機(jī)械能守恒例文第3篇
【關(guān)鍵詞】機(jī)械能;改變;外力做功
“在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變”,這是機(jī)械能守恒定理的內(nèi)容。機(jī)械能守恒定理的適用條件是“只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)。”由這個條件可以推理出:在系統(tǒng)內(nèi)若還有其它力做功,但是做功不為零,那系統(tǒng)的機(jī)械能就不守恒。
比如“一架鏟車吊起一質(zhì)量為m的重物并上升”這一化學(xué)過程,從力做功的角度看,在重物上升的過程中不僅重力做功以外鏟車對重物的拉力也做了功,所以重物的機(jī)械能不守恒。從能量轉(zhuǎn)化的角度來看,在這一過程中不僅動能與勢能的互相轉(zhuǎn)化以外,還存在其它方式能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化,所以物體的機(jī)械能不守恒。
再比如:一輕質(zhì)彈簧一端固定在豎直的墻壁,另一端與一質(zhì)量為m的物體相連,置于粗糙的水平面上,先壓縮彈簧之后釋放。彈簧與物體組成的系統(tǒng)在整個運(yùn)動過程中,不僅彈簧的彈力做功以外還存在物體與水平面的磨擦力做功,在磨擦力做功的同時系統(tǒng)的一部份機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒。
由此可知,在一個物體系統(tǒng)內(nèi),不僅重力或彈力做功以外其它力做功不為零,則系統(tǒng)的機(jī)械能將發(fā)生變化。這么機(jī)械能的變化與外力(不僅重力或彈力以外的力,前面都稱為“外力”)做功存在哪些關(guān)系呢?下邊我們通過推論來找尋。
一架鏟車使勁F把質(zhì)量為m的物體吊起,當(dāng)物體距地面高度為h1時速率為v1,當(dāng)距地面高度為h2時速率為v2,求物體從h1到h2過程中拉力F做的功
解析:物體上升的過程中遭到重力和拉力,而且兩個力都做功,由動能定律得:
W-mg(h2-h1)=12MV22-12MV21
所以W=12MV22-12MV21+mg(h2-h1),
或則W=(12MV22+mgh2)-(12MV21+mgh1)
其中12MV22+mgh2為物體末狀態(tài)的機(jī)械能,12MV21+mgh1為初狀態(tài)的機(jī)械能。這個公式說明:在一個物體系統(tǒng)內(nèi),外力做功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量。
通過前面的內(nèi)容可以得到這樣一個推論:在一個物體系統(tǒng)內(nèi)不僅重力或彈力以外的力做功不為零,則系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,外力做功等于機(jī)械能的變化量。當(dāng)外力做正功時,機(jī)械能降低,降低的機(jī)械能等于外力所做的功;當(dāng)外力做負(fù)功時,機(jī)械能降低,降低的機(jī)械能等于物體克服外力所做的功。有了這個推論,在一些題目中就可以直接運(yùn)用。
例1,質(zhì)量為m的物體,從靜止開始以g/2的加速度豎直下落h的過程中,以下說法正確的是()
A.物體的機(jī)械能守恒。B.物體的機(jī)械能降低mgh/2
C.物體的重力勢能降低mghD.物體克服阻力做功為mgh/2
解析:由物體下落的加速度可知物體下落時遭到重力和一外力(阻力),但是這兩個力都對物體做功不為零,所以物體的機(jī)械能不守恒;阻力對物體做負(fù)功,由前面的推論可知物體的機(jī)械能降低。由牛頓第二定理可得阻力f=mg/2,所以物體克服阻力做功mgh/2,物體機(jī)械能降低mgh/2;重力做功mgh,所以重力勢能降低mgh。所以本題目答案是BCD。
例2,如圖所示,具有一定初速率的物體,沿夾角為30。的粗糙斜面向下運(yùn)動的過程中,受一個恒定的沿斜面向下的拉力F的作用,這時物塊的加速度大小為4m/s2,方向沿斜面向上,這么在物塊向下運(yùn)動過程中,正確的說法是()
A.物塊的機(jī)械能一定降低B.物塊的機(jī)械能一定降低
C.物塊的機(jī)械能可能不變D.物塊的機(jī)械能可能降低也可能降低
解析:本題中的物體遭到重力、斜面的支持力、摩擦力和拉力,其中不僅支持力不做功外,其它力都對物體做功,磨擦力做負(fù)功,拉力做正功。若兩個力的功的代數(shù)和為零,則物體的機(jī)械能不變,若不為零物體的機(jī)械能就發(fā)生變化。所以這個題目轉(zhuǎn)化為比較磨擦力和拉力的大小。對物體由牛頓第二定理可得
。+f-F=ma
所以F=。+f-ma由已知條件可得拉力小于磨擦力,所以拉力與磨擦力的合力做正功,物體的機(jī)械能降低,答案是A。
