能减少，转化成机械能。

　　（2）汽油机的结构和工作原理

　　热机：是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的内能转化为机械能的装置。

　　观看视频：汽油机的工作过程

　　指导学生阅读课文并设问：

　　（1）汽油机的主要结构是哪几部分？名称各是什么？各有什么作用？

　　（2）汽油机完成一个工做循环要经历几个冲程？分别是什么？

　　（3）每个冲程的特点是什么？（从气门的开闭和活塞的移动角度分析）

　　（4）这四个冲程都有能量转化吗？如果有分别是怎么转化的？

　　（5）汽油机完成一个工做循环曲轴旋转 圈，活塞往返 次，四冲程内燃机只有________冲程对外做功，其他三个冲程靠_______完成。

　　第5个问题教师利用模具进行突破。

　　用考一考的方式来考察对汽油机的学习效果,用超链接制造出翻翻看的效果.

　　3、阅读：了解热机的发展历程。向学生补充一些蒸汽机、燃气轮机、涡轮喷气发动机、火箭发动机的初步知识。

　　4、小结本节课的学习：你学到了哪些知识？有什么收获？

　　做一做

　　看一看

　　学生思考，内能的增加是通过什么方式？

　　归纳这三个活动的共性：做功，并且是外界对物体做功

　　学生举例

　　指导学生总结热传递与做功改变内能时的区别。

　　分析能量的转化情况

　　思考：与前三个试验的区别是什么？

　　学生看视频

　　学生独立自主学习后经过小组讨论再回答

　　学生自主学习，互动交流后填写答案

　　通过多个活动让学生亲自体验，并归纳总结。注重知识的获得过程。

　　三个活动分别对应：克服摩擦做功、压缩做功，让学生总结共性，学会归纳的方法。

　　让学生明白：新旧知识既有联系，又有区别进行归纳，寻找异同

　　由点火爆炸试验引出热机，同时与前面知识做一对比。让学生分清机械能与内能转化包括两种情况：外界对物体做功与物体对外界做功

　　先通过视频让学生对汽油机有一个整体认识

　　再通过问题驱动，指导学生自主学习，合作学习寻找答案

　　课堂练习

　　1、如图所示是热机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（ ）

　　《机械能与内能的相互转化》教学设计

　　2、汽油机工作过程中，机械能转化为内能的冲程是（ ）

　　A.吸气冲程 B.排气冲程 C.做功冲程 D .压缩冲程

　　3、汽油机在压缩冲程中，工作物质被压缩，气缸中气体的（ ）

　　A.压强增大，温度降低 B.压强增大，温度升高

　　C.压强减少，温度降低 D.压强减少，温度升高

　　作业布置

　　练习册21页1-----10题

　　板书设计

　　第四节 机械能和内能的相互转化（1）

　　一、 做功---------改变物体内能的另一种方式

　　克服摩擦做功 外界对物体做功，将机械能转化为内能

　　《机械能与内能的相互转化》教学设计 压缩体积做功

　　二、 演示点火爆炸试验：物体对外界做功，将内能转化为机械能

　　三、 热机：将内能转化为机械能的装置

机械能 篇9

　　下面是2篇关于高中物理《机械能守恒定律》教学反思的范文，内容条理清晰，是篇不错的范文，大家不妨多加参考。

　　高中物理《机械能守恒定律》教学反思一

　　机械能守恒定律是本章的重点，学生对定律的得出、含义、适用条件应该有明确的认识。这是能够用这个定律解决实际问题的基础，教学中首先要重视这些内容，因此，我分三步完成机械能守恒定律第一课时的教学：第一步要使学生理解动能和势能之间可以通过力做功实现相互转化，第二步从理论上推导机械能守恒定律，第三步要使学生理解机械能守恒定律成立的条件。

　　1、动能与势能之间的相互转化

　　这部分内容教材的编写特点是很注意从生活中的典型实例入手导入课题。为此，我选择设计了几个的演示实验：烧杯倒水冲刷叶轮转动和竖直上抛小球，引导学生观察并思考，了解到动能和重力势能之间可以通过重力做功实现相互转化，并作了适当的拓展：由以上演示实验联想到东汉时期我国劳动人民就发明的水车磨坊和现代大型的水力发电站;另外，还利用水平弹簧摆球的实验，引导学生观察实验并细致分析，得出动能和弹性势能之间也可以通过弹力做功来实现相互转化的结论。

　　这样的教学设计既体现了物理教学提倡实验、观察、思考的特点，又重视学生独立思考能力的培养。教学设计发掘了教材资源，又不拘泥于教材，演示实验新颖，操作顺利流畅，完成了预定的教学目标。

　　通过实例的分析，使学生了解势能和动能相互转化的定性关系，知道一种能量减少，必然导致另一种能量的增加;然后提出动能和势能转化有什么定量关系，让学生进行讨论与交流并提出猜想，调动学生的积极性，培养学生的合作意识与交流能力，加强师生的互动性。不足之处在于，由于担心时间进度，处理不是很细致，提出的问题层次性不强。

　　2、机械能守恒定律的理论推导

　　不同于教材以小球的自由落体为例的教学设计，我选择的是伽利略摆作为课堂分析和理论推导的模型，利用动能定理和重力做功与重力势能的关系，要求学生自行独立分析并推导出在只有重力做功情况下的机械能守恒定律。备课时，我参考了人教版物理必修2的相关章节的内容，从而决定在课堂教学中，换用当年伽利略摆的实验，让学生认识到能量的观点其实早在牛顿之前就已经体现出来了，从而将物理学史的教学融入到课堂教学过程中来，并培养学生细致的观察能力，表面上看来没有关联的概念之间其实存在着很多联系。这样让整个推导过程上升到一个追寻守恒量的探究高度，而不仅仅是一个单纯的数学演算推导。

