機(jī)械能守恒定律

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1、7、6機(jī)械能守恒定律一、教學(xué)目標(biāo)1．掌握機(jī)械能守恒的條件2．掌握應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析、解決問題的基本方法。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．機(jī)械能守恒定律是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能；能夠應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題。2．分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能，是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，物體重力勢(shì)能大小與所選取的參考平面（零勢(shì)面）有關(guān)；而重力勢(shì)能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的。在

2、討論物體系統(tǒng)的機(jī)械能時(shí)，應(yīng)先確定參考平面。3．能否正確選用機(jī)械能守恒定律解決問題是本節(jié)學(xué)習(xí)的另一難點(diǎn)。通過本節(jié)學(xué)習(xí)應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，從功和能的角度分析、解決問題是物理學(xué)的重要方法之一；同時(shí)進(jìn)一步明確，在對(duì)問題作具體分析的條件下，要能夠正確選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律分析、處理問題。三、教具演示物體在運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化。器材包括：麥克斯韋滾擺；單擺；彈簧振子。四、主要教學(xué)過程（一）引入新課［演示實(shí)驗(yàn)〕依次演示麥克斯韋滾擺、單擺和彈簧振子，提醒學(xué)生注意觀察物體運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生

3、回答物體運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能、勢(shì)能變化情況，教師小結(jié)：物體運(yùn)動(dòng)過程中，隨動(dòng)能增大，物體的勢(shì)能減小；反之，隨動(dòng)能減小，物體的勢(shì)能增大。提出問題：上述運(yùn)動(dòng)過程中，物體的機(jī)械能是否變化呢？這是我們本節(jié)要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。（二）講授新課1．只有重力對(duì)物體做功時(shí)物體的機(jī)械能問題：質(zhì)量為m的物體自由下落過程中，經(jīng)過高度幾處速度為此，下落至高度h2。處速度為v2，不計(jì)空氣阻力，分析由h1下落到h2過程中機(jī)械能的變化（引導(dǎo)學(xué)生思考分析）。分析：根據(jù)動(dòng)能定理，有下落過程中重力對(duì)物體做功，重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢(shì)能的變化量。

4、取地面為參考平面，有由以上兩式可以得到引導(dǎo)學(xué)生分析上面式子所反映的物理意義，并小結(jié)：下落過程中，物體重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，此過程中物體的機(jī)械能總量不變。指出問題：上述結(jié)論是否具有普遍意義呢？請(qǐng)同學(xué)們課后進(jìn)一步分析物體做平拋和豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況。明確：在只有重力做功的情況下，物體動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而機(jī)械能總量保持不變。2．彈簧和物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能以彈簧振子為例（未講振動(dòng)，不必給出彈簧振子名稱，只需講清系統(tǒng)特點(diǎn)即可），簡要分析系統(tǒng)勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。進(jìn)一步定量研究可以證明，在只有彈簧彈力做功條件

5、下，物體的動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)械能總量不變。綜上所述，可以得到如下結(jié)論：3．機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和表達(dá)式在只有重力和彈簧彈力對(duì)物體做功的情況下，物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，物體機(jī)械能總量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做機(jī)械能守恒定律。機(jī)械能守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：第一種：+=+從守恒的角度：物體運(yùn)動(dòng)過程中，初狀態(tài)和末狀態(tài)機(jī)械能相等第二種：△Ek=-△EP從轉(zhuǎn)化的角度動(dòng)能的增加量等于勢(shì)能減小量第三種:△E1=-△E2從轉(zhuǎn)移的角度物體1的機(jī)械能增加量等于物體2的機(jī)械能的減少量例1：關(guān)于物體的機(jī)械能是否

6、守恒的敘述，下列說法中正確的是()A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能一定守恒；B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能一定守恒；C．外力對(duì)物體所做的功等于0時(shí)，機(jī)械能一定守恒；D．物體若只有重力做功，機(jī)械能一定守恒。解答：做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體是動(dòng)能不變；勢(shì)能仍可能變化，選項(xiàng)A錯(cuò)；做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，動(dòng)能不斷增加，勢(shì)能仍可能不變，選項(xiàng)B錯(cuò)；外力對(duì)物體所做的功等于0時(shí)，動(dòng)能不變；勢(shì)能仍可能變化，選項(xiàng)C錯(cuò)；機(jī)械能守恒條件是物體只有重力做功或只有彈力做功，D對(duì)。例2：在下列實(shí)例中運(yùn)動(dòng)的物體，不計(jì)空氣阻力，不守恒

7、的是()A．起重機(jī)吊起物體勻速上升，B．物體做平拋運(yùn)動(dòng)，C．圓錐擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，D．一個(gè)輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一重物，重物在豎直方向上做上下振動(dòng)（以物體和彈簧為研究對(duì)象）。解答：起重機(jī)吊起物體勻速上升，動(dòng)能不變勢(shì)能增加，機(jī)械能增加；物體做平拋運(yùn)動(dòng)，只有重力做功，機(jī)械能守恒；圓錐擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，沒有力做功，；一個(gè)輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一重物，重物在豎直方向上做上下振動(dòng)，只有重力和彈力做功機(jī)械能守恒。不守恒的是A2-8-1例3：如圖2-8-1所示,一輕質(zhì)彈簧固定于O點(diǎn),另

8、一端系一重物,將重物從與懸掛點(diǎn)等高的地方無初速度釋放,讓其自由擺下,不及空氣阻力,重物在擺向最低點(diǎn)的位置的過程中()A．重物重力勢(shì)能減小B．重物重力勢(shì)能與動(dòng)能之和增大C．重物的機(jī)械能不變D.重物的機(jī)械能減少解答：物體從水平位置釋放后,在向最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),物體的重力勢(shì)能不斷減小,動(dòng)能不斷增大.彈簧不斷被拉長,彈性勢(shì)能變大.所以物體減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能,另一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能.對(duì)整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒,而對(duì)重物來說,機(jī)械能減少.答案:AD4．應(yīng)用機(jī)械能守恒