這些題目在熱學(xué)中常常出現(xiàn),雖然在靜電場中也時有出現(xiàn),比如:(例3)一質(zhì)量為m的帶電小球,在豎直方向的勻強(qiáng)電場中以速率v0水平拋出,小球的加速度大小為2g/3,則小球在下落高度h過程中()
A.動能降低了2mgh/3B.電勢能降低了mgh/3
C.重力勢能降低了2mgh/3D.機(jī)械能降低了mgh/3
機(jī)械能守恒例文第4篇
應(yīng)用，希望可以幫助讀者更好的理解機(jī)械能守恒定理。
【關(guān)鍵字】機(jī)械能機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒應(yīng)用
在日常生活中，我們所學(xué)習(xí)的機(jī)械能守恒定理無處不在，例如我們坐過過山車、玩過蕩吊床等，在體驗(yàn)驚險剌激的活動后，想想是按照哪些理論制造的。通過學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定理就能讓我們愈發(fā)了解生活中蘊(yùn)含的化學(xué)知識在生活中的力量。通過機(jī)械能守恒定理的規(guī)律和生活中的應(yīng)拿來剖析機(jī)械守恒在生活中的魅力。
一、機(jī)械能守恒定理內(nèi)容
1.機(jī)械能守恒定理的內(nèi)容可以從兩方面描述。（1）當(dāng)只有重力做功的情況下，物體的動能和重力勢能之間發(fā)生互相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總數(shù)保持不變。（2）在沒有磨擦和介質(zhì)阻力的情況下，物體只發(fā)生動能和重力勢能之間的互相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總數(shù)保持不變。
2.機(jī)械能守恒定理的研究對象。（1）機(jī)械能守恒定理是重力勢能與動能之間的平衡，由于月球的地心引力，自由落體的小鐵塊在不受其他力的情況下，垂直下落，其所遭到的就是月球地心引力，小鐵塊遭到重力勢能是與月球共有的，小球的動能速率V是相對于地面的速率。（2）在除月球外，研究物體判定機(jī)械能守恒可以依據(jù)物體是否只受重力，倘若是對多個物體進(jìn)行組合研究，判定其機(jī)械能守恒要判定物體間是否有磨擦或則介質(zhì)阻力。（3）只受重力與只有重力做功是不同的，在物體受力中動量守恒機(jī)械能守恒，不僅遭到重力還有其他的力作用，可忽視不計(jì)，只是覺得只有重力在做功。
3.機(jī)械能守恒條件。在滿足可以忽視掉物體間的磨擦力與介質(zhì)阻力的守恒條件下，物體發(fā)生的只有動能與勢能之間的互相轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中，總能量無耗損，保持不變，這就是機(jī)械能守恒的條件。
二、生活中的機(jī)械能守恒實(shí)例剖析
如：“過山車”是我們熟知的娛樂設(shè)施，在體驗(yàn)驚險剌激的活動后，其蘊(yùn)含的化學(xué)知識與機(jī)械能守恒定理有關(guān)。“過山車”模型。用小球取代“過山車”。
首先，將小球從直軌道較高處放下，使其自由滾下。現(xiàn)象：小球在豎直軌道上進(jìn)行圓周運(yùn)動并完成。
其次，將小球從直軌道較低處放下，使其自由滾下。現(xiàn)象：小球在豎直軌道上進(jìn)行圓周運(yùn)動，但不能完成。這時在還未抵達(dá)軌道最低點(diǎn)處之前，小球就以某一速率做斜拋，并脫離了圓軌道。
機(jī)械能守恒例文第5篇
能量守恒定理是十九世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)覺之一。能量轉(zhuǎn)化和守恒思想貫串整個中學(xué)教材，從前后聯(lián)系來看，這節(jié)課的內(nèi)容有利于中學(xué)生對功能關(guān)系的進(jìn)一步認(rèn)識；為今后學(xué)習(xí)能量守恒、電荷守恒等守恒定理打下基礎(chǔ)。
教材一開始列列舉動能和勢能轉(zhuǎn)化的兩個實(shí)例，接著安排單擺小球的實(shí)驗(yàn)，借助中學(xué)生的好奇心，提升中學(xué)生探求新事物的興趣，調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性。教材以平拋運(yùn)動為例很快得出機(jī)械能守恒定理。
2教學(xué)對象剖析
新課程變革強(qiáng)調(diào)要徹底改變中學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)中學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。中學(xué)生通過中學(xué)機(jī)械能定性知識的學(xué)習(xí)、高中絕大部份熱學(xué)知識和本章功、功率和動能定律的學(xué)習(xí)，在化學(xué)知識結(jié)構(gòu)、思維的深度和認(rèn)知方式策略等方面均奠定了一定的基礎(chǔ)。但中學(xué)生對學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)規(guī)律的思維過程和技巧的應(yīng)用能力以及動手能力仍需進(jìn)一步培養(yǎng)和增強(qiáng)。