　　实际的课堂教学中，学生的理论推导过程用时应该较长，教师应该细致观察学生的推导进度，掌握好时间。这过程的处理还是稍显仓促，学生在黑板上的演算推导略显粗糙，有部分同学没有事先选取零势能参考面，所以应当提前强调这一点。我觉得必须要给课堂适当的留白，给学生自己思考和理清思路的时间，给学生充分分析和推理的机会。这就要求我们要精心设计课堂教学过程，以学生通过自学和引导学生发现知识和规律为主。课堂不是长篇累牍的讲解知识。教师在课堂上起的是引导的角色，所以必须要做到内容上有所取舍并千方百计地精益求精，教学设计重质而轻量，这样才能够高效率的完成既定的课堂教学安排。

　　学生通过自行推导得出机械能守恒定律，要引导学生做好讨论和交流，展示自己的推导结果。这一阶段是前面理论推导的点睛之笔，对于学生理解机械能守恒定律的内涵有着极其重要的意义，千万不能够粗略带过，必须加以详细的分析和解读，这部分我选择以讲授为主，重点强调机械能守恒定律的两种表达方式的物理意义：

　　即：增量式 -Ep=△Ek/△Ep+△Ek=0;总量式EK1+EP1=EK2+EP2

　　增量式所体现的正是我们在第一部分教学中让学生思考的, “一种能量减少，必然导致另一种能量的增加”。总量式则体现了前后两个状态量——初末状态机械能之间的守恒关系。

　　3、机械能守恒定律的适用条件

　　学生对机械能守恒定律的适用条件应该有明确的认识，并且会根据适用条件判断具体过程中机械能是否守恒，这是应用机械能守恒定律解决问题的前提。因此，这部分内容是整个第一课时教学的重中之重。我的教学安排是在顺利推导出机械能守恒定律的表达式后，仍借用伽利略摆的模型和弹簧振子模型，启发并引导学生思考摆球的受力情况和各力的做功情况，得出：只有重力做功和弹力做功，系统的动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变。在巩固训练环节中，我选取了常见的实例，第一组习题是重力势能和动能间的转化，第二组习题是弹性势能和动能间的转化，让学生判断各个情景中机械能是否守恒。每安排一组判断性习题之后，我会适当引导学生总结，让学生思考：只受重力与只有重力做功有何区别?通过讨论与交流使学生更深刻地认识和掌握机械能守恒定律成立的条件，正确理解“只有重力做功和弹力做功”的真正含义是：1、物体只受重力(或弹力)作用;2、物体除受重力(或弹力)外，还受其他力作用，但其他力不做功或代数和为零。

　　从学生的学习情况来看，这部分内容的处理基本达到了教学设计的要求，学生能够判断一些简单情景中机械能是否守恒。不足之处在于，所举的实例难以涵盖所有的情景，课堂时间有限，难以展开讲解。所以，在今后教学中，我应该注重基本方法和基本思路的形成，培养学生独立分析的能力。只有让学生掌握了最基本和最朴实的物理思想方法，才能以不变应万变，真正做到让学生举一反

　　高中物理《机械能守恒定律》教学反思二

　　新课程标准要求学生在物理课的学习中不仅需要学到物理基础知识和实验技能，受到科学方法和科学思维的训练，受到科学态度和科学作风的熏陶，提高科学文化素质，而且需要体验科学探究过程，增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情，为终身发展，形成科学的世界观和价值观打下基础。围绕这一原则，我们要积极的转变教学方式和学生的学习方式。

　　笔者所教学的《机械能守恒定律》的教学设计正是努力朝着这个方向做的。

　　一、变验证型实验为探究型实验

　　教材中本节课只是从理论上推导和应用机械能守恒定律，如果按照传统的教学方法，只注重知识的传授和应用，而忽视学生探究、体验的过程，难免“穿新鞋走老路”，也不符合一个科学结论得出的一般规律。所以我觉得把验证机械能守恒的实验改为探究性实验更符合一般的规律和新课程标准的要求。

　　二、恰当的设置了探究点

　　科学探究要求打破课堂时间的限制，充分发挥学生的创造性。但怎样把课堂教学和科学探究有机的结合起来，是我们教师面临的一个大课题。我们的课堂受时间、空间的限制，不可能各方面都探究，为探究而探究只能死路一条，所以恰当的设置探究点很重要，应该既要让学生完成知识的学习又要参与探究。首先，本节课我自始至终都是以问题为中心，引入、过渡、分析结论、课堂小结等都以问题的形式出现。我努力培养学生的问题意识，因为问题是学生探究的起点。其次，探究的过程中我主要抓住了实验方案的设计、实验信息的收集与处理、学生实验的参与等几个环节。实验方案的设计能体现学生应用原有知识并且创新的能力，本节课学生就设计出了多种方案，有些已经打破了课堂、学校区域的限制，而这些正是新课标所要求的。学生的生活中有好多现象和事例需要学生去总结，培养学生这种关注生活、关爱大自然，搜集身边信息的意识也是我们的责任和要求。我觉得本节课在课堂上让学生自己设计表格、搜集整理实验信息是需要的和恰当的。学生在实验的过程中有穿不好纸带的，但有同学们在互相帮助中学会了，使不会的同学知道这是应用摩擦力的原理。我看在眼里喜在心里，这已经超越了老师的语言所提及的范畴，它无形中拓展了课堂的外延，这出乎意料的收获不正是我们所期望达到的效果吗?确实，组织好教学比单纯讲知识更重要。

　　三、注重了知识与技能循序渐进的教学

　　注重了机械能守恒定律得出的过程和基本的应用，一些变形的公式表达形式和应用方面的一些注意事项以及其深刻的内涵放到了下一课时讲，这样面向了全体学生，降低了教学起点，我觉得这也符合新课标的精神和要求。

