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[!--downpath--]1 教材分析 物理課程是工科各專業的一門專業基礎課。通過本課程的學習，學生在掌握基本物理規律的基礎上，熟悉物理知識在實際生產生活中的應用，了解物理知識在后續專業課程的作用。在蘇州大學出版社出版的五年制高等職業《物理》（第一冊）中，第5章第五節“機械能守恒定律”的探究建立在前面所學知識的基礎上，而機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例，說明勢能和動能，先猜測動能和勢能的相互轉化的關系，引出對機械能守恒定律及守恒條件的探究，由定性分析到定量計算，逐步深入，最后得出結論，并通過應用使學生領會定律在解決實際問題時的優越性。
2 學生分析
學生在初中已經了解動能和勢能的概念，動能和勢能可以相互轉化。通過本章前面幾節的學習，學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系，并會運用動能定理解決簡單的問題。但中職學生物理水平普遍不高，學習物理的能力不強，本設計力圖通過生活實例和物理實驗，展示相關情景，激發學生的求知欲，引出對機械能守恒定律的探究，體現從“生活走向物理”的理念，通過建立物理模型，由淺入深進行探究，讓學生領會科學的研究方法，并通過規律應用鞏固知識，體會物理規律對生活實踐的作用。
3 教學目標
3.1 知識與技能
1）通過演示實驗，讓學生知道物體的動能和勢能可以相互轉化。2）通過對物體做自由落體的例子分析、推導，得出物體做自由落體的機械能守恒；并理解機械能守恒定律的內容，知道它的含義和適用條件。3）在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。
3.2 過程與方法
1）通過學習機械能守恒定律的推導過程，學會研究物理的科學方法。2）通過對機械能守恒定律的理解，學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恒；學會運用能量轉化和守恒來解釋物理現象及分析問題的方法。
3.3 情感、態度與價值觀
1）通過實驗及物理現象增加學生對物理知識規律的求知熱情；2）通過能量守恒的教學，使學生樹立科學觀點，理解和運用自然規律，并用來解決實際問題。
4 教學重點
1）掌握機械能守恒定律的推導、建立過程，理解機械能守恒定律的內容；2）在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數學表達式。
5 教學難點
1）從能的轉化和功能關系出發理解機械能守恒的條件；2）能正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒，能尺粗正確分析物體所具有的機械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。
6 教學方法
演繹推導法、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）、細線、鋼球、投影片、彈簧振子。
8 教學過程
8.1 復習提問，導入新課
1）教師提問。本章我們已經學習了哪幾種形式的能？動能定理的內容和表達式是什么？物體重力做的功與重力勢能的變化之間有什么關系？
2）學生回答。本章我們已經學習了動能、重力勢能、彈性勢能。動能定理的內容：合力對物體所做的功，等于物體動能的改變量。表達式：W合=EK1-EK2。物體重力做的功與重力勢能的變化之間的關系：物體重力做的功等于重力勢能的減少量。
3）教師總結。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，定理的表達式：W合=EK1-EK2。物體重力做的功與重力勢能的變化之間的關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，關系表達式：WG=EP1-EP2。動能、重力勢能、彈性勢能統稱為機械能，本節課我們就來研究有關機械能的問題。提出課題：機械能守恒定律。
8.2 進行新課
1）舉例分析機械能之間的相互轉化。
演示實驗1：滾擺
演示實驗陵蔽鎮2：過山車模型（鐵球從圓形軌道某一高度滾下）
引導學生分析得出：通過重力做功，物體的動能和重力勢能之間可以相互轉化。
展示圖片“撐桿跳高”“拉弓射箭”，引導學生分析得出：通過彈力做功，物體的動能和彈力勢能之間可以相互轉化。
總結結并歲論：機械能之間可以相互轉化。
2）探尋機械能之間相互轉化所遵循的規律。
①定性分析。
演示實驗3：鋼球用細繩懸起，請一學生靠近，將鋼球偏至他鼻子處釋放，鋼球擺回時，觀察該生反應。（調節課堂氣氛，激發學生學習的興趣。）釋放鋼球后，鋼球來回擺動，擺回到該生鼻子處返回，不會碰到鼻子。
演示實驗4：將小鋼球用細線懸掛一端固定在黑板上部，把小球拉到一定高度的A點，然后放開，讓小球在同一平面內擺動。觀察到小球可以擺到跟A點等高的C點，如圖1甲。再用一釘子固定在小黑板上某點擋住細線，再觀察，發現小球雖然不能擺到C點，但擺到另一側時，也能達到跟A點相同的高度，仍等高，如圖1乙。
問題1：這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？能量轉化情況？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？
學生觀察演示實驗，思考問題，發表見解：“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，也就是機械能保持不變?！?