3三維教學(xué)目標(biāo)
（一）知識與技能：理解機(jī)械能守恒定理的內(nèi)容，在具體問題中能判定機(jī)械能是否守恒；初步學(xué)會用能量轉(zhuǎn)化和守恒的思想來解釋化學(xué)現(xiàn)象，并能將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際情景中，培養(yǎng)中學(xué)生動手能力。
（二）過程與方式：以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)中學(xué)生的觀察能力、分析能力和空間想像能力；在歸納機(jī)械能守恒定理的使用條件時，培養(yǎng)中學(xué)生獨(dú)立思索的能力，剖析歸納的能力以及口頭抒發(fā)能力。
（三）情感心態(tài)價值觀：迸發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)中學(xué)生自信心以及嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)心態(tài)。
4教法和學(xué)法
實(shí)驗(yàn)探究法：用"鐵塊碰鼻"的實(shí)驗(yàn)引入課題。討論法：在推論機(jī)械能守恒定理時，讓中學(xué)生自己推論、討論。歸納法：在得出機(jī)械能守恒定理，守恒條件時用歸納法。啟發(fā)式教學(xué)和講義輔助教學(xué)。
5教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
正確理解機(jī)械能守恒定理的內(nèi)容以及定理創(chuàng)立的條件。從功能轉(zhuǎn)化關(guān)系角度理解機(jī)械能守恒的條件；在具體問題中能判定機(jī)械能是否守恒。
6教學(xué)過程
（新課引入）師：上面我們學(xué)了機(jī)械能的知識，曉得動能和勢能（重力勢能、彈性勢能）的總和也稱機(jī)械能。不同方式的能量之間可以互相轉(zhuǎn)化。
ppt展示：⒈機(jī)械能：動能、勢能（重力勢能和彈性勢能）
Ek=12mv2Ep=mgh
師：以單擺小球?yàn)槔瑢⑿∏蚶聊骋桓叨扔伸o止釋放，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，小球由最高點(diǎn)擺到往上擺，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。
下邊我們借助這個單擺小球來做一個有趣的的實(shí)驗(yàn)：
（"鐵塊碰鼻"：請朋友上來合作，完成實(shí)驗(yàn)）
師：那位朋友怕鐵塊遇到眼睛，而且眼睛"安然無恙"，為何呢？解釋這些現(xiàn)象要用到新的熱學(xué)理論――機(jī)械能守恒，明天學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定理。
ppt展示：第五節(jié)機(jī)械能守恒定理
師：現(xiàn)實(shí)化學(xué)世界存在大量動能和勢能互相轉(zhuǎn)化的反例。
（講義展示：自由落體、平拋、小球壓縮彈簧的動漫）
師：請朋友們說明物體的動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化。
生：物體自由下落平拋時，高度越來越小，速率越來越大。高度降低表示重力勢能在降低；速率減小表示動能減小。這個過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。
豎直上拋的物體，在上升過程中，速率越來越小，高度越來越大。速率降低表示動能降低；高度減小表示重力勢能減小。這個過程動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。
小球壓縮彈簧，放開后彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能。
師：這幾個反例中動能和勢能之間確實(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)化，這么在動能和勢能的互相轉(zhuǎn)化過程中，動能和勢能的總和即總的機(jī)械能怎樣變化呢？
（講義展示自由落體）
師：對自由落體的物體動量守恒機(jī)械能守恒，請朋友們在自己的練習(xí)本上分別寫出動能定律的表達(dá)式及重力做功與重力勢能變化之間的關(guān)系。
（講義展示正確的表達(dá)式，指出中學(xué)生易出錯的地方：重力做功等于"初位置"的重力勢能除以"末位置"的重力勢能）