　　四、注重了过程和方法的教学

　　首先，让学生从实验和理论两方面充分体验了一个科学结论得出的过程。这正是课堂的两个大环节，教学设计在这里也占用了较长的时间。

　　其次，让学生经历了科学探究的一般过程和思路，即：“创设情景——提出问题——猜测结论——实验验证——理论推导——得出结论——迁移应用”。

　　五、充分展示了学生的主体地位

　　学生观察思考提出问题，自己设计实验，又分小组亲自实验，自己搜集整理，自己总结出规律。整个课堂完全以学生为主体，切实做到了“教师搭台学生唱戏”。看到学生几个人一小组，热烈讨论整理的气氛，我充分体验到了一种满足感，适应于新课标的物理课堂应该是轻松活泼的。正如一位教育专家所说的：“鸦雀无声的课堂不是真正的课堂，真正的课堂是‘热热闹闹’的。”

　　六、学生的合作意识、态度情感和价值观得到了升华

　　学生在实验时，一只手拿纸带，一只手拿重锤，那就没有手控制开关，结果不得不与小组的同学合作;还有的同学请求其他组同学帮忙;还有一个同学主动帮助其他同学控制开关合作探究的气氛在这里得到了充分体现。听到学生说“谢谢”、“没关系”时，看到他们笑嘻嘻、无拘无束的神态时，更加坚定了我继续搞探究教学，充分发挥学生主体地位的信心和决心。仔细品味起来，整个课堂中还有许多需要进一步挖掘改进的地方。受实验条件(多媒体教室无课桌和充足的电源)的限制，学生无法分组实验，逐个做实验在无形当中又多用了很多时间;最后习题的处理有点仓促。因为留下的时间少了;学生的热情还应该再调动的高一点。当然存在的问题，引起的争论在某种程度上也增加了这节课的价值，能够引起大家来思考或者是批判，也是有意义的。我会虚心接受意见，找到以后的增长点。

　　总之，我认为这节教学设计教改意识明显，符合新课程标准和素质教育的要求，是成功的。

机械能 篇10

　　能的概念、功和能的关系以及各种不同形式的能的相互转化和守恒的规律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律，它贯穿于整个物理学中。本章的功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全，频率高，题型全。动能定理、机械能守恒定律是力学中的重点和难点，用能量观点解题是解决动力学问题的三大途径之一。考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合，物理过程复杂，综合分析的能力要求较高，这部分知识能密切联系实际、生活实际、联系现代科学技术，因此，每年高考的压轴题，高难度的综合题经常涉及本章知识。例如：XX年的全国卷第22题、XX年上海卷第23题、XX年全国理综第30题、XX年全国理综第34题、XX年上海卷第21题、XX年物理广西卷第17题、XX年理综福建卷第25题等。同学平时要加强综合题的练习，学会将复杂的物理过程分解成若干个子过程，分析每一个过程的始末运动状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量和动量的变化，对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型，灵活运用牛顿定律、动能定理、动量定理及能量转化的方法提高解决实际问题的能力。

　　一、夯实基础知识

　　1.深刻理解功的概念

　　功是力的空间积累效应。它和位移相对应（也和时间相对应）。计算功的方法有两种：

　　⑴按照定义求功。即：w=fscosθ。 在高中阶段，这种方法只适用于恒力做功。当 时f做正功，当 时f不做功，当 时f做负功。

　　这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。

　　⑵用动能定理w=δek或功能关系求功。当f为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。

　　这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程，功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值，那么也就知道了该过程中对应的功的数值。

　　(3).会判断正功、负功或不做功。判断方法有：1用力和位移的夹角α判断;2用力和速度的夹角θ判断定;3用动能变化判断.

　　(4)了解常见力做功的特点:

　　重力做功和路径无关，只与物体始末位置的高度差h有关：w=mgh，当末位置低于初位置时，w＞0，即重力做正功；反之则重力做负功。

　　滑动摩擦力做功与路径有关。当某物体在一固定平面上运动时，滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路程的乘积。

　　在弹性范围内，弹簧做功与始末状态弹簧的形变量有关系。

　　（5）一对作用力和反作用力做功的特点：1一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零；2一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。

　　2.深刻理解功率的概念

　　（1）功率的物理意义：功率是描述做功快慢的物理量。

　　（2）功率的定义式： ，所求出的功率是时间t内的平均功率。

　　（3）功率的计算式：p=fvcosθ，其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：①求某一时刻的瞬时功率。这时f是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的p为f在该时刻的瞬时功率；②当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内f必须为恒力，对应的p为f在该段时间内的平均功率。

　　(4)重力的功率可表示为pg=mgvy，即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。

　　3.深刻理解动能的概念，掌握动能定理。

　　（1） 动能 是物体运动的状态量，而动能的变化δek是与物理过程有关的过程量。

　　(2)动能定理的表述

　　合外力做的功等于物体动能的变化。（这里的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力）。表达式为w=δek.

　　动能定理也可以表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时，后一种表述比较好操作。不必求合力，特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下，只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来，就可以得到总功。

　　动能定理建立起过程量（功）和状态量（动能）间的联系。这样，无论求合外力做的功还是求物体动能的变化，就都有了两个可供选择的途径。功和动能都是标量，动能定理表达式是一个标量式，不能在某一个方向上应用动能定理。

　　4.深刻理解势能的概念，掌握机械能守恒定律。

　　1.机械能守恒定律的两种表述

　　⑴在只有重力做功的情形下，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。

　　⑵如果没有摩擦和介质阻力，物体只发生动能和重力势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。

　　对机械能守恒定律的理解：

　　①机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有的。另外小球的动能中所用的v，也是相对于地面的速度。

　　②当研究对象（除地球以外）只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒；当研究对象（除地球以外）由多个物体组成时，往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。

　　③“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中，物体可以受其它力的作用，只要这些力不做功。

　　2.机械能守恒定律的各种表达形式

　　⑴ ，即 ；

　　⑵ ； ；

　　用⑴时，需要规定重力势能的参考平面。用⑵时则不必规定重力势能的参考平面，因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系。尤其是用δe增=δe减，只要把增加的机械能和减少的机械能都写出来，方程自然就列出来了。