②定量分析推導。提出研究方法：在探究物理規律時，應該是由簡單到復雜，逐步深入，先對簡單的物理現象進行探究，然后加以推廣深化。在動能與勢能轉化的情景中，自由落體（只受重力）應該是比較簡單的。
投影片如圖2所示，質量為m的物體自由下落過程中，經過位置1時，高度h1，速度v1；下落至位置2時，高度h 2，速度v2。引導學生思考分析：若不計空氣阻力，分析物體由h1下落到h2過程中機械能的變化。
分析：質量為m的物體自由下落過程中，只有重力做功，根據動能定理，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。移項得mgh1+mv12=mgh2+mv22②，即EP1+EK1=EP2+EK2，E1=E2。引導學生討論式①的含義是什么？式②的含義又是什么？
在表達式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。在表達式②中，左邊是物體在初位置時的機械能，右邊是物體在末位置時的機械能，該式表示：動能和勢能之和不變即總的機械能守恒。
3）分析機械能守恒的條件。舉例分析：物體沿光滑斜面下滑，上述結論是否成立；物體沿光滑曲面下滑，上述結論是否成立。由學生推導、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械能保持不變。
演示實驗5：彈簧振子（水平方向）來回振動。引導學生分析得出：在只有彈力做功的情形下，系統的動能和彈力勢能可以相互轉化，總的機械能也保持不變。
演示實驗6：豎直彈簧振子的振動。引導學生分析得出：只有重力和彈力做功的情形下，系統的動能和重力勢能、彈力勢能相互轉化，總的機械能也保持不變。
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）歸納結論。在只有重力和彈力做功的情況下，物體（系統）的動能和勢能可以相互轉化，物體機械能總量保持不變。這個結論叫做機械能守恒定律。
8.3 鞏固拓寬
【投影片】
1.分析下列情況下機械能是否守恒
A.跳傘運動員從空中勻速下降的過程
B.重物被起重機勻速吊起的過程
C.物體做平拋運動的過程
D.物體沿光滑圓弧面下滑
【分析】機械能守恒的條件：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化過程中，物體的機械能守恒。依照此條件分析，AB項均錯。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。根據機械能守恒定律，mgh1+mv12=mgh2+mv22，得mgh1+mv12=mv22，所以v22=2gh1+v12=2×9.8×10+102，v2≈17.2 m/s。
引導學生分析總結此題的解題要點、步驟。機械能守恒定律不涉及運動過程中的加速度、時間及速度方向，用它處理問題要比牛頓定律方便。運用機械能守恒定律解題的基本步驟：1）審題，明確研究對象；2）對研究對象進行受力分析，并分析各力做功情況，判斷是否符合機械能守恒條件；3）（符合）選取零勢能面，找出物體初、末兩狀態的動能和勢能；4）根據機械能守恒定律列等式，求解。
8.4 總結（略）
8.5 作業布置
1）課本P131知識研讀；2）課本P132思考與練習“1.2”。
8.6 板書設計
5.5 機械能守恒定律
1、機械能
定義：動能、重力勢能、彈性勢能統稱為機械能
總的機械能：E=EK+EP
2、機械能之間可以相互轉化
3、機械能守恒定律
1）內容：在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發生相互轉化，但機械能的總量保持不變。2）數學表達式：mgh1+mv12=mgh2+mv22或EP1+EK1=EP2+EK2。
4、機械能守恒條件
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和為零。
5、運用機械能守恒定律解題的基本步驟
1）審題，明確研究對象；2）對研究對象進行受力分析，并分析各力做功情況，判斷是否符合機械能守恒條件；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）根據機械能守恒定律列等式，求解。
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