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1、5.8机械能守恒定律 安远一中 廖远忠一教学目标: 1. 知道机械能的概念，能确定机械能的大小。2. 会正确推导自由落体运动、竖直上抛的上升过程中的机械能守恒定律。3. 掌握机械能守恒定律，知道它的含义和适用条件。4. 在具体问题中，能判断机械能是否守恒，并能列出机械能守恒方程式。5初步掌握用机械能守恒定律解决力学问题。二过程与方法:1. 学会在具体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.三情感态度与从价值观 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.学习重点: 1. 机械能。2. 机械能守恒定律以及它
2、的含义和适用条件。学习难点: 机械能守恒定律以及它的含义和适用条件。 教学方法: 演绎推导法 分析归纳法 交流讨论法 教学过程: (一)导入新课 教师活动:我们前面已学习了重力势能,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,它们的总量是否发生变化?这节课我们就来探讨这方面的问题. (二)进行新课一机械能E1定义：物体由于做机械运动而具有的能叫机械能。用符号E表示，它是动能和势能(包括重力势能和弹性势能)的统称。 2表达式：E=EK+EP 3注意：机械能是即时量，物体在某一时刻的机械能等于那一时刻的动能和势能之和。 机械能是标量。没有方向，只有大小，可有正负(因势
3、能可有正负)。 机械能具有相对性，因为势能具有相对性(须确定零势能参考平面)，所以机械能也具有相对性。另外与动能相关的速度也具有相对性(应该相对于同一惯性参考系，一般是地面)。 4机械能的几种不同形式之间可以相互转化。如自由落体和竖直上抛过程中，重力势能和动能之间发生相互转化。将弹簧的一端接在气垫导轨的一端，另一端与一滑块相连，滑块在弹簧弹力的作用下沿水平气垫导轨(摩擦极小可以忽略不计)做往复运动时，动能和弹性势能可以相互转化。一小球自由下落至一竖立弹簧上后的运动过程中，动能与重力势能及弹性势能发生相互转化。 二、机械能守恒定律 1推导： 2定律的表述： 因研究对象的选取不同，机械能守恒定律有
4、以下三种表述： 只有重力做功系统（研究对象是物体和地球组成的系统）中的机械能守恒定律：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。只有弹簧弹力做功系统(研究对象是物体与弹簧组成的系统)中的机械能守恒定律：在只有弹簧弹力对物体做功的情形下，弹簧的弹性势能与物体的动能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。只有重力和弹簧弹力做功系统(研究对象是物体与弹簧和地球组成的系统)中的机械能守恒定律：在只有重力和弹簧弹力做功的情形下，系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 3表达式：EK2+EP2=EKl+EPl 或者E2=E1
5、式中EKl、EPl、E1分别是初状态时的动能、势能和机械能；EK2、EP2、E2分别是末状态时的动能、势能和机械能。几种不同的表达形式： 4适用条件：只有系统内的重力或弹簧弹力做功，其他力不做功或做功的代数和为零。 5物理意义：定律包含两层意思：一是机械能的几种不同形式(动能与势能)之间相互转化，其转化的条件是系统内的重力或弹簧的弹力做功。二是机械能的总量保持不变，其条件是只有系统内的重力或弹簧的弹力做功。“守恒”是一个动态概念，指在动能和势能相互转化的整个过程中的任何时刻、任何位置的机械能的总量总保持恒定不变。 6 对定律的理解： (1)机械能守恒定律指出了重力和弹性力对物体(或系统)的做功
6、过程，必然伴随着物体(或系统)的动能和势能、或势能和动能之间相互转化的过程。因此，“守恒”是一个动态概念，它与“不变”不同。 (2)机械能守恒的条件必须是“只有重力和弹性力做功没有其他外力做功”。不能把定律的成立条件说成是“只有重力和弹性力的作用”，“作用”与“做功”是不同的两个物理概念，不能相混这里的弹性力，在中学物理中狭义地指弹簧中的弹力。 (3)机械能守恒是针对一个系统而言的，不能对单个物体运用。 (4)除重力和弹簧弹力以外的其他力对物体做功多少，是物体机械能变化的量度。 7重要意义：三、如何判断机械能是否守恒 (1)确定好研究对象和研究范围(哪个系统?哪一段物理过程?思想上一定要明确)
7、。 (2)分析系统所受各力的情况及各力做功的情况(不能漏掉任何一个做功因素)。 (3)在下列几种情况下，系统机械能守恒 物体只受重力或弹簧弹力作用； 只有系统内的重力或弹簧弹力做功，其他力均不做功； 虽有多个力做功，但除系统内的重力或弹簧弹力以外的其他力做功的代数和为零； 系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内外也没有机械能与其他形式能之间的转化。【例一】在下列实例中，不计空气阻力，机械能守恒的是( ) A作自由落体运动的物体。 B小球落在弹簧上，把弹簧压缩后又被弹起。 C沿光滑曲面自由下滑的物体。 D起重机将重物匀速吊起。【例二】如图所示，两个质量相同的物体A和B，在同一高度处，A物体自由落
8、下，B物体沿光滑斜面下滑，则它们到达地面时(空气阻力不计)( )A速率相同，动能相同。BB物体的速率大，动能也大。CA、B两物体在运动过程中机械能都守恒。DB物体重力所做的功比A物体重力所做的功多。【例三】在水平地面上以10m/s的初速度斜向上方抛出一个石块，一次初速度的方向与地面成60角，另一次与地面成30角，石块落回地面时速度的大小是否相同，各是多大?【例四】用一根长l的细线，一端固定在项板上，另一端拴一个质量为m的小球。现使细线偏离竖直方向角后，从A处无初速地释放小球(如图)，试问： (1)小球摆到最低点O时的速度? (2)小球摆到左方最高点的高度(相对最低点)? (3)若在悬点正下方P处有一钉子，OP=l3，则小球碰钉后，向左摆动过程中能达到的最大高度有何变化?