　　5.深刻理解功能关系，掌握能量守恒定律。

　　（1）做功的过程是能量转化的过程，功是能的转化的量度。

　　能量守恒和转化定律是自然界最基本的规律之一。而在不同形式的能量发生相互转化的过程中，功扮演着重要的角色。本章的主要定理、定律都可由这个基本原理出发而得到。

　　需要强调的是：功是一个过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；而能是一个状态量，它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的（都是j），但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”。

　　（2）复习本章时的一个重要课题是要研究功和能的关系，尤其是功和机械能的关系。突出：“功是能量转化的量度”这一基本概念。

　　1物体动能的增量由外力做的总功来量度：w外=δek，这就是动能定理。

　　2物体重力势能的增量由重力做的功来量度：wg= -δep，这就是势能定理。

　　3物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度：w其=δe机，（w其表示除重力以外的其它力做的功），这就是机械能定理。

　　4当w其=0时，说明只有重力做功，所以系统的机械能守恒。

　　5一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功，用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能，也就是系统增加的内能。q=fd（d为这两个物体间相对移动的路程）。

　　二、解析典型问题

　　问题1：弄清求变力做功的几种方法

　　功的计算在中学物理中占有十分重要的地位，中学阶段所学的功的计算公式w=fscosa只能用于恒力做功情况，对于变力做功的计算则没有一个固定公式可用，下面对变力做功问题进行归纳总结如下：

　　1、等值法

　　等值法即若某一变力的功和某一恒力的功相等，则可以通过计算该恒力的功，求出该变力的功。而恒力做功又可以用w=fscosa计算，从而使问题变得简单。

　　例1、如图1，定滑轮至滑块的高度为h，已知细绳的拉力为f（恒定），滑块沿水平面由a点前进s至b点，滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为α和β。求滑块由a点运动到b点过程中，绳的拉力对滑块所做的功。

　　分析与解：设绳对物体的拉力为t，显然人对绳的拉力f等于t。t在对物体做功的过程中大小虽然不变，但其方向时刻在改变，因此该问题是变力做功的问题。但是在滑轮的质量以及滑轮与绳间的摩擦不计的情况下，人对绳做的功就等于绳的拉力对物体做的功。而拉力f的大小和方向都不变，所以f做的功可以用公式w=fscosa直接计算。由图1可知，在绳与水平面的夹角由α变到β的过程中,拉力f的作用点的位移大小为：　

　　2、微元法

　　当物体在变力的作用下作曲线运动时，若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变，且力与位移的方向同步变化，可用微元法将曲线分成无限个小元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和。

　　例2 、如图2所示，某力f=10n作用于半径r=1m的转盘的边缘上，力f的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，则转动一周这个力f做的总功应为：

　　a、 0j　 b、20πj　

　　c 、10j　 d、20j.

　　分析与解：把圆周分成无限个小元段，每个小元段可认为与力在同一直线上，故δw=fδs，则转一周中各个小元段做功的代数和为w=f×2πr=10×2πj=20πj=62.8j，故b正确。

　　3、平均力法

　　如果力的方向不变，力的大小对位移按线性规律变化时，可用力的算术平均值（恒力）代替变力，利用功的定义式求功。

　　例3、一辆汽车质量为105kg，从静止开始运动，其阻力为车重的0.05倍。其牵引力的大小与车前进的距离变化关系为f=103x+f0，f0是车所受的阻力。当车前进100m时，牵引力做的功是多少？

　　分析与解：由于车的牵引力和位移的关系为f=103x+f0，是线性关系，故前进100m过程中的牵引力做的功可看作是平均牵引力 所做的功。由题意可知f0＝0.05×105×10n＝5×104n,所以前进100m过程中的平均牵引力:

　　∴w＝ s＝1×105×100j＝1×107j。

　　4、用动能定理求变力做功

机械能 篇11

　　动能 势能 机械能(第2课时)学案

　　12.1 动能 势能 机械能

　　【学习目标】

　　1、 理解动能、重力势能、弹性势能之间的相互转化；

　　2、 会用较准确的语言叙述有关机械能转化的实例。

　　【重难点】理解并能描述机械能的相互转化。

　　【预习检测】

　　1.物体由于________而具有的能叫动能，质量相同的物体其________越大,则它的动能越大；

　　物体由于________而具有的能叫重力势能，在举高相同的位置，________越大的物体，其

　　重力势能越大；物体由于________________而具有的能叫弹性势能.动能和势能统称

　　________.

　　2.如图所示，一架加油机正在给一架战斗机在空中加油，若它们的速度保持不变，则加油

　　机的动能________，战斗机的动能________.

　　3.拉弓射箭的过程中，箭被射出时，弓的________能转化为箭的________能.

　　4.弹射橡皮筋将玩具飞机弹射到空中，由橡皮筋的________能转化为飞机的

　　________能和________能。

　　【新课学习】

　　一、观察滚摆的升降

　　①滚摆上升时 ___ 能减少, __ 能增加.滚摆下降时 ___ 能减少, __ 能增加

　　实验表明： ___ 能和 ___ 能可以互相 __ 。

　　②为什么滚摆最终会停了下来?

　　二、观察自由下落的皮球下降、弹起的全过程

　　①皮球下降时， ___ 能减少， __ 能增加。皮球上升时， ___ 能减少， __ 能

　　增加。

　　实验表明： ___ 能和 ___ 能可以互相 __ 。

　　②皮球在触地又弹起的过程中能量是如何转化的？（提示：能量在动能和弹性势能之间转

　　化） ______________________________________________________________________

　　实验表明： ___ 能和 ___ 能可以互相 __ 。

　　③为什么皮球反弹的高度越来越低了？__________________________________________________

　　④假如实验中没有能量的损耗,将会出现何种情形?