ppt展示：mgh1-mgh2=-
師：等號右邊是重力勢能的降低量，等號右端是動能的降低量。該式說明哪些？
生：在上述過程中重力勢能的減少量等于動能的降低量。
ppt展示：+mgh1==mgh2
師：請朋友們結(jié)合圖形說明這個多項(xiàng)式等號兩端各化學(xué)量的含意。
生：等號右邊表示物體在初位置的機(jī)械能；等號右邊表示物體在末位置的機(jī)械能。該式說明在上述情境中物體的機(jī)械能是守恒的。
師：朋友們對這兩個表達(dá)式描述得挺好。雖然，在物體做平拋運(yùn)動或沿光滑斜面下降都可以列舉相同的多項(xiàng)式。
這么請大家思索一下，這三種情景中物體的受力情況及各個力做功情況，有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，推測在哪些條件下物體的機(jī)械能守恒？
（班主任解讀后總結(jié)守恒定理的內(nèi)容）
ppt展示：⒉機(jī)械能守恒定理：在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發(fā)生互相轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總數(shù)保持不變。
師：我們分別用Ek1和Ek2表示物體的初動能和末動能，用Ep1和Ep2表示物體的初位置與末位置的重力勢能，則上式弄成：
ppt展示：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
是不是除重力外，其他力對物體做了功，物體的機(jī)械能就一定不守恒呢？假如豎直下落的物體除受重力外還遭到空氣的阻力作用，機(jī)械能還守恒嗎？
（引導(dǎo)中學(xué)生證明，講義展示）
WG-Wf=-
WG=mgh1-mgh2
+mgh1=+mgh2+Wf
師：上式表明，物體在運(yùn)動過程中，除重力做功外，假如還有其他力做功或其它力做功的代數(shù)和不為零，則機(jī)械能的總數(shù)要變。
ppt展示：⒊守恒條件：只有重力做功。
師：只有重力做功包括以下兩種情況：
①除重力外不受其它力作用比如：自由落體和平拋
②受其它力作用，但其它力不做功.諸如：沿光滑斜面下降
師：這兒請你們注意，推論中，物體的初狀態(tài)和末狀態(tài)我都是任意取的，所以說，"守恒"指過程中任意時刻的機(jī)械能都是相同的。
師：上面我們都是以動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化為例，研究機(jī)械能守恒。
動能和彈性勢能的互相轉(zhuǎn)化中，機(jī)械能總數(shù)是否守恒呢？。
（講義展示小球壓縮彈簧的動漫）
類比得到：在只有彈力做功的條件下，物體的動能與彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而機(jī)械能的總數(shù)保持不變.
ppt展示：守恒條件：只有重力（或彈力）做功。
師：在這個事例中，小球的動能和彈簧的彈性勢能總和保持不變，因而小球和彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒；以自由落體運(yùn)動為例，因?yàn)橹亓菽苁俏矬w和月球互相作用造成的，因而物體和月球系統(tǒng)機(jī)械能守恒。所以
ppt展示：⒋機(jī)械能守恒是對系統(tǒng)的。
師：學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定理及條件，如今請朋友們試著解釋這節(jié)課開始我們做的"鐵塊碰鼻"的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。因?yàn)榭諝庾枇丸F塊的重力相比可以忽視，這么物體遭到什么力的作用？各力做功情況？鐵塊的機(jī)械能守恒不呢？
生：鐵塊擺動過程中，遭到重力和繩子拉力的作用，但拉力不做功，鐵塊的機(jī)械能守恒，所以每次都擺到原先的高度，實(shí)驗(yàn)者的眼睛是安全的。
師：朋友解釋得十分正確。除了這樣，假如在鐵塊擺動范圍的某點(diǎn)訂一個鐵釘，小球仍能上升到原先的高度。
（講義展示訂有一個鐵釘后單擺小球的動漫）
（播放蹦極視頻，引導(dǎo)中學(xué)生剖析能量的轉(zhuǎn)化）
5.課堂練習(xí)：教材的"思索與討論"和練習(xí)題。
6.小結(jié)：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定理，重點(diǎn)是把握定理的內(nèi)容和表達(dá)式，理解定理創(chuàng)立的條件，繼而正確應(yīng)用機(jī)械能守恒定理解題。同時要注意"守恒"指整個化學(xué)過程的任一時刻機(jī)械能都是相同的。所以，朋友們可以按照須要選擇過程中的任意兩個狀態(tài)列機(jī)械能守恒的等式。
7課后反省