　　三、摆球摆动实验

　　实验目的：研究物体的动能和势能的相互转化

　　实验方法：将带细线的小球固定在铁架台上，用手抓住小球，使小球偏离原来静止

　　位置后自由释放，使小球来回摆动。

　　活动观察与分析论证：

　　34结论：物体的___________和__________之间可以互相转化。

机械能 篇12

　　第十五章 功和机械能

　　一、单元复习目的

　　1、知识与技能目标：

　　（1）使学生深刻理解功的概念，明确功的公式，掌握功的计算。

　　（2）知道什么是机械功以及怎样量度机械功的大小。会理解和计算机械功功率.

　　（3）知道什么是机械效率,它的大小与那哪些因素有关。

　　（4）知道动能和势能的初步概念以及决定它们大小的因素。了解动能和势能如何转化的。

　　2、过程与方法目标：

　　（1）通过师生互动，让学生理解做功的两个必要因素，理解功的计算公式，知道功的原理和功率的概念。

　　（2）培养学生的观察能力。

　　3、情感、态度与价值观目标：

　　（1）培养学生严谨的科学态度。

　　（2）培养学生的科学世界观。

　　二、复习的重点和难点

　　重点：功和功率的概念；机械功和机械能的概念；机械效率的计算和怎样提高机械效率；动能和势能的相互转化。

　　难点：做功的两个因素；结合实际理解功率的概念。

　　三、知识梳理

　　m

　　机 动能

　　v

　　重力势能 m

　　械 势能 h

　　弹性势能——形变程度

　　能 转化：动能 势能

　　四、教学课时：三课时

　　第一课时

　　一、基础练习

　　1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

　　2、功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。 公式：w=fs

　　3、功率：单位时间内所做的功，它是表示物体做功快慢的物理量。公式p=w/t

　　二、复习内容

　　1、功：

　　（1）力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

　　（2）不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

　　即物体受力没有移动；是物体沿力方向通过的距离；物体凭惯性运动。

　　巩固：☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。

　　（3）力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式：w=fs

　　（4）功的单位：焦耳，1j= 1n•m 。

　　把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 j 。

　　（5）应用功的公式注意：

　　①分清哪个力对物体做功，计算时f就是这个力。

　　②公式中s 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

　　③ 功的单位“焦”（牛•米 = 焦），不要和力和力臂的乘积（牛•米，不能写成“焦”）单位搞混。

　　2、功的原理：

　　（1）内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。

　　力的大小（f）移动距离（s）做功多少（w）

　　手提升gghgh

　　动滑轮提升gg/22hgh

　　结论1、w=fs ；2、使用任何机械都不能省功

　　（2）说明： （请注意理想情况功的原理可以如何表述？）

　　①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

　　②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

　　③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

　　④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（fs）= 直接用手对重物所做的功（gh）

　　（3）应用：斜面

　　①理想斜面：斜面光滑 理想斜面遵从功的原理；

　　②理想斜面公式：fl=gh 其中：f：沿斜面方向的推力；l：斜面长；g：物重；h：斜面高度。

　　如果斜面与物体间的摩擦为f ，则：fl=fl+gh；这样f做功就大于直接对物体做功gh 。

　　3、功率：

　　（1）定义：单位时间里完成的功

　　（2）物理意义：表示做功快慢的物理量。

　　（3）公式： = fv

　　根据功率的导出式：p＝fv可知功率一定时，要增大f，必须减小v，即汽车上坡时要换低速档。

　　（4）单位：主单位 w 常用单位 kw 、mw 、马力

　　换算：1kw=103w 1mw=106 w 1马力=735w

　　某小轿车功率66kw，它表示：小轿车1s 内做功66000j

　　（5）比较功率大小方法 a、做功时间相同，比较做功的多少，在时间相同时，做功越多功率越大。

　　b、做功相同时，比较做功时间长短，在做相同多的功，用时越短，功率越大

　　三、复习过程

　　例1：(06北京)如图5所示的四种情景中，人对物体做功的是

　　例2：. (06广州)下列关于力做功的说法，正确的是

　　a.人提着箱子站在地面不动，手的拉力对箱子没有做功

　　b.人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功

　　c.汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车有做功

　　d.过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功

　　例3：（06黄岗）如图是一种开瓶器。使用时将螺旋钻头旋进软木塞， 再用双手按压把即可将瓶塞拔出。钻头做得尖细是为了，压把相当于。王哲在5s内将瓶塞拔出，若瓶塞长5㎝，瓶塞受到的平均阻力为200n，则王哲克服瓶塞阻力做了j功，其做功的功率为w。

　　例4 (06泰州)你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗？小文同学对此进行了研究.她通过查阅资料得知，人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功.小文假设人在正常走路时，重心在人体中的位置近似不变，她行走了100m，有关测量数据如下表（表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离）：

　　质量m/kg步距s/m腿长l/m时间t/s

　　500.500.65100

　　（1）小文同学注意到，当自己的前脚跨出时重心会下降，而后脚收起时重心会升高，则她每走一步，自己的重心会下降或升高多少米？

　　（2）小文行走100m需要克服重力做多少功？克服重力做功的功率多大？

　　（3）通过分析，你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时，哪些因素会影响人的锻炼效果？

　　例5 （06昆明）请你设计一个测量两位同学从一楼上到三楼做功快慢的实验。（1）已提供的器材是秒表和皮尺，还需要的器材是_______________；（2）实验需要测量的物理量是__________、__________和__________。（3）请写出比较两位同学做功快慢的方法。

　　四、堂上练习

　　1、（06无锡）下列过程中，人对物体做功的是 ( )

　　2、06荷泽）下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）

　　a.功率大的机械，做功一定多

　　b.做功快的机械，功率一定大

　　b.效率高的机械，功率一定大

　　d.做功多的机械，效率一定高

　　3、（06攀枝花）以下几种情况中，力对物体做功的有( b )

　　a.人用力提杠铃，没有提起来

　　b.沿着斜面把汽油桶推上车厢

　　c.用力提着水桶水平移动2米，水桶离地面高度不变

　　d.物体在光滑水平面上匀速前进二米

　　4、图4是中国科学家在建造的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”。在组装时，需要用如图4所示的滑轮把重为1000牛的物体匀速提升12米，则作用在滑轮上的拉力f为______牛，绳子对重物所做的功为________焦，若提升重物所用的时间为1分钟，则绳子对重物做功的功率为________瓦。

　　5、（06广东）一质量为3000kg的汽车沿着长为5.4km的盘山公路匀速行驶，当它从山脚行驶到高为0.5km的山顶时，耗时15min，汽车发动机的牵引力为4000n。求：

　　（1）汽车行驶的速度。

　　（2）汽车发动机牵引力做的功。

　　（3）汽车发动机牵引力的功率。

　　6、(06韶关)如图小明同学体重为50kg，背着重为60n的书包，书包带与小明

　　的肩部接触的总面积为300cm2.求：

　　(1)书包带对小明肩部的压强.

　　(2)小明背着书包走到了三楼的课室，在这过程中他做的功.

　　(3)此过程小明用了20s.他做功的功率是多少.

　　五、教学反思

　　第二课时

　　一、基础练习

　　1、有用功：定义：对人们有用的功。公式：w有用＝gh（提升重物）

　　2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功；公式：w额= w总－w有用

　　3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功；公式：w总=w有用＋w额=fs

　　4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公式：

　　二、复习内容

　　1、机械效率：

　　（1）有用功： 定义：对人们有用的功。

　　公式：w有用＝gh（提升重物）=w总－w额

　　=ηw总

　　斜面：w有用= gh

　　（2）额外功： 定义：并非我们需要但又不得不做的功

　　公式：w额= w总－w有用=g动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

　　斜面：w额=f l

　　（3）总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功

　　公式：w总=w有用＋w额=fs= w有用/η

　　斜面：w总= fl+gh=fl

　　（4）机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。

　　② 公式：

　　斜 面：

　　定滑轮：

　　动滑轮：

　　滑轮组

　　③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表 示有用功占总功的60% 。

　　④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

　　通常是减少额外功，如搞好润滑，减轻机械自重；在无法减小额外功的情况下，采用增大有用功来提高机械效率。例如，在用滑轮组提高重物（不计摩擦）时：

　　为提高机械效率，在机械结构一定的情况下，可以采取增加提升物重的办法来实现。

　　（5）机械效率的测量：

　　原 理：

　　应测物理量：钩码重力g、钩码提升的高度h、拉力f、绳的自由端移动的距离s

　　器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。

　　步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

　　结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

　　①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

　　②提升重物越重，做的有用功相对就多。

　　③ 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

　　④绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

　　2、机械效率和功率的区别：

　　功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

　　三、复习过程

　　例1：（（06南宁）图16是工厂车间里用来吊运物体的天车及其滑轮组示意图，钢丝绳用n的力将重为6000n的物体匀速吊起.若在1min内，货物从地面被提升到6m高处，求：

　　（1）钢丝绳提升货物时所做的有用功和有用功率；

　　（2）滑轮组的机械效率；

　　（3）要提高滑轮组的机械效率，可采用哪些方法？（答出2种方法即可）

　　例2：（06吉林）如图6所示，将体积为2.0×l0-3m3的松木块，沿斜面匀速上拉时弹簧测力计的示数为4n.松木块沿斜面移动lm，上升的高度为30cm.求：(1)松木块的重力.(2)斜面的机械效率.(g=10n/kg ρ木　=　0.5×lo3kg/m3。)

　　例3：（06南昌）瑞瑞同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是瑞瑞建议采用如图19所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼.若某次搬运的材料重765n，被提升的高度为10m，人所用的拉力为450n.求：

　　(1)请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图.

　　(2)用滑轮组提升材料时做的有用功是多少?

　　(3)该滑轮组的机械效率是多少?

　　(4)随后，瑞瑞同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到右表中的一组数据，请你找 出这些机械设备效率的共同特点.

　　例4 （06湖州）在某次升国旗的仪式上，小强同学通过滑轮

　　组将—质量为0.8千克的国旗缓缓匀速升高15米，如图所示。问：(1)小强匀速拉绳的力为多少?(2)此过程巾，小强对旗做了多少功?(3)如果升旗用了50秒的时间，则小强做功的功率为多大?(不计滑轮与绳的摩擦，滑轮、绳的质量忽略不汁，取g=10牛/千克)

　　例5 （06长沙）如图是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置。实验准备的器材有：三个质量不同的木块a；三条粗糙程度不同的长木板b；

　　三个高度不同的长方体铁块c；刻度尺。

　　（1）实验还需补充的器材有____________；

　　（2）下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时

　　记录的有关数据。

　　通过分析数据，你可以得出结论：__________________________________________；

　　（3）上述实验中，保持斜面长度不变，将斜面升高到0.2m，把一个重6n的物体沿斜面向上拉时，所需拉力为3.8n，则此时斜面的机械效率是__________________；

　　（4）斜面的机械效率可能与斜面的_______________________有关。（只填一个因素）

　　例6 （06山东）小军和小民在用图12所示的实验装置完成了“测定滑轮组的机械效率”的实验后，想：在所用滑轮组一定的情况下，它的机械效率与哪些因素有关呢？两人根据各自的生活经验和所学知识提出了多种猜想，经过激烈讨论并虚心听取了其他同学的意见，最后形成了以下两个猜想：

　　猜想1 可能与提升的速度大小有关；

　　猜想2 可能与被提升的物体重有关。

　　小军和小民用图12所示的实验装置对上面两个猜想进行了探究，得到的实验数据记录如下表。

　　小军的实验记录小民的实验记录

　　物理量

　　控制因素钩码重/n绳端拉力/n机械效率 物理量

　　控制因素钩码重/n绳端拉力/n机械效率

　　较小提升速度104.279.4%大致相同的

　　提升速度104.279.4%

　　中等提升速度104.279.4%156.083.3%

　　较大提升速度104.279.4%207.5

　　（1）请帮助小民完成表中的一项计算；

　　（2）分析小军和小民的实验数据，得到的实验结论是：在滑轮组一定的情况下，它的机械效率与＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿有关；它们的关系是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

　　四、堂上练习

　　1、（06攀枝花）如图14所示，建筑工地上的吊车是靠电动机来提升货物，货物重 103n，电动机的额定电流为 4a，电阻为20ω；电动机正常工作时，作用在绳子上的拉力为500n， l分钟内将货物匀速提升了6m。求：（1）滑轮组的机械效率是多少？（2）电动机的额定功率是多少？

　　2、(06广州)用如图7的滑轮组把货物拉上货仓，货物重500n，用350n的力f拉绳端使货物匀速上升1m，此过程有用功为　　　　j，总功为　　　　j，滑轮组的机械效率为　　　　.

　　3、(06兰州)利用如图3所示装置将重为l00n的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为f=50n，则该装置的机械效率为 ( )

　　a.40％ b.50％ c.80％ d.100％

　　4、（06烟台）在不计绳重和摩擦的情况下，利用图4所示的甲、

　　乙两 装置，分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度.若

　　用η甲、η 乙 表示甲、乙两装置的机械效率，w甲、w乙表示拉力所做的功。

　　a.η甲＝η乙，w甲＝w乙

　　b.η甲＞η乙，w甲＞w乙

　　c.η甲＜η乙，w甲＜w乙

　　d.η甲＞η乙，w甲＜w乙

　　五、教学反思

　　第三课时

　　一、基础练习

　　1、动能是物体运动而具有的能，动能的大小决定物体的质量和速度。

　　2、势能是由于物体被举高或发生弹性形变而具有的能。重力势能的大小由物重和高度决定。弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小等因素有关。

　　3、机械能是动能和势能的总称。

　　4、动能和势能可以相互转化，一个物体如果只有动能和势能的相互转化，在转化过程中动能和势能的大小都会改变，但总机械能不变。实际上动能和势能在转化过程中会有一部分能量转化成其它形式的能，虽然总的能量仍然守恒，但机械能减少了。

　　二、复习内容

　　1、动能和势能

　　（1）能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能

　　理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。

　　②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。

　　（2）知识结构：

　　（1）探究决定动能大小的因素：

　　①　猜想：动能大小与物体质量和速度有关；

　　②实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量；

　　？如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少

　　？如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；

　　？如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；

　　③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；

　　保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；

　　④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

　　（4）机械能：动能和势能统称为机械能。

　　理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

　　2、动能和势能的转化

　　（1）知识结构：

　　（2）动能和重力势能间的转化规律：

　　①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；

　　②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；

　　（3）动能与弹性势能间的转化规律：

　　①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；

　　②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

　　（4）动能与势能转化问题的分析：

　　⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。

　　⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。

　　⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。

　　三、复习过程

　　例1：下表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：

　　物体质量m/kg速度v/(m.s-1)动能e/j

　　牛约600约0.5约75

　　中学生约50约6约900

　　分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是 速度

　　你判断的依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍此时动能为牛的12倍说明速度对动能影响大

　　例2：江苏省宿迁市 超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼的过程中，小明的

　　a.动能减小，势能增大，机械能不变

　　b.动能增大，势能增大，机械能增大

　　c.动能不变，势能增大，机械能增大

　　d.动能不变，势能不变，机械能不变

　　例3：广州市用绳子把一个铁锁悬挂起来.把铁锁拉到刚好

　　贴着自己的鼻子，稳定后松手，头不动（如图16），铁

　　锁由开始位置a沿弧线ac向另一侧的最高点c运动，然

　　后再从c往回运动.

　　（l）从a点到最低点b点的过程中，铁锁的动能、重力势能如何变化？

　　（2）从能的转化和守恒角度分析铁锁摆回时能否碰到鼻子。

　　例4 宁波市每次铅球项目测试，小明同学的成绩总是不理想。他想影响铅球掷得远近的因素到底有哪些呢？为此.他以一支玩具手枪为实验器材进行了以下探究：

　　（1）熟悉手枪结构：玩具手枪的内部结构中有一根弹簧，弹簧压缩的长度可调节。压缩的弹簧伸长时，将子弹射出，弹簧的 能转化成子弹的动能。

　　（2）探究过程：

　　①提出假设：在相同条件下，子弹的射程可能和枪管与水平面的夹角有关。

　　②设计实验，记录数据：他把手枪固定在某一高度后，保持子弹从枪口射出时的速度相同.改变枪管与水平面夹角，用同一颗子弹做了五次试验，记录数据如下：

　　③分析数据，得出结论：在相同条件下，子弹的射程跟枪管与水平面的夹角有关，夹角在

　　度左右时，子弹射程最远。小明由此推想：相同条件下，铅球以这一角度掷出，掷得最远。

　　④交流和评价：第二天，小明与同桌交流探究成果，同桌认为小明对子弹射程与水平夹角b的探究还可进一步完善。同桌的话启发小明对实验方案进行改进，获得了更准确的结论。小明所作的改进是

　　（3）完成上述探究后，小明想到影响子弹射程的因素可能还有许多，又提出一个合理的假设。你认为他的假设是： 。小明开始了新的探究……

　　四、堂上练习

　　1、（海淀区）跳伞运动员在“中华第一高楼”----上海金茂大厦进行跳伞。运动员从345m的高度跳下，在下落过程中运动员的重力势能¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬ (选填“增大”“不变” 或“减小”) ，若以________为参照物，运动员是静止的

　　2、江西省 初三（1）班《八荣八耻》宣传栏中记述着：“某高楼大厦发生高空抛物不文明行为，一位老太太被抛下的西瓜皮砸伤……”，被抛下的西瓜皮在下落过程中逐渐增大的物理量是

　　a.重力势能 b.动能 c.重力 d.密度

　　3、XX年杭州市 下图表示撑杆跳高运动的儿个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。在这几个阶段中能量的转化情况是：

　　⑴.助跑阶段，运动员消耗体内的化学能______ (选填“大于”、“小于”或“等于”)运动员和撑杆获得的动能。

　　⑵.撑杆起跳阶段，运动员的______________能增加。

　　⑶.运动员越过横杆后，运动员将_______________能转化_________________能。

　　4、浙江省绍兴市 在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的大小可能与以下三个因素有关：①物体高度，②物体质量大小，③物体所处地理位置。为了证明自己的猜想，首先决定对因素①进行验证.他把橡皮泥平铺在水平面上，让1个小球从不同高度自由下落，记录结果如表所示。

　　（1）该同学依据判断重力势能的大小 ；

　　（2）本实验的结论是 ；

　　（3）若想对因素②进行验证，你认为实验中应控制相等的变量是 。

　　5、如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项主要任务，图3是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度。请说明这种设计可以节能的理由。

　　五、教学反思

机械能 篇13

　　高中物理课堂教学教案

　　课 题§5.9 实验：验证机械能守恒定律课 型新授课（2课时）

　　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、难点教学重点

　　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 方 法 探究、讲授、讨论、练习

　　教 学 手 段教具准备

　　重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子.

　　教 学 活 动

　　[新课导入]

　　师：上一节课我们学习了机械能守恒定律，我们首先采复习一下什么叫做机械能守恒定律?

　　生：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.这叫做机械能守恒定律.

　　师：机械能守恒的条件是什么?

　　生：只有重力和弹力做功.

　　师：自由落体运动中机械能是不是守恒?

　　生：自由落体运动中物体只受到重力的作用，这个过程只有重力做功，所以机械能是守恒的.

　　师：我们要想推导出机械能守恒定律在自由落体中的具体表达式，可以根据什么来进行推导呢?

　　生1：可以通过牛顿运动定律进行推导.

　　生2：可以根据动能定理进行推导.

　　(投影展示与一个自由落体运动相关的题目，从题目中知道有关的物理量，让学生分别根据牛顿运动定律和动能定理推导机械能守恒定律，再一次熟悉这个定律，并为本节课的教学打下基础)

　　[新课教学]

　　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。

　　师：在做实验之前，我们首先要明确这样几个问题，首先这个实验需要什么器材?

　　生：最容易想到的器材是重物、电磁打点计时器以及纸带.复写纸片.低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子.

　　师：打点计时器的作用是什么?

　　生：记录在纸带上打的点，用这些点来求出物体在经过某一点的速度.

　　师：低压交流电源是不是必需的?

　　生：低压交流电源并不是必需的，如果采用的是电火花计时器时，它所需要的电压是交流220v，所以不需要低压电源.

　　师：重物选取的原则是什么?为什么?

　　生：密度比较大，质量相对比较大，可以减小因为空气阻力带来的误差.

　　师：实验中还有哪些应该注意的地方?

　　生：计时器要稳定在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面的距离大约是1 m.

　　师：这样做的目的是什么?

　　生：计时器平面与纸带限位孔在竖直方向上的目的是减小摩擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌边有利于重物下落到地面上，计时器距地面的距离较大的目的是能够有充足的时间使重物下落，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算.

　　师：实验中的误差主要来源于哪里?

　　生：重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要是纸带和计时器之间的摩擦力，计时器平面不在竖直方向上；纸带与计时器不平行：交流电的频率不等于50 hz测量数据时的误差等等.

　　师：过程开始和终结位置是怎样选择的?

　　生：实验用的纸带一般小于1 m，从起始点开始大约能打出20个左右的计数点，终结位置的点可以选择倒数第一个点或者倒数第二个点，从这一个点向前数4—6个点当开始的点.

　　师：这样选取的目的是什么?

　　生：这样选取的目的是可以减小这两个点瞬时速度和两点之间的距离(高度h)测量的误差.

　　师：在数据处理时，是不是必须从打的第一个点开始呢?

　　生：课文中有这样的句子“纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化”.在第四节我们已经学习了重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为参考点，势能的大小不必从起始点开始计算.

　　师：在实验中是不是要先进行测量重物的质量呢?

　　生：不需要测量重物的质量，因为这个物理量在式子两边可以约掉.

　　师：实验中重物经过某一点的速度是怎样得到的呢?

　　(投影展示学生的推导过程，这个结论非常重要，一定要让学生能够自己推导)

　　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=2×0.02 s（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。

　　4、描绘图像

　　师：可以结合v-t图象了解瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义.

　　师：在处理纸带时，是不是要像我们以前做的那样，每隔五个点取一个计数点，也就是说每0.1 s为一个时间间隔呢?

　　生：如果时间间隔是0.1s，由于自由落体加速度较大，很容易出现纸带上点数不够用的情况，所以时间间隔不能太长.

　　师：下面我们准备进行实验，在进行实验之前还应该做几件事情!首先是确定实验的步骤，大家分组讨论一下，然后得出一个比较合理的实验步骤.

　　(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2 mm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h1\h2\h3，……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v1\v2\v3……并记录在表格中.

　　各计数点 l 2 3 4 5 6

　　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.

　　师：在其中的几步中，提到了要把数据填人表格，那么我们应该设计一个什么样的表格来适应于实验呢?

　　(学生思考表格的设计方法，独立完成表格的设计)(参考表格)

　　教师活动：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？

　　学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。选出代表发表见解。

　　1、因为打点计时器每隔0.02 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2 mm 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 =0.02 s.

　　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。

　　课余作业

　　1、完成实验报告。

　　2、完成如下思考题：

　　（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。学 生 活 动

　　作 业

　　（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）/9t 2，

　　（s5+ s6）/2t，1、5. （4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③机械能守恒。］

　　板 书 设 计5.9 实验：验证机械能守恒定律

　　一、实验方法 验证用自由落体运动中机械能守恒

　　二、要注意的问题 实验的误差来源

　　三、速度的测量 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度.

　　教

　　学

　　后

　　记教学体会

　　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。

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